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申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

摘要：本发明公开了一种紧凑型高功率波导径向功率分配合成器，目的是解决现有功率分配合成器带宽窄、横向尺寸大、功率容量低等问题。本发明由椎状圆波导‑同轴波导过渡结构、同轴波导‑圆周矩形波导阵列过渡结构和圆周弯波导阵列三部分顺序同轴相连组成，沿中轴线呈中心旋转对称布局。椎状圆波导‑同轴波导过渡结构由圆波导、椎状圆波导‑同轴过渡波导和同轴波导组成；同轴波导‑圆周矩形波导阵列过渡结构由N个扇形‑矩形波导过渡段绕中心轴圆周排布组成；同轴波导‑圆周矩形波导阵列过渡结构的上端是由N个扇形围成的切面，下端是由N个矩形围成的切面。圆周弯波导阵列由N个弯波导组成。本发明工作频带宽，横向尺寸小，功率容量达到GW量级。

主权项：1.一种紧凑型高功率波导径向功率分配合成器，其特征在于紧凑型高功率圆波导径向功率分配合成器由椎状圆波导-同轴波导过渡结构1、同轴波导-圆周矩形波导阵列过渡结构2和圆周弯波导阵列3三部分顺序同轴相连组成；这三部分均采用金属材料制成；整个功率分配合成器沿中轴线呈中心旋转对称布局；紧凑型高功率波导径向功率分配合成器的输入端口Port0与HPM通道功率合成系统后端的天线发射系统相连，N个输出端口即第1输出端口Port1，第2输出端口Port2，…，第n输出端口Portn，…，第N输出端口PortN分别与一个微波源模块相连，N为正整数，1≤n≤N；所述HPM指高功率微波；椎状圆波导-同轴波导过渡结构1由圆波导11、椎状圆波导-同轴过渡波导12和同轴波导13组成；圆波导11为圆筒，内半径为r0，壁厚等于外接的HPM通道功率合成系统后端的天线发射系统的圆波导厚度h,圆波导11用于将合成后的TE01模式微波传输至HPM通道功率合成系统后端的天线发射系统；同轴波导13由第一内导体132同轴嵌套于第一外导体131内组成；第一外导体131为圆筒，长度为l1，壁厚等于h，第一内导体132也为圆筒，长度等于l1，外半径为r1，壁厚等于h；第一外导体131的内半径与第一内导体132的外半径之差为Δr；第一内导体132与第一外导体131之间的环形通道用于传输同轴波导TE01模式微波；椎状圆波导-同轴过渡波导12由第二外导体121和第二内导体122构成；第二外导体121成倒扣的圆台状，其上端口与圆波导11下端口相连，下端口与同轴波导13的第一外导体131的上端口相连；第二内导体122为圆锥状，其下端口与同轴波导13的第一内导体132的上端口相连；第二外导体121高度为d1，上端口的半径等于r0，下端口的半径等于r1+Δr，r1+Δrr0，壁厚等于h；第二内导体122的高度等于d1，下端口的半径等于r1，壁厚等于h；椎状圆波导-同轴过渡波导12的第二内导体122与第二外导体121之间的嵌套漏斗状通道将输入圆波导11的圆波导TE01模式微波逐渐转换为同轴波导13的TE01模式；圆波导TE01模式微波电场集中分布于距离圆波导11中心半径r02附近的环形区域，同轴波导TE01模式微波电场集中分布第一内导体132和第一外导体131之间的环形区域；要求同轴波导13与圆波导11的TE01模式电场集中区域相匹配；同轴波导-圆周矩形波导阵列过渡结构2由N个扇形-矩形波导过渡段即第1个扇形-矩形波导过渡段21,…,第n个扇形-矩形波导过渡段2n,…,第N个扇形-矩形波导过渡段2N绕紧凑型高功率波导径向功率分配合成器中心轴线OO'圆周排布组成；同轴波导-圆周矩形波导阵列过渡结构2的上端是由N个扇形绕圆周围成的环状切面，与同轴波导13的下端相连；环状切面的外半径等于同轴波导13的外半径，内半径等于r1+Δr，壁厚等于h；同轴波导-圆周矩形波导阵列过渡结构2的下端是由N个大小相同的矩形绕OO'圆周围成的切面，与圆周弯波导阵列3的上端相连；N个扇形-矩形波导过渡段均通过上端的扇形与下端的矩形线性过渡形成；N个扇形的张角分别为θ1,θ2,…,θn,…,θN；第n个扇形张角θn的大小与其相连的矩形波导输出端口的输出功率相对应；令N个矩形波导输出端口的输出功率为p1,p2,…,pn,…,pN，第n个扇形张角θn为： N个扇形-矩形波导过渡段除θ1,θ2,…,θn,…,θN以外，其余部分的尺寸均相等；第n个扇形-矩形波导过渡段2n的高度为d2，下端矩形的长为a1，宽为b1；同轴波导-圆周矩形波导阵列过渡结构2的功能是将同轴波导13输入的TE01模式微波在纵向转换为N个矩形波导TE10模式输出，且使这N个矩形波导TE10模式微波功率大小分别等于功率分配合成器的输出功率p1,p2,…,pn,…,pN；圆周弯波导阵列3由N个结构相同的H面90°弯波导即第1个弯波导31,…,第n个弯波导3n,…,第N个弯波导3N沿圆周均匀排布组成，这N个弯波导的上端与同轴波导-圆周矩形波导阵列过渡结构2的N个扇形-矩形波导过渡段的下端相连；第n个弯波导3n和第n+1个弯波导3n+1之间的夹角φn满足： 圆周弯波导阵列3通过N个H面90°弯波导将同轴波导-圆周矩形波导阵列过渡结构2纵向输入的N个矩形波导TE10模式微波转换为矩形波导TE10模式径向输出，从而实现N路波导径向功率分配合成；第n个弯波导3n上端有一段矩形波导，与扇形-矩形波导过渡段2n下端的矩形相连；第n个弯波导3n上端的矩形波导长度为l2，第n个弯波导3n上端的矩形波导宽边长度等于a1、窄边长度等于b1；第n个弯波导3n的内外倒角均采用倒圆角结构，第一倒角半径为e1，第二倒角半径为e2；第n个弯波导3n输出端的矩形波导长度为l3，输出端的矩形波导宽边长度a2、窄边长度b2选择为覆盖微波工作频段范围的标准矩形波导尺寸。

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百度查询： 中国人民解放军国防科技大学 一种紧凑型高功率波导径向功率分配/合成器