CN104269599B - 一种径向功率合成器及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径向功率合成器及其组装方法，该径向功率合成器通过利用介质体填充由金属腔体和金属盖板构成的密封腔，使所述介质体包围并固定连接器的金属探针，同时使密封腔中的所述介质体、第一连接器的内导体、若干第二连接器的内导体彼此紧密贴合，从而提高了所述径向功率合成器的功率容量、稳定性、结构紧凑性，使所述径向功率合成器更适用于军用大功率应用领域。

Description

一种径向功率合成器及其组装方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种介质型径向功率合成器及其组装方法。

背景技术

L波段是目前军事电子技术发展的主要频段之一，广泛应用于对空对地搜索雷达、波导精确制导、遥感、保密通信、电子对抗和测试技术等方面。作为发射系统的关键部件，功率放大器的输出功率的大小直接决定了发射机的作用距离、抗干扰能了和通信质量。固态微波功率管由于其可靠性高、寿命长、体积小等优点，在雷达、通信以及电子对抗系统中得到广泛应用。

单个固态功率器件的输出功率有限，这远不能满足大功率卫星通信的要求，制约了L波段固态发射机在雷达、电子对抗中的应用。为了获得大功率输出，需要采取功率合成的方式使多个放大器并行输出，以提高输出能力。

功率合成的方法有很多种，比较常用的两种方法，一是二进制合成的方法，具有实现简单、可靠性高以及稳定性高的特点，但是，该方法的合成效率随着合成级数的增加有着明显的下降，合成效率不高；二是径向波导合成的方法，具有合成效率高、功率容量大的优点，但是，该合成器的稳定性较差，且结构复杂。

发明内容

本发明提供的，以解决现有径向功率合成器稳定性差、功率容量有限的问题。

一方面，本发明实施例提供一种径向功率合成器，

包括：一第一连接器、若干第二连接器、一介质体、一金属腔体和一金属盖板；其中，

所述第一连接器是内外导体不可分的7/16型连接器，其外导体是标准7/16型连接头，其内导体尾部是第一金属探针，其内导体头部是与所述第一金属探针同半径的第一介质块，第一连接器内导体的头部连接第一连接器的外导体；

所述第二连接器是内外导体可分离的N型连接器，其外导体是标准N型连接器头，其内导体尾部是第二金属探针，其内导体头部是与所述第二金属探针同半径的第二介质块，第二连接器内导体的头部连接第二连接器的外导体；

所述介质体为圆柱体，与所述金属腔体的体积匹配，便于所述介质体放入所述金属腔体内时与所述金属腔体紧密贴合；所述介质体的一个底面中心位置处设有一第一圆槽，用于组装时容纳所述第一连接器的内导体；所述介质体的另一个底面设有若干径向对称的第二圆槽，用于组装时对应容纳所述若干第二连接器的内导体；

所述金属盖板的中心位置处设有第一通孔，所述第一通孔与所述介质体的第一圆槽的位置对应，用于组装时固定所述第一连接器；所述金属腔体的底部设有若干径向对称的第二通孔，所述第二通孔与所述介质体的若干径向对称的第二圆槽的位置对应，用于组装时分别固定所述若干第二连接器；

所述金属腔体与所述金属盖板紧固连接形成密封腔，所述密封腔体内是彼此紧密贴合的所述介质体、所述第一连接器的内导体和所述若干第二连接器的内导体。

基于上述技术方案，所述第一圆槽的半径与所述第一连接器的第一金属探针及第一介质块的半径相同，其深度是所述第一金属探针与所述第一介质块的高度之和再减去所述金属盖板的厚度，便于所述第一连接器穿过所述金属盖板上的第一通孔后，所述第一连接器的内导体与所述介质体的所述第一圆槽紧密贴合。

所述第二圆槽的半径与所述第二连接器的第二金属探针及第二介质块的半径相同，其深度是所述第二金属探针与所述第二介质块的高度之和，便于所述第二连接器的内导体插入所述介质体的第二圆槽时，与所述介质体的所述第二圆槽紧密贴合。

