一種高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配器的制造方法
【專利說明】一種高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配器 所屬技術領域
[0001] 本發明涉及一種高反射系數的微波負載牽引（Load Pull)基波及諧波二合一 調配器（Tuner)，尤其是一種對于基波采用雙反射矢量探頭的高反射系數的基波調配器 (Fundamental Tuner)、而對于高次諧波采用高次諧波全反射裝置且相位任意可調的諧波 調配器（Harmonic Tuner)的微波負載牽引二合一調配器。
【背景技術】
[0002] 在微波器件及系統的研制中，當功率大時，需要一個高反射系數的微波負載牽引 (Load Pull)基波（頻率為f。）調配器來進行優化調配；除基波外，還需要充分利用高次諧 波（頻率為nf。，其中η彡2)來改善器件及系統的性能參數及線性。美國MAURY MICROWAVE CORPORATION采用的方法是：對于基波，采用兩個單反射矢量探頭的基波調配器級聯以獲 得大的總反射系數；對于諧波，則級聯另一臺諧波調配器以對諧波進行優化調配。因此，三 臺調配器級聯將產生較大的回損，容易產生寄生振蕩。加拿大FO⑶S MICROWAVES INC.的 做法是：用單反射探頭的基波調配器和諧波調配器二合一組成一個新的調配器，由于二個 調配器都在一條開槽傳輸線上，因而總回損少，不會產生寄生振蕩，但由于基波調配器是單 反射探頭，因而反射系數不高，能應用的功率不大。
【發明內容】
[0003] 為了既能對基波進行大功率調配，又能對諧波進行調配，且調配器總回損要小，應 用起來要方便、快捷，本發明提供一種高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配 器，尤其是一種對于基波采用雙反射矢量探頭的高反射系數的基波調配器、而對于高次諧 波則采用高次諧波全反射裝置且相位任意可調的諧波調配器的微波負載牽引二合一調配 器。
[0004] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：用一條微波開槽傳輸線（SLAB LINE)，通過中心導體連接兩端的微波連接器，在開槽傳輸線的中心導體上部，裝上兩個基 波為基波的頻率）反射矢量探頭和一個頻率為的高次諧波全反射裝置，其 中的兩個反射矢量探頭用于對基波進行大功率調配，一個高次諧波全反射裝置用于對諧波 進行調配。
[0005] 實現基波大功率調配的技術方案及原理是：兩個反射矢量探頭通過驅動裝置使之 可以在水平和垂直方向移動，探頭在水平方向移動，改變的是反射矢量的相位，而探頭在垂 直方向移動，改變的是反射矢量的幅度。因此，第一個探頭產生一個反射矢量，和第二個探 頭產生的反射矢量疊加，使得總的反射系數可以達到和1較接近的數值，電壓駐波比VSWR 最大可達300 : 1。也就是說，反射矢量的相位及幅度可通過第一個探頭粗調、第二個探頭 微調，因而可實現精細調配；另外，由于每個探頭無需產生超額的電壓駐波比VSWR，這意味 著每個探頭離中心導體的距離較遠，卻可實現較大的合成VSWR，因而可以處理大功率而不 用擔心探頭和中心導體之間的電暈放電；并且由于每個探頭產生的VSWR都不是很大，因而 校準精度大幅改善；此外，當調配器初始化時，阻抗是50 Ω，因而沒有寄生振蕩。
[0006] 實現諧波調配的技術方案及原理是：頻率為nf。的高次諧波全反射裝置由金屬短 路線、金屬彈片、介質和固定腔組成，其中金屬短路線和金屬彈片焊接在一起，以保證可靠 的電連接，金屬短路線插入裝于固定腔內的介質中，以起到固定的作用。這里的關鍵技術 是：金屬短路線和金屬彈片的縱向長度相加的有效電長度等于高次諧波波長的四分之一， 而金屬彈片和開槽傳輸線的中心導體接觸，整個全反射裝置可沿中心導體水平移動。根據 微波每四分之一波長阻抗的性質改變一次的原理，由于金屬短路線頂端是開路的，因此，在 中心導體和金屬彈片的接觸點，對于高次諧波是短路的，即對高次諧波在開槽傳輸線上是 全反射的；而對于頻率為fc的基波，該全反射裝置對其衰減極小，基波可極小損耗通過開槽 傳輸線，因此可處理大功率，可寬帶應用，沒有低頻段寄生振蕩的風險；另外，整個全反射裝 置可沿中心導體水平移動，因此，全反射的高次諧波的相位是可調的。當高次諧波全反射裝 置的數量為1個時，可進行一個高次諧波頻率的諧波調配；當高次諧波全反射裝置的數量 為2個時，可進行2個高次諧波頻率的諧波調配；如此類推，原理相同。
[0007] 由于兩個反射矢量探頭及高次諧波全反射裝置均裝在一條開槽傳輸線上，因而總 回損很小，沒有寄生振蕩，基波及諧波二合一的調配器使得應用起來非常方便、快捷。
[0008] 本發明的有益效果是，既能對基波進行大功率調配，又能對諧波進行調配，且調配 器總回損小，應用起來方便、快捷。
【附圖說明】
[0009] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0010] 圖1是本發明的實施例結構原理圖。
[0011] 圖2是本發明實現的基波雙探頭矢量合成和高次諧波全反射的原理示意圖。
[0012] 圖3是圖1的A-A剖視圖。
[0013] 圖中
[0014] Cl :微波連接器，SL :微波開槽傳輸線，C2 :微波連接器，CC :中心導體，Pl :第一個 反射矢量探頭，P2 :第二個反射矢量探頭，Ml :P1的驅動裝置，M2 :P2的驅動裝置，R :高次諧 波全反射裝置，L :金屬短路線，T :金屬彈片，D :介質，P :固定腔，B :外殼；
