一种宽带径向功率合成器的设计
3MHz～30MHz宽带四路同相功率合成器的设计与实现
功 率合成 技术 是短 波和超 短波 领域 的研究 热点
成 的 。 图 １ 示 为 同轴 电缆 变换器 结构 图 。 所
之一 ， 功分／ 成器 是功 率合成 电路 中重要 的组 成部 合 分， 多采 用无 源结 构 ， 能好 坏将 直接影 响 功率放 其性 大器 的输 出功 率 和 合 成 效 率 … 。根 据 传 输 线 变 压
【 相位不平衡 度＜ ５ ， 波比＜ ． 隔离度＞ ９ｄ ， 常适 用于大功率 的合成 。 １ Ｂ， ± 。驻 １５， １ Ｂ 非
关键词 ： 功率合成； 宽带 ； 传输线变压器； 大功率
中 图分 类号 ： Ｍ７ ； Ｎ １ Ｔ ７ Ｔ ８
文献标识 码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ５ ９ ９ （ ０ １ ０ — ０ ０ ０ １０ — ４０ ２１ ）１ ０ ７ — ４
器原理 制造 的器件 具有 结构 紧凑 ， 率容 量大 ， 功 频带 宽， 损耗 小 等优点 。使 用 传 输 线绕 在 高 磁 导率 的 铁氧体 上形成 线 圈 ， 通过 线 圈 各 个端 口的不 同连接
图 ｌ 同 轴 电 缆 变 而 言表现 出集 中参数 的特 性 ， 传输线 而言 又表现 出 分布参数 的特点 ， 就 既摆脱 了金 属 波导 合成／ 分 结构 体 积 大 、 工 复 杂 、 功 加 电路
（ 成都信 息工程学 院通信工程学 院， 成都 ６ ０６ ） １０ ６
摘 要 ： 介绍一种基于传输线变压器的 ３ Ｈ ～ ０Ｍ ｚ ｚ ３ Ｈ 的四路同相功率合成器， Ｍ 利用仿真软件分析其在工作频带内的传输
特性 ， 损耗特性 ， 相移特性 。最后按照仿真电路制作 功率合成器实物 ， 通过测试 验证 该功率合成器的端 口幅度不平 衡度＜ ０ ４ ± ．
Ku波段四路径向功率合成器的设计与实现
随着微 波毫 米 波技 术 在 各个 领 域 的 广泛 应 用 ， 使
Ｅ ＝
得 相应 的微 波 固态 功放 的需求量 也在 逐步 增加 。并 且 固态功 放 的输 出功 率越 来越大 。但 由于单 只功 率器 件
的输 出功率 有 限 ， 因此 难 以获得 较 大 的 输 出功 率 。功
【 ： ｚ （ ， ）
（ １ ）
Ｔ Ｍ。 。 横 向电磁 模式 ， 在轴 向上具 有场对 称 的结 构 。
其径 向结 构如 图 １所示 。
率 合成 技术 的 出 现 ， 有 效 地 解决 了这 一 问题 。其 具 有 较好 的 宽 带 性 能 、 防 止 辐 射 损 耗 和 结 构 易 于 实 现 的
ｙ ｇ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ、 ｉ ｎ ｓ ｅ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ｓ ｓ 、ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｖ ｅ ｂ ｙ ＣＳ Ｔ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｈ ｉ ｌ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｂ ｉ ｍ ｎ ｉ ｎ ｇ，
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ Ｒｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏ ｆ Ｋｕ Ｂａ ｎｄ ４－ Ｐｏ ｒ ｔ Ｒａ ｄ ｉ ａ ｌ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｃｏ ｍｂ ｉ ｎｉ ｎｇ
Ｌ Ｉ Ｕ Ｙｏ ｎ ｇ ｗａ ｎ ｇ
（ ＤＭＳ，Ｔ ｈ ｅ １ ３ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｃ Ｅ Ｔ Ｃ，Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ０ ５ ０ ０ ５ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