优选的，所述径向功率合成器包括六个所述第二连接器。

基于上述技术方案，所述第一连接器的第一介质块的半径为7.5mm，高度为11.5mm，所述第一金属探针的半径为7.5mm，高度为29mm；所述第二连接器的第二介质块的半径为11.5mm，高度为15mm，所述第二金属探针的半径为11.5mm，高度为12mm。

所述介质体为聚四氟乙烯介质，其相对介电常数2.2，损耗正切0.00045；所述第一介质块和/或所述第二介质块为聚四氟乙烯介质。

另一方面，本发明实施例提供一种组装径向功率合成器的方法，包括：

将若干所述第二连接器的内导体分别插入介质体的第二圆槽内，使所述介质体的所有第二圆槽分别与所述第二连接器的内导体紧密贴合；

将插有第二连接器内导体的介质体放入所述金属腔体内，使所述介质体的所有第二圆槽与所述金属腔体所有第二通孔分别保持中心重合；

将所有所述第二连接器的外导体与处于所述介质体内的所述第二连接器的内导体组装起来，并使用螺钉固定于所述金属腔体上，使所有所述第二连接器的外导体与所述金属腔体底部紧密贴合；

将所述第一连接器的内导体穿过所述金属盖板中心位置处的第一通孔，使用螺钉将所述第一连接器固定于所述金属盖板上；

将所述金属盖板置于所述金属腔体上，将所述第一连接器的内导体插入所述介质体的第一圆槽内，并使用螺钉紧固所述金属盖板和所述金属腔体，使所述金属盖板与所述金属腔体紧密贴合，从而完成所述径向功率合成器的组装。

本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的一种径向功率合成器及其组装方法，通过利用介质体填充由金属腔体和金属盖板构成的密封腔，同时在处于密封腔内的介质体的两个底面上挖槽，便于第一连接器穿过所金属盖板上的第一通孔后，第一连接器的内导体与介质体的第一圆槽紧密贴合，以及便于若干第二连接器的内导体分别插入金属腔体的第二通孔时，与介质体的第二圆槽紧密贴合，使得所述介质体包围并固定所述第一连接器和第二连接器的内导体的金属探针，从而使得所述径向功率合成器整体结构更加稳定、抗震能力更强，与现有的合成器相比，功率容量更大、体积更小、结构更紧凑，更适用于军用大功率应用领域。

附图说明

图1-a为本发明实施例提供的第一连接器的示意图；

图1-b为本发明实施例提供的第二连接器的示意图；

图1-c为本发明实施例提供的介质体的一底面示意图；

图1-d为本发明实施例提供的介质体的另一底面示意图；

图1-e为本发明实施例提供的金属腔体的示意图；

图1-f为本发明实施例提供的金属盖板的示意图；

图2为本发明实施例提供的径向功率合成器安装方法流程图；

图3-a为本发明实施例提供的组装第二连接器的内导体与介质体的意图；

图3-b为本发明实施例提供的组装介质体与金属腔体的示意图；

图3-c为本发明实施例提供的组装第二连接器的内导体与外导体的示意图；

图3-d为本发明实施例提供的组装第一连接器与金属盖板的示意图；

图3-e为本发明实施例提供的组装金属盖板与金属腔体的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1-a～图1-f共同所示，为本发明实施例提供的径向功率合成器的各部件示意图，该径向功率合成器包括：一第一连接器11、若干第二连接器12、一介质体13、一金属腔体14和一金属盖板15；其中，

所述第一连接器11是内外导体不可分的7/16型连接器，其外导体111是标准7/16型连接头，其内导体112尾部是第一金属探针114，其内导体112头部是与所述第一金属探针114同半径的第一介质块113，第一连接器11内导体112的头部连接第一连接器11的外导体111。

