一种同相宽带三路合成耦合组件的制作方法

本发明涉及功率合成，尤其是一种同相宽带三路合成耦合组件。

背景技术：

1、功率放大器作为微波应用中的重要部件，在现在雷达系统、通信系统以及电子对抗等方面有着广泛的应用。它的作用是将微波信号的幅度进行放大，使其达到一定的功率量级。随着半导体器件的发展，gan功率放大器芯片使用越来越多，也在功率放大器中扮演着重要的角色，而单个gan功率放大器芯片的功率已经不能满足系统应用，就需要多个gan芯片合成，以达到更大的功率。功率合成的路数对输出功率、功耗、成本等因素有着重要的影响。从合成来讲，一般为2n（n为路数）这种合成路数是最容易实现的，但它的合成路数已经固定。而最小的奇数路合成为3路，因此三路合成器对功率合成也非常重要。传统的三路合成有微带线合成、带状线合成、径向合成、矩形波导、脊波导等合成等结构。

2、目前矩形波导的三路功分/合成器，如公开号为cn111029702a的专利申请《一种内置负载的波导三路功分器》采用肋片式三路功分/合成结构，它为同相结构，基本能覆盖整个波导频段，带宽比只有1.5左右；公开号为cn116780146a 的专利《一种等幅同相波导三路功分器/合成器》采用同相为等相的矩形波导结构，其带宽更窄，能在33ghz～37ghz范围内工作；公开号为cn110247141a的专利申请《毫米波波导三工器》采用非同相相功分器设计，且同样为窄带结构。为了减少尺寸，一般都希望合成器和耦合器能做成一个整体。而脊波导的耦合器多种多样，如公开号为cn218005223u的专利申请《一种超宽带双脊波导双定向耦合器》双脊波导耦合，在脊波导中间通过带线耦合能量并通过sma输出；公开号为cn112151929a的专利申请《一种具有耦合功能的单脊波导4路功率合成器》公开了将脊波导转为带状线并通过带状线来进行耦合。但是这两种耦合结构所占用的体积较大，且后者由于转为带状线进行耦合，加工困难。同时二者输出均为sma接头，不便于同检波器芯片集成。

技术实现思路

1、为此，本技术提供一种同相宽带三路合成耦合组件，有助于解决现有功率合成器体积较大，且不便于和检波器芯片集成的问题。

2、本发明提供一种同相宽带三路合成耦合组件，包括：金属壳体和耦合结构；其中，所述金属壳体内部的波导腔中设有信号输入接口、阶梯阻抗变换结构、脊波导t型功分器和第二级功分组合结构；

3、所述信号输入接口与所述阶梯阻抗变换结构的输入端连接，所述阶梯阻抗变换结构的输出端与所述脊波导t型功分器的第一端连接；

4、所述第二级功分组合结构包括第一t型波导、第二t型波导和第三t型波导；所述第一t型波导与第二t型波导的结构相同，且所述第一t型波导与第二t型波导对称设于所述波导腔内部；

5、所述第一t型波导包括第一脊、第二脊和第三脊，所述第一脊输入端与所述脊波导t型功分器的第二端连接，所述第一脊输出端分别与第二脊输入端、第三脊输入端连接；所述第二脊输入端与所述第三脊输入端连接处的脊间距比为2:1；

6、所述第二t型波导包括第四脊、第五脊和第六脊，所述第四脊输入端与所述脊波导t型功分器的第三端连接，所述第四脊输出端分别与第五脊输入端、第六脊输入端连接；所述第五脊输入端与所述第六脊输入端连接处的脊间距比为2:1；

7、所述第三t型波导为对称结构，第三t型波导包括第七脊、第八脊和第九脊，所述第七脊输入端与第二脊输出端连接，所述第八脊输入端与所述第五脊输出端连接；所述第九脊输入端与所述第七脊输出端和所述第八脊输出端连接；

