[发明专利]一种W波段高功率集成化合成倍频源

摘要

一种W波段高功率集成化合成倍频源，输入信号为Ku波段，经过有源二倍频，产生Ka波段信号，然后经过一个Ka波段巴伦实现等幅反相功率分配，分配后的两路信号分别经过Ka波段功率放大，驱动各自支路的W波段无源三倍频器，所产生的W波段信号分别放大后进行功率合成输出。本发明采用功率合成倍频的方式提高输出功率，并通过在W波段功率合成部分增加机械调节机构实现功率合成的幅相平衡性调节，减小两合成支路间不平衡性对输出功率的影响，提高合成效率。同时在Ka巴伦部分采用电磁EBG结构实现腔体谐振抑制，增加腔体间隔离。最终实现覆盖75～110GHz全W波段的稳定集成化高功率输出倍频源。

主权项

一种W波段高功率集成化合成倍频源，其特征在于：包括输入同轴连接器(1)、Ka波段有源二倍频器(2)、隔离电阻(3)、EBG隔离膜片(4、6、18、20)、Ka波段巴伦(5、19)、第一Ka波段功率放大器(7)，第二Ka波段功率放大器(17)、第一金丝键合线(8)，第二金丝键合线(16)、第一W波段无源三倍频器(9)、第二W波段无源三倍频器(15)、第一W波段功率放大器(10)，第二W波段功率放大器(14)、W波段功率合成器(12)、第一W波段功率合成器机械调节机构(11)，第二W波段功率合成器机械调节机构(13)；Ka波段有源二倍频器(2)、隔离电阻(3)、EBG隔离膜片(4、6、18、20)、Ka波段巴伦(5、19)、第一Ka波段功率放大器(7)，第二Ka波段功率放大器(17)、第一金丝键合线(8)，第二金丝键合线(16)、第一W波段无源三倍频器(9)、第二W波段无源三倍频器(15)、第一W波段功率放大器(10)，第二W波段功率放大器(14)位于一个中空腔体内；中空腔体设有一个入口和两个出口，中空腔体的入口位于Ka波段有源二倍频器(2)处，中空腔体的出口位于第一W波段无源三倍频器(9)和第二W波段无源三倍频器(15)的输出处；隔离电阻(3)的两端连接在Ka波段巴伦(5、19)的两个输出通道之间；第一W波段功率放大器(10)和第二W波段功率放大器(14)的输出通过微带探针输入至W波段功率合成器(12)；EBG隔离膜片(4，6，18，20)位于Ka波段宽带巴伦(5，19)所在腔体的入口和出口处；第一W波段功率合成器机械调节机构(11)和第二W波段功率合成器机械调节机构(13)位于W波段功率合成器(12)中；Ka波段有源二倍频器(2)接收经过输入同轴连接器(1)输入的Ku波段信号，对该Ku波段信号进行有源二倍频后转换至Ka波段，得到二倍频后的Ka波段信号，送至Ka波段宽带巴伦(5，19)；Ka波段宽带巴伦(5，19)将该二倍频后的Ka波段信号进行功率分配，得到分配后的两路等幅反相的Ka波段信号，分别送至第一Ka波段功率放大器(7)和第二Ka波段功率放大器(17)；第一Ka波段功率放大器(7)对分配后的第一路Ka波段信号进行功率放大，功率放大后的第一路Ka波段信号通过第一金丝键合线(8)送至第一W波段无源三倍频器(9)，对该第一路功率放大后的Ka波段信号进行无源三倍频至W波段，得到第一路W波段信号；第一W波段功率放大器(10)对第一路W波段信号进行功率放大后，通过微带探针送至W波段功率合成器(12)；第二Ka波段功率放大器(17)对分配后的第二路Ka波段信号进行功率放大，功率放大后的第二路Ka波段信号通过第二金丝键合线(16)送至第二W波段无源三倍频器(15)，对该第二路功率放大后的Ka波段信号进行无源三倍频至W波段，得到第二路W波段信号；第二W波段功率放大器(14)对第二路W波段信号进行功率放大后，通过微带探针送至W波段功率合成器(12)；W波段功率合成器(12)将功率放大后的第一路W波段信号和功率放大后的第二路W波段信号进行合成输出；EBG隔离膜片(4，6)、Ka波段巴伦(5)、第一Ka波段功率放大器(7)，第一金丝键合线(8)、第一W波段无源三倍频器(9)、第一W波段功率放大器(10)构成一个倍频通道；EBG隔离膜片(18、20)、Ka波段巴伦(19)、第二Ka波段功率放大器(17)、第二金丝键合线(16)、第二W波段无源三倍频器(15)、第二W波段功率放大器(14)构成另一个倍频通道；第一W波段功率合成器机械调节机构(11)、第二W波段功率合成器机械调节机构(13)分别对两个倍频通道内传输的功率放大后的第一路W波段信号和功率放大后的第二路W波段信号进行幅度相位补偿，使功率放大后的第一路W波段信号和功率放大后的第二路W波段信号等幅反向；EBG隔离膜片(4，6，18，20)对Ka波段巴伦所在腔体的寄生谐振进行抑制，以抑制电磁串扰。