所述第二连接器12是内外导体可分离的N型连接器，其外导体121是标准N型连接器头，内导体122尾部是第二金属探针124，其内导体122头部是与所述第二金属探针124同半径的第二介质块123，第二连接器12内导体122的头部连接第二连接器12的外导体121。

所述介质体13为圆柱体，与所述金属腔体14的体积匹配，便于所述介质体放入所述金属腔体14内时与所述金属腔体14紧密贴合；所述介质体13的一个底面中心位置处设有一第一圆槽131，用于组装时容纳所述第一连接器11的内导体112；所述介质体13的另一个底面设有若干径向对称的第二圆槽132，用于组装时对应容纳所述若干第二连接器12的内导体122。

所述金属盖板15的中心位置处设有第一通孔151，所述第一通孔151与所述介质体13的第一圆槽131的位置对应，用于组装时固定所述第一连接器11；所述金属腔体14的底部设有若干径向对称的第二通孔141，所述第二通孔141与所述介质体的若干径向对称的第二圆槽132的位置对应，用于组装时固定所述若干第二连接器12。

所述金属腔体14与所述金属盖板15紧固连接形成密封腔，所述密封腔体内是彼此紧密贴合的所述介质体13、所述第一连接器11的内导体112和若干所述第二连接器12的内导体122。

其中，所述第一圆槽131的半径与所述第一连接器11的第一金属探针114及第一介质块113的半径相同，其深度是所述第一金属探针114与所述第一介质块113的高度之和再减去所述金属盖板15的厚度，便于所述第一连接器11穿过所述金属盖板15上的第一通孔151后，所述第一连接器11的内导体112与所述介质体13的所述第一圆槽131紧密贴合。

所述第二圆槽132的半径与所述第二连接器12的第二金属探针124及第二介质块123的半径相同，其深度是所述第二金属探针124与所述第二介质块123的高度之和，便于所述第二连接器12的内导体122插入所述金属腔体14的第二通孔141时，与所述介质体13的所述第二圆槽132紧密贴合。

一优选实施例中提供一种径向功率合成器，该径向功率合成器包括：一个第一连接器11(如图1-a所示)、六个第二连接器12(如图1-b所示)、一个介质体13(如图1-c所示)、一个金属腔体14(如图1-d所示)以及一个金属盖板15(如图1-e所示)。

所述第一连接器11是内外导体不可分的7/16型连接器，其外导体111是标准7/16型连接头，内导体112尾部是第一金属探针114，内导体112头部是与所述第一金属探针114同半径的第一介质块113，第一连接器11内导体112的头部连接第一连接器11的外导体111；所述第一连接器11的第一介质块113的半径为7.5mm，高度为11.5mm，所述第一金属探针114的半径为7.5mm，高度为29mm。

所述第二连接器12是内外导体可分离的N型连接器，其外导体121是标准N型连接器头，内导体122尾部是第二金属探针124，内导体122头部是与所述第二金属探针124同半径的第二介质块123，第二连接器12内导体122的头部连接第二连接器12的外导体121；所述第二连接器12的第二介质块123的半径为11.5mm，高度为15mm，所述第二金属探针124的半径为11.5mm，高度为12mm。

其中，所述第一介质块113和/或所述第二介质块123为聚四氟乙烯介质。

所述介质体13为聚四氟乙烯介质，其相对介电常数为2.2，损耗正切为0.00045；其几何形状为圆柱体，所述介质体的半径为75mm，高度为42mm，与所述金属腔体14的体积匹配，便于所述介质体13放入所述金属腔体14内时与所述金属腔体14紧密贴合。

其中，所述介质体13的一个底面中心位置处设有一第一圆槽131，所述第一圆槽131的半径为7.5mm，与所述第一连接器11的第一金属探针114以及第一介质块113半径相同，深度为35.5mm；所述介质体13的另一个底面上设有六个径向对称的第二圆槽132，所有第二圆槽132的中心均匀分散在距离所述介质体13底面中心42.5mm处的同心圆的圆周上，所述第二圆槽132的半径为11.5mm，与所述第二连接器12的第二金属探针124以及第二介质块123的半径相同，深度为27mm。

