基於矩形波導雙層多路功率合成放大器的製作方法
2023-07-22 23:26:46
專利名稱：基於矩形波導雙層多路功率合成放大器的製作方法
技術領域：
基於矩形波導雙層多路功率合成放大器技術領域[0001]本實用新型涉及一種基於矩形波導雙層多路功率合成放大器。
技術背景[0002]隨著現代無線電通信(如GPS, WLAN, SAR, LMDS, Bluetooth, and PCS)需求的不斷增加，射頻頻譜已經擁擠不堪。因此，必須開發更高的頻譜資源。另外，高頻通訊還具有低頻通訊所沒有的特點，如信息容量大、速度快、解析度高等。然而，隨著工作頻率的不斷升高，特別是進入微波毫米波頻段後，單個固態器件的功率輸出能力卻大大降低，遠不能滿足通信系統的要求。因此，如果在微波毫米波領域，仍想採用有固態通信技術，就必須採用功率合成技術來提高系統的功率輸出能力。傳統的平面電路功率合成技術，由於合成功率有限、合成效率低、工作帶寬窄、散熱差等一些固有缺陷，己不再適用。因此發展具有大功率容量、寬帶寬、散熱良好的、高合成效率的新型功率合成技術，就成為固態通訊技術向微波毫米波等高頻領域發展的關鍵技術。波導和同軸都屬於功率容量大、工作帶寬寬、傳輸損耗小的傳輸線類型，被廣泛應用於微波毫米波領域中，因此基于波導和同軸結構去開發新型的功率合成器成為設計者的首選。發明內容[0003]本實用新型的目的是為了突破固態通訊技術和雷達技術，在微波毫米波等高頻率領域，所遇到的單個固態功率器件無法滿足系統要求的技術瓶頸，提供一種合成效率高，功率容量大、工作帶寬寬、散熱性能好的基於矩形波導雙層多路功率合成放大器。[0004]本實用新型包括功分器、合成器和放大器晶片陣列，兩個放大器晶片陣列平行夾在功分器與合成器之間。[0005]放大器晶片陣列包括一金屬條和一組固定在金屬條上的固態功率放大器晶片，且各固態功率放大器晶片沿金屬條的中心線排列。固態功率放大器晶片採用成熟的現有產品，直接購買即可。[0006]功分器和合成器的結構相同，具體是[0007]包括形狀和大小相同的兩個長方體金屬塊，分別為上金屬塊和下金屬塊，上金屬塊的底面開有底面矩形波導槽，底面矩形波導槽的寬度為工作波長對應的標準矩形波導的寬度、深度為工作波長對應的標準矩形波導的長度的一半；所述的底面矩形波導槽包括主路波導槽、分路波導槽和支路波導槽，主路波導槽與金屬條垂直，主路波導槽的一端開口於上金屬塊一個側壁和底面交匯處的中間位置；主路波導槽的另一端與兩條形狀相同的分路波導槽的一端連通，分路波導槽為L形，與主路波導槽連接部分的分路波導槽垂直於主路波導槽；每條分路波導槽的另一端與對應的各支路波導槽的中心連通，與支路波導槽連接部分的分路波導槽垂直於支路波導槽；對應每條支路波導槽的兩個端面位置插入同軸線， 同軸線的一端伸入支路波導槽內，且同軸線的軸線與相鄰支路波導槽端面的距離為工作波長的四分之一；下金屬塊的頂面開有與底面矩形波導槽位置和形狀相同的頂面矩形波導槽，且按照上金屬塊所述方法設置有同軸線，上金屬塊和下金屬塊固定連接後，底面矩形波導槽和頂面矩形波導槽合成矩形波導腔。[0008]功分器、放大器晶片陣列和合成器固定連接，每個固態功率放大器晶片的輸入端通過微帶線與功分器上對應的同軸線的另一端連接，每個固態功率放大器晶片的輸出端與合成器上對應的同軸線的另一端連接。[0009]本實用新型相對於現有技術具有如下優點和效果[0010]1、本實用新型的結構屬于波導和同軸結構，因此功率容量大、損耗小，工作帶寬寬；[0011]2、本實用新型對稱性較好，各支路幅相一致性很高，損耗較小，故合成效率很高；[0012]3、本實用新型充分利用了垂直空間縮小了橫向尺寸；[0013]4、各路信號之間的距離可以靈活調節，能夠保證足夠大空間來放置放大器晶片；[0014]5、有較好的熱沉，便於散熱。
[0015]圖1為本實用新型的橫截面結構示意圖；[0016]圖2為本實用新型的縱截面結構示意圖。
具體實施方式
