新穎功率合成器件的製作方法

2023-05-28 03:37:06

專利名稱：新穎功率合成器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新穎功率合成器件，適用於信號源及各種發射機等需要大功
率的場合。 隨著微波及毫米波技術在制導、雷達、短程通信等領域得到廣泛應用，對信號源的輸出功率也提出了越來越高的要求。目前單個固態器件的輸出功率因受散熱，阻抗匹配，工藝的限制而無法達到應用要求，採用功率合成是一種行之有效的方法。功率合成技術是將多個固體功率器件的輸出疊加起來，以得到數倍於單個功率器件的功率。目前，該技術的難點在於如何在有限空間內放置儘量多的器件，以及如何提高合成效率的問題，而功率分配/合成時信號幅度、相位的平衡度的一致性和合成結構的插入損耗的大小是影響合成效率的主要因素。

實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題是提供一種能夠放置足夠多的器件，並且可以保證功率分配合成時信號幅度、相位的平衡度的一致性好，以及插入損耗低、合成效率高的新穎功率合成器件。 為解決上述問題，本實用新型所採取的技術方案是一種新穎功率合成器件，包括兩個完全相同的波導，實現波導到微帶過渡的微帶探針，用於信號放大的放大器，其中，兩個波導中的一個作為功率分配波導，另一個作為功率合成波導，在兩波導中均勻插入N(N > 2)個微帶探針，兩波導中插入的微帶探針分別通過放大器連接，放大器輸入端連接微帶探針的輸出端，放大器輸出端連接另 一微帶探針的輸入端。[0005] 所述微帶探針插入波導的位置位于波導寬面中心線上。 所述微帶探針是以光刻工藝製作在整塊基板上的，該基板上的微帶探針通過插入兩波導中的基板與波導連接。 採用上述技術方案所產生的有益效果在於N個微帶探針插入波導中，形成N等分的功率分配結構，將從波導口輸入的微波或毫米波信號，經過波導到微帶的過渡結構被等分成N路，並經過放大器對信號進行放大，然後經過與功率分配結構相同的功率合成結構將多路放大後的信號合成並從波導口輸出，實現了信號功率的放大。這種結構可以實現多路合成，並且合成時插入損耗小，合成效率高，同時，可以容納足夠多的器件。

圖1是本實用新型結構示意圖；[0009] 圖2是本實用新型剖視結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述
背景技術[0011 ] 如圖1 、 2所示，本新型包括兩個波導1 ，微帶探針4從波導寬面插入以耦合能量，把輸入的功率分為N路，微帶探針位于波導寬面中心電場最強處，兩探針之間的間距相等，形成功率分配器結構，兩功率分配器通過放大器2連接，每個放大器分別與兩功率分配器上的微帶探針連接，放大器輸入端連接微帶探針的輸出端，放大器輸出端連接另一微帶探針的輸入端。 為了保證波導與微帶探針連接的低插損，各支路信號幅度相位一致的功率分配或合成網絡，就要使每一個分配或合成單元有相同的幅度和相位。對於每個單一的波導到微帶線過渡單元來說，是實現恰當的波導到微帶的耦合。這個恰當的耦合可以通過調整縫的尺寸，探針插入深度，探針的形狀和探針間的距離來獲得。由於縫的製作採用機械加工，精度只有0. 1毫米，縫的尺寸就不需要再進行微調了，因為本身機械加工精度不高，過分追求縫的尺寸沒有意義。雖然理論上每一單元間距半波長的整數倍時可以保證等幅同相輸出，但是在實際設計時，間距還是要進行優化，尤其波導到微帶線過渡單元距離波導短路面的距離更需要優化。因此設計時通常以優化微帶探針的尺寸為主要目標，通過高頻結構仿真軟體，獲取最佳的回波損耗和插入損耗所對應的尺寸值，採用光刻技術，將微帶探針製作在基板3上，最好將探針製作在整版上，使探針的間距能在光刻的技術中保證精度，其精度可以達到0.01毫米，減小因安裝造成的誤差。基板材料可以根據需要選擇不同的類型。每一單元均安裝放大器，這樣就實現了信號功率的等分放大。 要實現功率的合成，就要將2個相同的功率分配器通過放大器連接起來使用，其
結構如圖l所示，其中兩波導口的方向可以相同也可以相反，合成路數也可以根據需要增
加或減少。 工作原理 波導到微帶過渡結構的作用是將TE10模轉換為準TEM模，波導到微帶線過渡結構是在波導的寬面插入微帶探針以耦合能量；微波或毫米波信號從波導口輸入，經過波導到微帶過渡結構被等分成需要的路數，每一路的幅度和相位相同，並經過一個固態放大器對信號進行放大，然後經過相同的結構將多路放大後的信號合成並從波導口輸出，實現了信號的放大功能。這種結構可以很好的保證功率的等幅同相多等分，同時以波導作為輸入和輸出，可以減少在輸出高功率能量時的損耗。假設每一個固態器件的最大輸出功率為A瓦，有N個固體器件，合成效率為n在滿足等幅同相的條件時，合成功率輸出將是nXNXA，
n和N越大，則總輸出功率越大。 本實用新型的特點就在於可以很容易的進行多路合成，從一路到多路直接變換，合成路數越多，一路發生故障時，總輸出功率下降越小，由於功率的產生不需要通過幾級，所以N路一次合成法具有較高的合成效率。合成後的功率輸出能力在某些頻段與大功率TWT相比也毫不遜色。
權利要求一種新穎功率合成器件，其特徵在於包括兩個完全相同的波導，實現波導到微帶過渡的微帶探針，用於信號放大的放大器，其中，兩個波導中的一個作為功率分配波導，另一個作為功率合成波導，在兩波導中均勻插入N個微帶探針，兩波導中插入的微帶探針分別通過放大器連接，放大器輸入端連接微帶探針的輸出端，放大器輸出端連接另一微帶探針的輸入端。
2. 根據權利要求1所述的新穎功率合成器件，其特徵在於所述微帶探針插入波導的位置位于波導寬面中心線上。
3. 根據權利要求1或2所述的新穎功率合成器件，其特徵在於所述微帶探針是以光刻工藝製作在整塊基板上的，該基板上的微帶探針通過插入兩波導中的基板與波導連接。
專利摘要本實用新型公開了一種新穎功率合成器件，其特徵在於包括兩個完全相同的波導，實現波導到微帶過渡的微帶探針，用於信號放大的放大器，其中，兩個波導中的一個作為功率分配波導，另一個作為功率合成波導，在兩波導中均勻插入N個微帶探針，兩波導中插入的微帶探針分別通過放大器連接，放大器輸入端連接微帶探針的輸出端，放大器輸出端連接另一微帶探針的輸入端；本新型器件的結構可以實現多路合成，並且合成時插入損耗小，合成效率高，同時，可以容納足夠多的器件。
文檔編號H01P5/12GK201533008SQ200920104529
公開日2010年7月21日 申請日期2009年9月18日 優先權日2009年9月18日
發明者刁睿, 劉金, 商登鵬, 楊強 申請人:河北博威集成電路有限公司