[发明专利]Ku波段波导内空间功率合成的6路合成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种波导内空间功率合成领域，特别涉及一种Ku波段波导内空间功率合成的6路合成装置。

背景技术

如今，一些军用和商用通信系统对高功率固态放大器的输出功率要求越来越高，为了获得高功率的输出来满足这些系统的需要，可以提高基于半导体技术或者真空微电子技术的单个功率器件的输出功率，也可以采用功率合成技术将多路固态器件的输出功率进行同相叠加来获得想要的功率输出。但从成本和可靠性两方面考虑，功率合成固态放大系统有着明显的优势。在已有的功率合成类别中，相对于芯片级和电路级功率合成，空间功率合成的优势在于放大器的尺寸和合成效率不会随合成路数的增加而显著增加，因此非常适合于合成路数大于4路的功率合成。波导内空间功率合成技术是由A.Alexanian和R.A.York提出的，当时是在X波段采用2×4的MMIC功放阵列，实现了2.4W的输出。2005年，O.Houbloss，D.Bourreau等人提出了Ka波段波导内空间功率合成结构，2×1空间合成放大器实现了20dB的增益，在31GHz-36GHz之间，合成效率达到85％。国内目前有微电子所在07年12月份研制出C波段的2×4层空间功率合成模块，合成效率达到75％；西南电子技术研究所09年设计了一种基于BJ-140波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的4路空间功率合成网络，在Ku波段合成效率高于86％，但该合成不是在波导内进行的，且波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的4路空间功率合成网络的体积大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种在波导BJ120内实现6路功率合成，且合成效率在80％以上的Ku波段波导内空间功率合成的6路合成装置。本发明是在Ku波段进行的波导内6路合成，与国内其他空间功率合成的相关研究相比，本发明的6路合成模式目前没有的，而且在Ku波段这种多路合成是在波导内完成的，相比于西南电子研究所采取的波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的4路空间功率合成网络，本发明整个模块的体积要远远小于它。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种Ku波段波导内空间功率合成的6路合成装置，将两片单路单面鳍线放大电路板和两片双路单面鳍线放大电路板按“1+2+2+1”的模式垂直波导E面，对称放置于矩形波导内，四片放大电路板之间通过垫块隔离而有间隙。所述垫块的厚度由频率决定。

所述双路单面鳍线放大电路板，其正面有两条平行的微带线，微带线上有功率放大芯片；其背面为双鳍线，微带线两侧有飞线孔，飞线从电路板背面穿过飞线孔焊接在电路板正面的飞线孔上，对芯片供电。

所述单路单面鳍线放大电路板，其正面有一条微带线，微带线上有功率放大芯片；其背面有单路鳍线。

所述矩形波导由上波导和下波导构成，通过定位孔固定连接，上、下波导之间有三层垫块，上波导和第一层垫块之间置有正面朝上的单路单面鳍线放大电路板；第一层垫块和第二层垫块之间置有正面朝上的双路单面鳍线放大电路板；第二层垫块和第三层垫块之间置有正面朝下的双路单面鳍线放大电路板；第三层垫块与下波导之间置有正面朝下的单路单面鳍线放大电路板。

所述每片鳍线放大电路板的介质基片上设置有λg/4凸形阶梯变换补偿，使得回波损耗改善了2～3dB。

本发明的优越功效在于：

1)设计了“1+2+2+1”的6路合成模式，减少了电路板的片数，不但节约了空间，也对板间距的调试降低了难度；

2)仅在波导内实现功率合成，节约了空间，减少了整个模块的体积；

3)使用双路单面鳍线电路放大板，使得实现六路合成仅需四块板即可实现，方便了板间距的调试和结构件的加工难度；

4)用飞线的方法解决了双路单面鳍线电路放大板上两片芯片距离太近导致的供电困难问题；

5)设计出合适的板间距，使得合成效率达到80％以上；

6)采取在介质基片上加λg/4凸形阶梯变换补偿来改善回波损耗。

附图说明

图1(包括图1A和图1B)为本发明波导内所用的双路单面鳍线放大板的正反两面示意图；

图2(包括图2A和图2B)为本发明波导内所用的单路单面鳍线放大板的正反两面示意图；

图3为本发明中上波导的示意图；

图4为本发明中波导内单路单面鳍线放大板与双路单面鳍线放大电路板之间的垫块的示意图；

图5为本发明中波导内中间两片双路单面鳍线放大电路板之间的垫块的示意图；

图6为本发明中下波导的示意图；

图7为本发明的波导装配分解示意图；