优点。 在 微 波毫米 波领 域 中 ， 已经对 多 种 结 构 的功 率 合
径向功率合成器的理论和设计
第１ ， １ ４卷 第 期
２０ ０ ７年 ３月
中国传媒 大学 学报 自然科学 版
Ｊ Ｕ Ａ ＦＣ ＭＭＵ Ｃ Ｏ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＹ Ｏ Ｈ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｄ Ｔ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ Ｏ ＲＮ Ｌ Ｏ Ｏ Ｍ ｎ Ｎ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ ＦＣ Ｉ Ａ Ｓ Ｉ Ｎ ＥＡＮ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ
ａ ｄ ｔ ｓ ｄ ｔ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ． Ｔ ｅ ｃ ｍｂ ｎ ｒ ａ ｅ ｕ ｅ ｔ ． ～８ ５ ｎ ｅ ｔ ａ ａ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｈ ｏ ｉ ｅ ｒ ｓ ｄ ａ８ ０ ． ＧＨｚ ｏ —ｂ ｎ ． ｔ ｃ ｌ ｏ ｅ ａｅ ａ ｆＸ ａ ｄ Ｉ ａ ｐ ｒ ｔ ｓ ａ ｑ
一
难。
２ 径 向功率合成器 的设计
这里所说 的径 向合成器 术语是指 Ｎ路空气介 质非谐振径向传输线结构 。输入端 口 沿平行板径 向
传输线周边等相间 ， 出功率在终点提取。输入结 输 构为同轴探头或矩形波导 ， 中点输 出结 构通 常为 同
轴探头 。其突 出优 点 ： 低组合损 耗、 高功率处理能 力、 适应大数值 （ 二进制 ） 非 的输 入、 在径 向端有好 的幅度 相位 平衡 而且 尺 寸小 Ｊ 。
ｓ ｇｅｃ ｍｂｎ ｒｏ ａｉ ｏ ｉｉｇ ｕ ｉ ｏ ｏ ｅ ｏ ｉｅ ｄ ｌ ｎ ａｒｄ ． ｉ ｌ ｏ ｉｅ ｒｂ ｓｃｃ ｍｂｎｎ ｎｔ ｆｐ ｗ ｒｃ ｍｂ ｎ ｒｍｏ ｕｅｉ ａ ａ ｎ ｒ Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ：ｏｉ ｄ—ｓａｅ ａ ｌ ｅ ；Ｅ —ｔｐ ｄ ｑ ａｉｎ；ｔ ｎ ｍｉ ｉｎ—ｌ ｅ ｍｏ ｅ；ｒｄａ ｏ ｉｅ ｔｔ ｍｐｉ ｒ ｉ ｆ ｙ ｅ Ｍｏ ｅ ｅ ｕ ｔ ｏ ｒ ｓ ｓｏ ａ ｓ ｉ ｄ ｎ ａ ｉｌｃ ｍｂｎ ｒ
一种低频段超宽带合路器的设计
２
该合路器体积小 ， 功率容量大 ， 完全符合工程应用 的需要。
图 １ Ｎ路 径 向 波 导功 分 器 等 效 电路 参 考文 献 ：
采用多节 匹配 的同轴探针可 以运用阶梯 阻抗变换 器理论Ｉ １ ］
与径 向波 导 内 的 同轴 探 针 场 匹配 理 论 ［ 出 Ａ Ｃ 矩 阵 的 各 个 ２ １ 求 ＢＤ
ｆ１ ＢＩ ２ ＡＩ ＫＯＷＳ Ｍ． Ａ ａｙｉ ｆ ａ ｏ ｘａ —ｏ— ａ ｅ ｕｄ Ｋｒ Ｅ．ｎ ｌｓｓ ｏ ｃ ａｉｌ ｔ ｗ ｖ ｇ ｉｅ
参数 即可求解探针 的各项参数 （ 半径 ， 长度 ） 。
２ 仿 真 结 果 Ａ ｓ ｆＣ ￣ｏａａ ×Ｙ ｏｔ１ ｔ ｒ ｏｔ ｏ ｒｔ ｎ ｉ Ｐｌ
０ 引 言
Ａ ｓ ｆＣ ｒｏａｏ ｎ ｏｔ ｏｐ ｒｉｎＸＹ ｏｔ ｔ ｐｌ ２ Ｈ Ｓ Ｄ ｓ ｎ Ｆ Ｓ ｅｉ ｌ ｇ
近年来 ， 随着通信行业的迅猛发展 ， 对高效率 、 大功率 、 宽 带的功率合成器件 的需求 目益增多。 传统 的微波毫米波 功率合 成电路 ， 如微带功分器 、 耦合器等均受带宽和合成效率的限制 ，
１ ８ ５０
Ｈ Ｓ Ｏ ｓ ｎ ｆ Ｓ ｅｉ ｌ ｇ
ａａ ｔ ｃ ｄｎ ｉ ｎ ｅ ｒｂ ｎ ｎｎ ｏｔ Ｊ ｄｐｏ ｉ ｌ ｉｇａｄｓ ｅｄ ｄｐｏｅａｄａｔ ｉｇｐ ｓｊ． ｒｎ ｕ ｃ ｕ ［
Ｉ ＥＥ Ｔ ａ ｓＭｉｒｗ． ｈ ｏｙＴ ｃ ，９ ５４ ， ） ４ — ４ ． Ｅ ｒｎ ． ｃｏ Ｔ ｅ ｒ ｅ ｈ１ ９ ，３（ ： ４ ３ ９ ２３
［】 Ｋ Ｓ ｎ ， ．ａ ｎ ．ｈ ｎ ． ｖ ｓ ｇ ｔ ｎ ｏ ｐ ｗ ｒ ｉ ｄ ｒ １ ． ｇ Ｆ ｎａ ｄＹ Ｚ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ａｉ ｆ ｏ ｅ ｖ ｅ ｏ Ｙ Ｉ ｉ ｏ ａ ｄ ｉ