[0015] nf。：n 次諧波（η 彡 2)。
【具體實施方式】
[0016] 在圖1所示的實施例中，用一條微波開槽傳輸線（SL)，通過中心導體（CC)連接兩 端的微波連接器（C1、C2)，在開槽傳輸線（SL)的中心導體（CC)上部，裝上兩個反射矢量探 頭（PI、P2)和一個頻率為nf。（其中f。為基波的頻率，η > 2)的高次諧波全反射裝置（R)， 其中的兩個反射矢量探頭（Ρ1、Ρ2)用于對基波進行大功率調配，一個高次諧波全反射裝置 (R)用于對諧波進行調配。反射矢量探頭（Ρ1、Ρ2)分別通過驅動裝置（Μ1、Μ2)使之可以在 水平和垂直方向移動，探頭在水平方向移動，改變的是反射矢量的相位，而探頭在垂直方向 移動，改變的是反射矢量的幅度。在圖3的A-A剖視圖中，驅動裝置（Ml)驅動反射矢量探 頭（Pl)，P1離中心導體（CC)越近，反射矢量的幅度越大，即反射系數越大；驅動裝置（M2)、 反射矢量探頭（P2)以及反射矢量幅度和中心導體（CC)的關系同上，原理相同。兩個矢量 合成的原理可根據圖2左邊的斯密斯圓圖加以說明：第一個探頭Pl產生一個反射矢量:流， 和第二個探頭P2產生的反射矢量:節疊加，合成的結果是矢量癥，通過第二個探頭P2水平移 動來調節相位，可以產生較大的反射系數（如G點）。
[0017] 高次諧波全反射裝置（R)則由金屬短路線（L)、金屬彈片（T)、介質（D)和固定腔 (P)組成。金屬短路線（L)和金屬彈片（T)電連接，金屬短路線（L)和金屬彈片（T)縱向長 度相加的有效電長度等于高次諧波波長的四分之一，金屬彈片（T)和中心導體（CC)接觸， 金屬短路線（L)插入介質（D)中，由固定腔體（P)加以固定，高次諧波全反射裝置（R)可沿 著中心導體（CC)作水平移動。在圖2右邊的極坐標圓圖中，η次諧波（頻率為nf。）的反射 系數接近1 (全反射），并且其相位可以從0-360度任意調節，其相位對應著高次諧波全反射 裝置（R)沿中心導體（CC)的水平移動位置。
【主權項】
1. 一種高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配器，它由微波連接器（Cl)、 微波開槽傳輸線（SL)、中心導體（CC)、微波連接器（C2)、兩個反射矢量探頭（P1、P2)及其驅 動裝置（M1、M2)、高次諧波全反射裝置（R)和外殼⑶組成，高次諧波全反射裝置（R)由金 屬短路線（L)、金屬彈片（T)、介質（D)和固定腔（P)組成，其特征是：微波連接器（Cl)和微 波連接器（C2)通過中心導體（CC)連接到微波開槽傳輸線（SL)的兩端，在開槽傳輸線（SL) 的中心導體（CC)上部，裝上兩個反射矢量探頭（P1、P2)，驅動裝置（Ml)在水平和垂直兩個 方向驅動矢量探頭（Pl)移動，驅動裝置（M2)在水平和垂直兩個方向驅動矢量探頭（P2)移 動，金屬短路線（L)和金屬彈片（T)電連接，金屬短路線（L)和金屬彈片（T)縱向長度相加 的有效電長度等于高次諧波波長的四分之一，金屬彈片（T)和中心導體（CC)接觸，金屬短 路線（L)插入介質（D)中，由固定腔（P)加以固定，高次諧波全反射裝置（R)可沿著中心導 體（CC)作水平移動。2. 根據權利要求1所述的高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配器，其特 征是：兩個矢量探頭（P1、P2)的幾何尺寸相同。3. 根據權利要求1所述的高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配器，其特 征是：兩個矢量探頭（P1、P2)的幾何尺寸不同。4. 根據權利要求1所述的高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配器，其特 征是：高次諧波全反射裝置（R)數量為1個，對應1個高次諧波頻率。5. 根據權利要求1所述的高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配器，其特 征是：高次諧波全反射裝置（R)數量為2個，對應2個不同的高次諧波頻率。6. 根據權利要求1所述的高反射系數的微波諧波調配器，其特征是：中心導體（CC)是 一條圓柱形導體。7. 根據權利要求1所述的高反射系數的微波諧波調配器，其特征是：中心導體（CC)是 一條長方柱形導體。
【專利摘要】一種高反射系數的微波負載牽引基波及諧波二合一調配器。在摘要附圖中，微波開槽傳輸線(SL)通過中心導體(CC)連接兩端的連接器(C1、C2)，在它的上部，是兩個基波反射矢量探頭(P1、P2)和一個諧波全反射裝置(R)，驅動裝置(M1、M2)驅動兩探頭，使兩探頭均可作水平及垂直移動，以改變反射矢量的相位和幅度，探頭離中心導體(CC)越近，反射系數越大；而諧波全反射裝置(R)則由金屬短路線(L)、金屬彈片(T)、介質(D)和固定腔(P)組成，電連接的金屬短路線(L)和金屬彈片(T)的縱向長度相加的有效電長度為諧波波長的1/4，金屬彈片(T)和中心導體(CC)接觸，可沿著中心導體(CC)水平移動。
【IPC分類】H01P5/04
【公開號】CN105098307
【申請號】CN201410190258
【發明人】黃秀群, 曾瑞楓
【申請人】曾廣興
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月4日