8、所述阶梯阻抗变换结构顶部的金属壳体表面设有矩形开孔，所述耦合结构安装在矩形开孔顶部。

9、进一步地，耦合结构包括pcb结构和设置在所述pcb结构的顶层的耦合微带线、阻抗调节微带线、耦合器、第一衰减器、第二衰减器、第一幅度均衡器、第二幅度均衡器、第一检波器、第二检波器、第一sma接头和第二sma接头；pcb结构的底面设有椭圆开孔，且阻抗调节微带线位于椭圆开孔的上方，所述阻抗调节微带线的一端与所述耦合微带线连接，所述阻抗调节微带线的另一端与所述耦合器连接；所述阻抗调节微带线的宽度由阻抗调节微带线的中间向两端逐渐减小；

10、所述耦合器与所述第一衰减器连接，所述第一衰减器与所述第一幅度均衡器连接，所述第一幅度均衡器与所述第一检波器连接，所述第一检波器与所述第一sma接头连接；

11、所述耦合微带线与所述第二衰减器连接，所述第二衰减器与所述第二幅度均衡器连接，所述第二幅度均衡器与所述第二检波器连接，所述第二检波器与所述第二sma接头连接。

12、进一步地，还包括第一信号调节结构、第二信号调节结构、第三信号调节结构、第一信号输出波导结构、第二信号输出波导结构和第三信号输出波导结构；其中，

13、所述第三脊输出端通过第一信号调节结构与所述第一信号输出波导结构连接；

14、所述第六脊输出端通过第二信号调节结构与所述第二信号输出波导结构连接；

15、所述第九脊输出端通过第三信号调节结构与所述第三信号输出波导结构连接。

16、进一步地，所述脊波导t型功分器为均分结构，所述脊波导t型功分器包括第一脊棱、第一脊波导和第二脊波导，所述第一脊波导的第一端与所述第二脊波导的第一端连接，所述第一脊波导和第二脊波导在波导腔内呈对称设置，且第一脊波导的第一端与所述第二脊波导的第一端的连接处呈第一凹面结构；所述第一凹面结构的底部与所述阶梯阻抗变换结构的输出端连接；

17、所述第一脊棱位于第一脊波导和第二脊波导的对称线上，且设置在所述第一凹面结构对面的波导腔壁上；

18、所述第一脊波导的第二端与所述第一脊输入端连接，所述第二脊波导的第二端与第四脊输入端连接。

19、进一步地，所述第二脊输入端与所述第三脊输入端连接处呈第二凹面结构，且第二凹面结构对面的波导腔壁上设有第二脊棱；所述第二凹面结构的底部与第一脊输出端连接；

20、所述第二凹面结构中第二脊输入端与第三脊输入端的脊间距比为2:1。

21、进一步地，所述第五脊输入端与所述第六脊输入端连接处呈第三凹面结构，且第三凹面结构对面的波导腔壁上设有第三脊棱；所述第三凹面结构底部与第四脊输出端连接；

22、所述第三凹面结构中第五脊输入端与第六脊输入端的脊间距比为2:1。

23、进一步地，所述第七脊输出端和所述第八脊输出端的连接处呈第四凹面结构，且第四凹面结构对面的波导腔壁上设有第四脊棱；所述第四凹面结构底部与第九脊输入端连接。

24、进一步地，所述阶梯阻抗变换结构包括依次顺序连接的第一脊波导结构、第二脊波导结构、第三脊波导结构、第四脊波导结构和第五脊波导结构，第一脊波导结构、第二脊波导结构、第三脊波导结构、第四脊波导结构和第五脊波导结构之间脊间隙由第一脊波导结构向第五脊波导结构逐渐减小；

25、第一脊波导结构的输入端与所述信号输入接口连接，所述第五脊波导结构的输出端与所述脊波导t型功分器的第一端连接。

26、本发明的有益效果体现在：

27、在实际运用过程中，通过本发明提供的一种同相宽带三路合成耦合组件，为了减少组件体积，在金属壳体的公共端口位置（即阶梯阻抗变换结构顶部）安装控制脊波导耦合方向性和高度的耦合结构，这样将传统需要两个结构才能实现的奇数路宽带大功率合成结构，变为一个结构就能实现奇数路脊波导合成耦合，使器件整体结构变得更为紧凑。同时还能通过耦合结构将脊波导耦合转变至微带线进行，便于组件和检波器芯片进行集成，降低了功率合成器的加工难度。