径向功率分配-合成器的设计
C0 4 -
∫C
0
Κ g 4
图 6 相邻路耦合示意图
oe
(x )
(d x )
( 5)
在微带线电路中, 侧耦合弱, 需要补偿的电 容 ∃C 小, 设置补偿电容的方法也简单, 只须在 径向分配的节点处略微变动一下即可。 对于传 输高功率的带状线等结构, 内导体有一定的厚 度或直径, 侧耦合强, 需要补偿的电容 ∃C 大, 补偿电容较难设置。 所设计的 16 1 合成器中, 设置了补偿电容后, 其电路结构如图 7 所示, 为 便于加工和安装, 各支路内导体都设计成圆杆, 设腔高为 b, 圆杆直径为 d , 则支路上每一点的 偶模电容为〔4〕 : Π d 4 b
- 20dB - 0. 3dB 0. 2dB 1. 5° 18dB
合成器
- 20dB - 0. 1dB 0. 1dB 1°
典型性能曲线如图 9 所示。
图 8 1 16 分配器和 回波损耗、 隔离度及各路输出幅度典型曲线
四、 结 论
本文描述的功率分配器和合成器在固态发射机上使用后证明, 它的合成效率高, 已大于 90% , 可靠性好, 方便于发射机的维修, 可以在不停机的状态下对发射机中有故障的放大器进 行维修, 现在已使用于全固态远程警戒雷达的高功率发射机中, 并且已推广应用于其他雷达的 发射机中。
Z 02 = ( n Z 03 = ( n Z 3) Z 3)
3 4
Z4 Z4
1 4
( 2) ( 3)
1 4
3 4
图 4 单级阻抗变换形式
图 5 两级阻抗变换形式
由于功率分配器承受的功率低, 可采用微带线形式实现, 合成器承受的功率高, 可采用带 状线等形式实现。
三、 阻抗匹配分析
一种宽带多路功率合成器设计
一种宽带多路功率合成器设计蓝永海【摘要】功率合成电路在固态发射机中得到了广泛应用。
该文给出了一种宽频带多路功率合成器的结构，采用微带形式进行径向功率合成电路设计，具有宽带、合成路数灵活、结构实现简单的优点。
合成器通过3节四分之一波长阻抗变换器构成的微带电路实现宽带匹配，以5路宽带功率合成器为例进行了仿真优化和设计以及实物验证，合成器在工作频段13GHz内插损小于0．5dB，测试结果与仿真结果吻合，表明了这种设计方法的可行性。
%Power combining circuits are widely used in solid state transmitters .The structure of multi-way power combiner over a wide bandwidth is introduced in this paper .The combiner has the advantages of broad-band frequency , simple structure and arbitrary combining ports .The impedance match method by using multi-section microstrip is discussed .A particular design of combiner over a wideband 1 3GHz is presented and simulated.The combiner has an insertion loss of less than 0.5dB.Good agreement between simulated and measured results is found .This proves the validity of the design .【期刊名称】《杭州电子科技大学学报》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P21-24)【关键词】宽带;多路;功率合成器;微带线【作者】蓝永海【作者单位】中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033【正文语种】中文【中图分类】TN6260 引言在固态发射系统中，单个半导体功率器件转换的射频功率有限，为了获取更大的射频功率，功率合成技术得到了广泛的应用，因此，功率分配合成器是固态发射系统的重要组成部分。
X波段五路径向波导功率合成器的设计
