[发明专利]一种功放产品三维集成设计方法及功放产品

说明书

本发明公开了一种功放产品三维集成设计方法及功放产品，属于功放产品设计领域，包括功率分配器与功放单元在三维空间信号连接，功放单元与功率合成器在三维空间信号连接。本发明合成效率高，有效提高功放工作效率，工作带宽宽，可根据系统需要灵活选择功放单元数量，降低了产品成本和功耗，输出功率高，结构紧凑且易于维修、维护。

技术领域

本发明涉及功放产品设计领域，更为具体的，涉及一种功放产品三维集成设计方法及功放产品。

背景技术

在微波系统中，经过调制后的微波小信号需要通过功率放大器进行幅度放大后，经发射天线辐射到自由空间中，达到微波信号远距离无线传播的目的。微波信号经过放大后的功率越大，抗干扰能力越强，传输距离越远。因此业界通过各种手段，提升功率放大器的输出功率。主要有两种途径：一是提升单个固态功放芯片的功率输出能力，二是用功率合成器对多个功率放大器芯片的输出功率进行功率合成，获得更大功率。

针对用功率合成电路设计功率放大器的情况，现有设计方法为采用二进制拓扑结构的合成电路。该方法合成的功放单元数量必须为2ⁿ个，其中n为二进制合成电路级数，功放电路原理如图1所示。合成器和功分器电路可以用波导、微带线、带状线等来制作，整个电路处于一个平面上。由于合成器是一个平面电路，且各功率输入端口位置在一条直线上，所以功放阵列也必须呈一字排列，为一维线阵。

采用上述设计方法设计功放产品有诸多缺点：一是合成电路损耗会随着级数增加呈指数增加。假定单级合成电路损耗为0.6dB，8路功率合成器需要3级合成电路级联，电路损耗达1.8db，合成效率仅66％，34％的功率被消耗在合成电路上；二是功放单元数量必须是2ⁿ个，不能根据系统功率需求灵活控制功放单元数量，可能造成系统能耗增加、器件成本升高、系统功率过剩等；三是功放单元只能沿“一”字排列，在功放单元数量较多时，造成功放阵列占用较大的平面空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种功放产品三维集成设计方法及功放产品，解决背景中提出的问题。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种功放产品三维集成设计方法，包括功率分配器与功放单元在三维空间信号连接，功放单元与功率合成器在三维空间信号连接。

进一步地，包括子步骤：采用N路功率分配器，将激励信号等幅同相地分成N路，功分后的N路信号输出到各功放单元的激励端，经过功放单元放大后，输出至N路功率合成器各输入端口；N路功率合成器将各功放单元放大后输出的N路信号等副同相叠加、合成后输出；N路功率分配器功分后的N路信号在三维空间传输，N路功率合成器各输入信号从三维空间接收；N为大于等于2的整数。

进一步地，N路功率合成器采用同轴波导结构。

进一步地，所述三维空间的截面形状包括圆形、多边形。

一种功放产品，包括N路功率分配器、由N个功放单元组成的功放单元阵列、N路功率合成器，N为大于等于的整数；N路功率分配器将激励信号等幅同相地分成N路，功分后的N路信号输出到功放单元阵列的N个功放单元的激励端，经过N个功放单元放大后，输出至N路功率合成器各输入端口；N路功率合成器将功放阵列放大后输出的N路信号等副同相叠加、合成后输出；N路功率分配器功分后的N路信号输出端口为三维空间排列结构的截面形状；N路功率合成器各输入端口为三维空间排列结构的截面形状。

进一步地，所述三维空间排列结构包括规则立方体结构，且两端截面形状小于中部或与中部截面形状相同。

进一步地，包括馈电电路板，所述N路功率分配器、馈电电路板、功放单元阵列、N路功率合成器依次排列，并由多根长螺杆拉紧固定，其中N路功率分配器与功放单元阵列之间、功放单元阵列与N路功率合成器之间均设置有用于限位、支撑的凸台和凹槽。