需要说明的是，若所述径向功率合成器包括奇数个第二连接器12，则第二圆槽132可以非径向对称，可以根据实际需求，使所述第二圆槽132的中心均匀散在与所述介质体13底面同心的某一圆周上。

所述金属盖板15的中心位置处设有第一通孔151，所述第一通孔151与所述介质体13的第一圆槽131的位置对应，其半径为7.5mm。

需要说明的是，所述金属盖板15的厚度为5mm，使所述第一连接器11穿过所述金属盖板15上的第一通孔151后，所述第一连接器11的内导体112与所述介质体13的所述第一圆槽131紧密贴合。

所述金属腔体14的底面设有六个径向对称的第二通孔141，所述第二通孔141与所述介质体13的六个径向对称的第二圆槽132的位置对应，其半径为5mm，所述第二通孔141中心距离所述金属腔体14中心的距离为42.5mm。

需要说明的是，所述金属腔体14与所述金属盖板15固定连接形成密封腔，密封腔体内是彼此紧密贴合的所述介质体13、所述第一连接器11的内导体112、和六个所述第二连接器12的内导体122。

图2为本发明实施例提供的径向功率合成器安装方法流程图，该方法包括：

S201，如图3-a所示，将若干所述第二连接器12的内导体122分别插入介质体13的第二圆槽132内，使所述介质体13的所有第二圆槽132分别与所述第二连接器12的内导体122紧密贴合。

S202，如图3-b所示，将插有第二连接器12内导体122的介质体13放入所述金属腔体14内，使所述介质体13的所有第二圆槽132与所述金属腔体14所有第二通孔141分别保持中心重合。

S203，如图3-c所示，将所有所述第二连接器12的外导体121与处于所述介质体13内的所述第二连接器12的内导体122组装起来，并使用螺钉固定于所述金属腔体14上，使所有所述第二连接器12的外导体121与所述金属腔体14底部紧密贴合。

S204，如图3-d所示，将所述第一连接器11的内导体112穿过所述金属盖板15中心位置处的第一通孔151，使用螺钉将所述第一连接器11固定于所述金属盖板15上。

S205，如图3-e所示，将所述金属盖板15置于所述金属腔体14上，将所述第一连接器11的内导体111插入所述介质体13的第一圆槽131内，并使用螺钉紧固所述金属盖板15和所述金属腔体14，使所述金属盖板15与所述金属腔体14紧密贴合，从而完成所述径向功率合成器的组装。

优选的，所述介质体13为聚四氟乙烯介质，其相对介电常数2.2，损耗正切0.00045。

综上所述，本发明实施例提供的一种径向功率合成器及其组装方法，通过利用介质体填充由金属腔体和金属盖板构成的密封腔，同时在处于密封腔内的介质体的两个底面上挖槽，便于第一连接器穿过所金属盖板上的第一通孔后，第一连接器的内导体与介质体的第一圆槽紧密贴合，以及便于若干第二连接器的内导体分别插入金属腔体的第二通孔时，与介质体的第二圆槽紧密贴合，使得所述介质体包围并固定所述第一连接器和第二连接器的内导体的金属探针，从而使得所述径向功率合成器整体结构更加稳定、抗震能力更强，与现有的合成器相比，功率容量更大、体积更小、结构更紧凑，更适用于军用大功率应用领域。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种径向功率合成器，其特征在于，包括：一第一连接器、若干第二连接器、一介质体、一金属腔体和一金属盖板；其中，

所述第一连接器是内外导体不可分的7/16型连接器，其外导体是标准7/16型连接头，其内导体尾部是第一金属探针，其内导体头部是与所述第一金属探针同半径的第一介质块，所述第一连接器内导体的头部连接所述第一连接器的外导体；