ｗ ａ ｖ ｅ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ，ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｄ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｈ ｉ ｇ ｈ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ（ ＨＦ － Ｓ Ｓ ）ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｔ ｓ ｓ ｉ ｍ ｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｇ ｏ ｏ ｄ ａ ｇ ｒ ｅ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ｏ ｆ ｎ ｅ ａ ｒ ９０ ０ ＭＨｚ ａ ｔ Ｘ ｂａ ｎ ｄ．Ｔｈｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄｅ ｒ ／ｓ ｙ ｎ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｒ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｉｅ ｆ ｌ ｄ，ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｓ ｅ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ｓ ｓ，ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ，ｃ ｏ ｍｐａ ｃ ｔ ｓ ｔ ｕｃ ｒ —
合成领 域 具有 广阔 的应用前 景 。 关键 词 ： Ｘ波段 ； 径 向波导 ； 功 率合成 器 ； 简化 模 型 ； 合 成效 率 中 图分类 号 ： Ｔ Ｎ ７ ３ 文献标 志 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９— ０ ４ ０ １ （ ２ ０ １ ３ ） ｏ ２— ０ ０ ６ ６— ０ ５
同轴八路径向功率分配(合成)器设计
ｆ ｅ２７ ｈ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｈ ｎ ｅ ｔｏ ｉｓ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｙ ｔ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｃ ｉ ａ Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃ ｅ ｈ ｏ ｏ
Ｇ ｏ ｐ Ｃ ｒｏａ ｏ Ｚ ｅｇｈ ｕ４ ０ ４ Ｃ ｉａ ） ｒｕ ｏ ｒｔ ｎ， ｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ７， ｈｎ ｐ ｉ
同
轴 阻 抗 ｝ － 轴 ● ＿＿ ． 变 换
线
，
塑 ・．旦 董 銮 童 奎 ｝－ 垡卜—｛ 塑 垡 垫卜 － 垄 垫．． 成 －
结
图 １ 同轴八路径 向功率分配 （ 合成 ） 器方案设计框 图
作者简 介： 赵双领 （ ９４一） 男， １６ ， 高级 工程师 ， 毕业于兰州大学无线 电系， 究方向 ： 研 微波技术 。
３ ６
电
光
系
统
第 ４期
节的特性阻抗 ， 它们之间的关系为 ：
３ 数学模型
一
Ｚｏ ＝ Ｚｏ× Ｚｏ Ｚｏ ＝ Ｎ × Ｚｏ Ⅳ ＝ ８； ｌ ２； ２ ３ ；
Ｚ４ ｏ ＝ｚ３ ｏ；ｏ ０ ×Ｚ５Ｚ５ Ｚ４ ｏ或者 ， ＝ ｏ ×Ｚ 。
般简单的Ⅳ 路同相等功率分配 （ 合成 ） 器都
意如 图 ３所示 。
一
这是 一个 （ ＋１ Ⅳ ）阶 的方矩 阵 ， 结构 无耗 的 在 条件 下该 矩 阵为 么 矩 阵 ， 据 无 耗 么矩 阵 的 特性 根
摘 要： 介绍一种 同轴八路径 向功率分配 （ 合成 ） 器。主要 给出 了电路 设计 方案 、 数学模 型 、 结构实 现 、 性
能仿真及实验测试结果 。
关键词 ： 向功率分配 （ 径 合成 ） 阻抗变换 ；
