[发明专利]一种金属销钉封装多路紧凑功率合成放大器及方法

权利要求书

1.一种金属销钉封装多路紧凑功率合成放大器，其特征在于，包括功率分配器、功率合成器和销钉封装腔体，所述功率分配器和所述功率合成器的结构相同，所述功率分配器与所述功率合成器在水平方向上呈旋转对称放置，所述销钉封装腔体内置有功率放大芯片阵列、金属腔体和金属销钉阵列，每个功率放大器芯片输入端通过金丝键合工艺与功率分配器输出微带连接，功率放大器芯片输出端与功率合成器输入微带连接，所述功率合成器包括微带3dB合成结构、微带到波导过渡结构、波导合成网络以及输出波导，所述微带3dB合成结构位于销钉封装腔体内部；

所述金属腔体由上金属壁、下金属壁和侧面金属壁构成，所述上金属壁和所述下金属壁为平面结构且互相平行，所述侧面金属壁与所述上金属壁、所述下金属壁连接构成腔体结构；所述金属销钉阵列周期性分布于功率放大芯片上方且所述金属销钉阵列位于所述上金属壁和所述下金属壁之间且所述金属销钉阵列的一端与所述上金属壁连接，另一端与所述下金属壁存有空气间隙；所述金属销钉阵列与所述下金属壁存有的间隙小于1/4λ且大于0.8mm，λ为功率芯片中心工作频率对应的工作波长。

2.根据权利要求1所述的一种金属销钉封装多路紧凑功率合成放大器，其特征在于，所述微带3dB合成结构为以下类型中的任一种：微带T型功分结构、Wilkinson功分结构、Lange耦合器或微带分支线耦合器。

3.根据权利要求1所述的一种金属销钉封装多路紧凑功率合成放大器，其特征在于，所述波导合成网络结构包括：波导E面T型功分结构、波导H面缝隙电桥结构和匹配负载，所述波导E面T型功分与波导H面缝隙电桥依次级联构成N级合成网络，其中N≥2，其中用于合成2^N路信号；所述匹配负载位于波导H面缝隙电桥隔离端口末端，用于吸收波导H面缝隙电桥两路输出端口不平衡功率；所述波导E面T型功分用以实现功率在水平平面方向上的功率合成；所述波导H面缝隙电桥用以实现功率在垂直平面方向上的功率合成。

4.根据权利要求1所述的一种金属销钉封装多路紧凑功率合成放大器，其特征在于，所述金属销钉阵列为矩形周期阵列结构，所述金属销钉阵列大小至少为2*2单元。

5.根据权利要求1所述的一种金属销钉封装多路紧凑功率合成放大器，其特征在于，所述金属销钉阵列中的单元金属销钉为正多边形柱体或圆柱体。

6.根据权利要求1所述的一种金属销钉封装多路紧凑功率合成放大器，其特征在于，所述金属销钉封装多路紧凑功率合成放大器底层和顶层设有翅片结构或/和风扇，用于散热。

7.一种金属销钉封装多路紧凑功率合成放大方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：功率信号从功率分配器的输入矩形波导输入，传播过程中被波导H面缝隙电桥在垂直方向分配为两路等幅信号；

步骤二：两路输出端口的不平衡功率通过波导H面缝隙电桥隔离波导被负载吸收；所述两路等幅信号随后被馈入波导E面T型功分，且在水平方向继续被分配为四路等幅信号；

步骤三：所述四路等幅信号通过波导到微带过渡结构内部平面探针阵列耦合至微带线上，并且通过金丝键合互连技术传输至微带T型功率分配结构，从而四路信号继续被分配为八路等幅信号；

步骤四：所述八路等幅信号经功率放大芯片阵列放大后，再经过功率分配的逆过程由功率合成器实现八路等幅信号功率合成，最后由输出矩形波导输出。