所述第二连接器是内外导体可分离的N型连接器，其外导体是标准N型连接器头，其内导体尾部是第二金属探针，其内导体头部是与所述第二金属探针同半径的第二介质块，所述第二连接器内导体的头部连接所述第二连接器的外导体；

所述介质体为圆柱体，与所述金属腔体的体积匹配，便于所述介质体放入所述金属腔体内时与所述金属腔体紧密贴合；所述介质体的一个底面中心位置处设有一第一圆槽，用于组装时容纳所述第一连接器的内导体；所述介质体的另一个底面设有若干径向对称的第二圆槽，用于组装时对应容纳所述若干第二连接器的内导体；

所述金属盖板的中心位置处设有第一通孔，所述第一通孔与所述介质体的第一圆槽的位置对应，用于组装时固定所述第一连接器；所述金属腔体的底部设有若干径向对称的第二通孔，所述第二通孔与所述介质体的若干径向对称的第二圆槽的位置对应，用于组装时分别固定所述若干第二连接器；

所述金属腔体与所述金属盖板紧固连接形成密封腔，所述密封腔体内是彼此紧密贴合的所述介质体、所述第一连接器的内导体和所述若干第二连接器的内导体。

2.根据权利要求1所述的径向功率合成器，其特征在于，所述第一圆槽的半径与所述第一连接器的第一金属探针及第一介质块的半径相同，其深度是所述第一金属探针与所述第一介质块的高度之和再减去所述金属盖板的厚度，便于所述第一连接器穿过所述金属盖板上的第一通孔后，所述第一连接器的内导体与所述介质体的所述第一圆槽紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的径向功率合成器，其特征在于，所述第二圆槽的半径与所述第二连接器的第二金属探针及第二介质块的半径相同，其深度是所述第二金属探针与所述第二介质块的高度之和，便于所述第二连接器的内导体插入所述介质体的第二圆槽时，与所述介质体的所述第二圆槽紧密贴合。

4.根据权利要求1所述的径向功率合成器，其特征在于，所述径向功率合成器包括六个所述第二连接器。

5.根据权利要求1所述的径向功率合成器，其特征在于，所述第一连接器的第一介质块的半径为7.5mm，高度为11.5mm，所述第一金属探针的半径为7.5mm，高度为29mm。

6.根据权利要求1所述的径向功率合成器，其特征在于，所述第二连接器的第二介质块的半径为11.5mm，高度为15mm，所述第二金属探针的半径为11.5mm，高度为12mm。

7.根据权利要求1所述的径向功率合成器，其特征在于，所述介质体为聚四氟乙烯介质，其相对介电常数2.2，损耗正切0.00045。

8.根据权利要求7所述的径向功率合成器，其特征在于，所述第一介质块和/或所述第二介质块为聚四氟乙烯介质。

9.一种组装如权利要求1-6任一项所述的径向功率合成器的方法，其特征在于，包括：

将若干所述第二连接器的内导体分别插入介质体的第二圆槽内，使所述介质体的所有第二圆槽分别与所述第二连接器的内导体紧密贴合；

将插有第二连接器内导体的介质体放入所述金属腔体内，使所述介质体的所有第二圆槽与所述金属腔体所有第二通孔分别保持中心重合；

将所有所述第二连接器的外导体与处于所述介质体内的所述第二连接器的内导体组装起来，并使用螺钉固定于所述金属腔体上，使所有所述第二连接器的外导体与所述金属腔体底部紧密贴合；

将所述第一连接器的内导体穿过所述金属盖板中心位置处的第一通孔，使用螺钉将所述第一连接器固定于所述金属盖板上；

将所述金属盖板置于所述金属腔体上，将所述第一连接器的内导体插入所述介质体的第一圆槽内，并使用螺钉紧固所述金属盖板和所述金属腔体，使所述金属盖板与所述金属腔体紧密贴合，从而完成所述径向功率合成器的组装。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述介质体为聚四氟乙烯介质，其相对介电常数2.2，损耗正切0.00045。