宽带大功率径向波导功率合成器设计
宽带大功率径向波导功率合成器设计作者：曾小波葛庆来源：《现代电子技术》2008年第11期摘要：平行板径向波导功率合成器具有工作频带宽，低插入损耗，与放大器和传输线匹配良好，端口隔离度较高，功率容量大等特点。
设计了一个1.5 kW宽带6路径向波导功率合成器，CST软件仿真结果表明：该合成器在驻波比小于1.1的情况下，其工作频带为1.35~3.3 GHz，合成效率达到96%。
关键词：宽带大功率微波；径向波导；功率合成；VSRW；中图分类号：TN73 文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)11-097-Design of Broadband High Power Parallel-plate Radial-Abstract：Parallel-plate radial-waveguide combiner has the properties of broad bandwidth,lowand high power capacity.In this paper,a 6-ways broadband radial-waveguide combiner with output power of 1.5 kW is presented.The CST simulation results show that this combiner achieves broad operating band,which cover 1.35~3.3 G,with a SWR less than 1.1.Across the passband,a high combine efficiency reaches 96%,and the isKeywords：broadband high power microwave;radial-waveguide;power combine;VSRW;CST1 引言高功率合成器要求合成器功率容量大、工作频带宽、各端口隔离度大。
基于HFSS仿真的一种新型大功率同轴信道合成器
由仿真结果可知，S12插损为6 dB，接近一分四功分器的理论值。S11反射损耗在100 MHz带宽内都低于-21 dB以下。端口之间的隔离度S23总体保持在25 dB以上，与指标要求相吻合。
在最近几年出现了大量的微波电路仿真软件，其中，高频结构仿真器HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一种电磁场三维仿真软件。而且由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft高频解决方案，是以物理原型为基础的高频设计解决方案，提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段，几乎覆盖了高频设计的所有环节。因此，本文使用HFSS对功分器进行建模仿真也是合理的[10]。
图9是利用依爱37629矢量网络分析仪对试制样品的各功能指标实施测试的结果。
试制件的实测值为：端口回波损耗均小于-20 dB以下，插损值维持在6 dB以内，中心频率363.25 MHz处小于-21 dB，端口处的实际隔离度均达到25 dB以上。将信道合成器输入200 W连续波功率，30 min后测试，其各项技术指标与常温下的测试结果一致。
基于HFSS仿真的一种新型大功率同轴信道合成器
摘 要： 论述了一种新的以Wilkinson功分器为原理，采用同轴空气线结构形式，并在相邻端口间采用接地电阻实现隔离的大功率、高隔离度的同轴型宽带信道合成器的设计。通过改进结构形式和输入端口间的阻抗匹配性，使得该信道合成器连续波功率可达到200 W，频带在310 MHz~410 MHz。实验过程是先应用HFSS进行三维电磁场模拟仿真，然后对实物进行测试。实验结果表明，模拟仿真结果与实物测试结果相吻合，满足设计指标要求。
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一种宽带径向功率合成器的设计
王仁军;喻先卫;韩煦;王荣达;成海峰;徐建华
【摘要】提出了一款10路宽带径向功率合成器,合路器带宽覆盖6～18 GHz.通过采用微带探针以及同轴渐变波导,实现了宽带的微带-同轴的过渡结构.合成器在带内的仿真结果显示,驻波系数小于1.7、插损小于1 dB.
