[发明专利]Ku波段波导内空间功率合成的4路合成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种波导内空间功率合成领域，特别涉及一种Ku波段波导内空间功率合成的4路合成装置。

背景技术

如今，一些军用和商用通信系统对高功率固态放大器的输出功率要求越来越高，为了获得高功率的输出来满足这些系统的需要，可以提高基于半导体技术或者真空微电子技术的单个功率器件的输出功率，也可以采用功率合成技术将多路固态器件的输出功率进行同相叠加来获得想要的功率输出。但从成本和可靠性两方面考虑，功率合成固态放大系统有着明显的优势。在已有的功率合成类别中，相对于芯片级和电路级功率合成，空间功率合成的优势在于放大器的尺寸和合成效率不会随合成路数的增加而显著增加，因此非常适合于合成路数大于4路的功率合成。波导内空间功率合成技术是由A.Alexanian和R.A.York提出的，当时是在X波段采用2×4的MMIC功放阵列，实现了2.4W的输出。2005年，O.Houbloss，D.Bourreau等人提出了Ka波段波导内空间功率合成结构，2×1空间合成放大器实现了20dB的增益，在31GHz-36GHz之间，合成效率达到85％。国内目前有微电子所在07年12月份研制出C波段的2×4层空间功率合成模块，合成效率达到75％；西南电子技术研究所09年设计了一种基于BJ-140波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的4路空间功率合成网络，在Ku波段合成效率高于86％，但该合成不是在波导内进行的，且波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的4路空间功率合成网络的体积大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种仅在波导内进行4路合成，且模块体积小的Ku波段波导内空间功率合成的4路合成装置。本发明的4路合成装置与西南电子技术研究所4路空间功率合成网络不同在于，本发明是在波导内进行的，模型的体积要远远小于用波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的合成网络，且在整个频段内，合成效率高于80％。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种Ku波段波导内空间功率合成的4路合成装置，将两片双路单面鳍线放大电路板，按“2+2”模式垂直波导E面，对称放置于波导内，两片双路单面鳍线放大电路板之间通过垫块隔离而有间隙。

所述双路单面鳍线放大电路板，其正面有两条平行的微带线，微带线上有功率放大芯片；其背面为双鳍线，微带线两侧有飞线孔，飞线从电路板背面穿过飞线孔焊接在电路板正面的飞线孔上，对芯片供电。

所述波导由上波导和下波导构成，通过定位孔连接固定，上、下波导之间是垫块，一片双路单面鳍线放大电路板的正面向上，置于上波导和垫块之间；另一片双路单面鳍线放大电路板的正面向下，置于下波导和垫块之间。所述垫块的厚度由频率决定，使合成效率达到80％以上。

在每片双路单面鳍线放大电路板的介质基片上设置有λg/4凸形阶梯变换补偿，使得回波损耗改善了2～3dB。

本发明的优越功效在于：

1)仅在波导内实现功率合成，节约了空间，减小了整个模块的体积；

2)使用双路单面鳍线放大电路板，仅需两块电路板即可实现四路功率合成，方便了板间距的调试和结构件的加工难度；

3)用飞线的方法解决了两片芯片距离太近导致的供电困难问题；

4)合适的板间距，使得合成效率达到80％以上；

5)采取在介质基片上加λg/4凸形阶梯变换补偿来改善回波损耗。

附图说明

图1(包括图1A和图1B)为双路单面鳍线电路放大板的正反面的示意图；

图2为上波导的结构示意图；

图3为垫块的结构示意图；

图4为下波导的结构示意图；

图5为本发明的装配分解示意图；

图中标号说明

1-双路单面鳍线放大电路板；

101-功率放大芯片；          102-微带线；

103-飞线孔；                104-双鳍线；

2-上波导；

201-定位孔；                202-定位孔；

203-定位孔；                204-固定孔；

205-电路板安装槽；

3-垫块；

301-定位孔；                302-定位孔；

303-定位孔；

4-下波导；

401-定位孔；                402-定位孔；

403-定位孔；                404-固定孔；