[0017]如圖1和2所示，一種基於矩形波導雙層多路功率合成放大器包括功分器1、合成器2和放大器晶片陣列。兩個放大器晶片陣列平行夾在功分器1與合成器2之間。[0018]放大器晶片陣列包括一金屬條3和一組固定在金屬條3上的固態功率放大器晶片 6，且各固態功率放大器晶片6沿金屬條3的中心線排列。[0019]功分器1和合成器2的結構相同，具體是[0020]包括形狀和大小相同的兩個長方體金屬塊，分別為上金屬塊和下金屬塊，上金屬塊的底面開有底面矩形波導槽，底面矩形波導槽的寬度為工作波長對應的標準矩形波導的寬度、深度為工作波長對應的標準矩形波導的長度的一半。底面矩形波導槽包括主路波導槽4-1、分路波導槽4-2和支路波導槽4-3，主路波導槽4-1與金屬條3垂直，主路波導槽 4-1的一端開口於上金屬塊一個側壁和底面交匯處的中間位置；主路波導槽4-1的另一端與兩條形狀相同的分路波導槽4-2的一端連通，分路波導槽4-2為L形，與主路波導槽4-1 連接部分的分路波導槽垂直於主路波導槽4-1 ；每條分路波導槽4-2的另一端與對應的各支路波導槽4-3的中心連通，與支路波導槽4-3連接部分的分路波導槽垂直於支路波導槽 4-3。對應每條支路波導槽4-3的兩個端面位置插入同軸線5，同軸線5的一端伸入支路波導槽4-3內，且同軸線4-3的軸線與相鄰支路波導槽4-3端面的距離為工作波長的四分之一。下金屬塊的頂面開有與底面矩形波導槽位置和形狀相同的頂面矩形波導槽，且按照上金屬塊所述方法設置有同軸線，上金屬塊和下金屬塊固定連接後，底面矩形波導槽和頂面矩形波導槽合成矩形波導腔，矩形波導腔在金屬塊側壁的開口作為主波導口。[0021]功分器1、放大器晶片陣列和合成器2固定連接，每個固態功率放大器晶片6的輸入端通過微帶線與功分器1對應的的同軸線的另一端連接，每個固態功率放大器晶片6的輸出端與合成器2對應的的同軸線的另一端連接。[0022] 其工作原理輸入信號由功分器主波導口進入功分器，在功分器中，信號能量被等分後由各支路同軸線耦合輸出，經各支路放大器晶片輸入端的微帶線，進入放大器晶片中被放大，而後輸出到其輸出端的微帶線上，然後過渡到與其連接的合成器上相對應的同軸線上，而後經各同軸線進入到合成器的波導腔中，最後從合成器的主波導口合成輸出。
權利要求1.基於矩形波導雙層多路功率合成放大器，包括功分器、合成器和放大器晶片陣列，兩個放大器晶片陣列平行夾在功分器與合成器之間，其特徵在於所述的放大器晶片陣列包括一金屬條和一組固定在金屬條上的固態功率放大器晶片， 且各固態功率放大器晶片沿金屬條的中心線排列；功分器和合成器的結構相同，具體是包括形狀和大小相同的兩個長方體金屬塊，分別為上金屬塊和下金屬塊，上金屬塊的底面開有底面矩形波導槽，底面矩形波導槽的寬度為工作波長對應的標準矩形波導的寬度、深度為工作波長對應的標準矩形波導的長度的一半；所述的底面矩形波導槽包括主路波導槽、分路波導槽和支路波導槽，主路波導槽與金屬條垂直，主路波導槽的一端開口於上金屬塊一個側壁和底面交匯處的中間位置；主路波導槽的另一端與兩條形狀相同的分路波導槽的一端連通，分路波導槽為L形，與主路波導槽連接部分的分路波導槽垂直於主路波導槽；每條分路波導槽的另一端與對應的各支路波導槽的中心連通，與支路波導槽連接部分的分路波導槽垂直於支路波導槽；對應每條支路波導槽的兩個端面位置插入同軸線，同軸線的一端伸入支路波導槽內，且同軸線的軸線與相鄰支路波導槽端面的距離為工作波長的四分之一；下金屬塊的頂面開有與底面矩形波導槽位置和形狀相同的頂面矩形波導槽， 且按照上金屬塊所述方法設置有同軸線，上金屬塊和下金屬塊固定連接後，底面矩形波導槽和頂面矩形波導槽合成矩形波導腔；功分器、放大器晶片陣列和合成器固定連接，每個固態功率放大器晶片的輸入端通過微帶線與功分器上對應的同軸線的另一端連接，每個固態功率放大器晶片的輸出端與合成器上對應的同軸線的另一端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基於矩形波導雙層多路功率合成放大器。本實用新型包括功分器、合成器和放大器晶片陣列，放大器晶片陣列夾在功分器與合成器之間，放大器晶片陣列包括一金屬條和一組固定在金屬條上的固態功率放大器晶片。功分器和合成器的結構相同，均包括兩個長方體金屬塊，上金屬塊的底面開有底面矩形波導槽，下金屬塊的頂面開有頂面矩形波導槽，底面矩形波導槽和頂面矩形波導槽合成矩形波導腔，同軸線的一端伸入支路波導腔內。每個固態功率放大器晶片的輸入端通過微帶線與功分器對應的同軸線的另一端連接，輸出端與合成器對應的同軸線的另一端連接。本實用新型具有合成效率高、功率容量大、工作帶寬寬、散熱性能好等優點。
文檔編號H01P5/12GK202259645SQ20112035047
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日
發明者駱新江 申請人:杭州電子科技大學