【期刊名称】《电子与封装》
【年(卷),期】2018(018)009
【总页数】3页(P39-41)
【关键词】宽带;径向功率合成;同轴波导
【作者】王仁军;喻先卫;韩煦;王荣达;成海峰;徐建华
【作者单位】南京电子器件研究所,南京210016;南京电子器件研究所,南京210016;南京电子器件研究所,南京210016;南京电子器件研究所,南京210016;南京电子器件研究所,南京210016;南京电子器件研究所,南京210016
【正文语种】中文
【中图分类】TN403
1 引言
近年来，微波固态功率放大器发展迅速，在民用和军事领域均得到广泛的应用。
随着技术发展，各个领域对通信系统的性能要求越来越高，宽频带、高功率已成为微波发射系统的发展趋势。
例如在通信、雷达、电子战等应用环境中对放大器的功率
需求越来越高，需要使用多个功率放大器进行功率合成来实现系统高功率的要求。
在宽带合成方式上主要采用二进制的合成方式，常见的宽带合成方式如多级Wilkinson功分器和Lange桥具有结构简单、性能稳定、合成器损耗低等优势，
但随着合成路数的增加，二进制平面合成电路的体积增大，合成损耗会迅速增加，合成效率降低，使得合成路数受限，而且该合成方式会受到最大功率的限制。
宽带合成方式中径向功率合成技术与二进制平面合成结构相比，在多路合成上具有一定的优势，而且合成路数可以根据需要进行特别设计，设计自由度高，并且合成效率不随路数的增加而降低，因此在多路大功率合成上径向合成技术有很大优势。
但是径向功率合成器在结构设计、加工精度、安装方式等方面要求较高，因此目前径向功率合成技术的应用尚不如二进制合成广泛。
本文以扩展同轴结构合路器以及径向波导原理为基础，通过仿真、优化，设计了一款10路径向波导合路器。
2 宽带合成结构设计
该合成结构由同轴渐变波导、径向波导、微带探针组成。
该合成器输入为同轴结构，同轴结构到径向波导的过渡通过同轴渐变波导来实现。
分路器采用微带耦合探针结构实现微波信号微带传输与径向波导传输之间的转换。
多端口径向波导合成器结构如图1所示。
图1 合路器结构图
2.1 同轴渐变波导
径向波导与同轴线类似，微波信号在波导内传输TEM模，是一种柱面TEM模，
在截面上电场只有径向分量，且在半径为r的圆周上电场相同；磁场只有切向分量，在半径为r的圆周上磁场大小相等。
为保证在整个通带内同轴线到径向波导有良好的阻抗匹配，该合成器选用了锥形同轴波导提供连续的渐变方式，这种结构更简单且易于加工。
2.2 径向波导探针
分路器采用微带耦合探针结构实现微波信号微带传输与径向波导传输之间的转换。
采用Rogers 5880介质板制作微带探针，通过50 Ω微带线传输的微波信号通过探针辐射转换为波导传输。
利用电路结构的对称性，可以将N路合成器的外围探针区域看成由N个相同的扇形波导组成,从而可以对每个扇形波导进行建模仿真计算。
径向波导探针仿真模型如图2所示。
图2 径向波导探针
采用HFSS电磁仿真软件对该模型进行优化仿真，优化过程中充分考虑合成结构的宽带工作特性以及不同传输路径直接的阻抗匹配，探针仿真结果如图3所示。
在6～18 GHz频段内，输出端口驻波小于1.5，损耗小于0.5 dB。
以上述单个扇形波导同轴转换结构为基础，建立10通道空间合成结构，合成器模型如图4所示。
使用HFSS软件进行优化，仿真结果如图5所示。
从图5的仿真结果可以看出，在6～18 GHz频段内，该合成结构的输出驻波小于1.7，合成损耗小于1dB。
图3 合成结构仿真结果
图4 10路合成器仿真模型
图5 功率合成器仿真结果
3 结论
本文根据同轴径向波导的特点设计了一款10路宽带同轴径向波导合路器，该合路器通过径向波导内空间功率合成，功率分配与合成是在波导内采用电磁场耦合的形式完成的；采用多端口形式，并借助高频电磁场仿真软件HFSS对电路进行了优化仿真。
仿真结果显示，该10路合路器在6～18 GHz频段内插损≤1 dB，通过该
合成器10路合成效率≥80%。
参考文献：
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