[发明专利]半导体功率放大器和天线一体化的多层发射模块

说明书

本发明属于微波工程技术领域，具体为一种半导体功率放大器和天线一体化的多层发射模块。包括介质板，其上表面有依次连接的输入传输线单元、半导体功率放大器单元、第二输出传输线单元、阻抗过渡单元和第一输出传输线单元，同半导体功率放大器单元连接直流供电单元，以及第一层地；其中间各夹层的结合面依次设有中间层地组和末层层地；其底面设有微带天线；第一层地和中间层地组连接，第一输出传输线单元和微带天线连接。本发明，缩短传输路径，优化设计传输线及其连接，显著降低了结构尺寸和路径损耗,并且体积紧凑。

技术领域

本发明属于微波工程技术领域，具体涉及一种半导体功率放大器和天线一体化的多层发射模块。

背景技术

微波输能系统（Wireless Power Transmission，WPT）最先是为军事应用和太空电站而研发的。与电磁感应和磁谐振相比，WPT工作在高频（2.45GHz和5.8GHz），具有传输距离远的优点。目前民用无线输能的主要方式仍然限于接触式，因此能远距离无线输能的WPT开始成为室内无线输能的研究热点，这就对WPT的尺寸和成本提出了要求。

经对现有技术的文献检索发现，2013年6月Paul Jaffe等人在Proceedings ofthe IEEE（电气与电子工程师协会会报）第101卷第6期上发表了 “Energy Conversion and

Transmission Modules for Space Solar Power（空间太阳能的能量转换和传输模型）”，文中使用了氮化镓功率放大器，实现了在2.45GHz处的15瓦输出功率。检索中还发现，2015年7月Xin Wang等人在IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS（微波和无线传播快报）第13卷上发表了“Wireless Power Delivery to Low-Power MobileDevices Based on Retro-Reflective Beamforming（基于重反射波束赋形的低功耗移动设备无线输能传输）”，文中的发射端采用了砷化镓功率放大器，输出功率为1瓦（2.108GHz），具有对移动目标跟踪的能力。这些工作中的功率放大器和天线是分立的，使用同轴线进行连接。

发明内容

本发明目的在于提供一种尺寸小，损耗小的半导体功率放大器和天线一体化的多层发射模块，使其能够解决现有微波输能发射端尺寸过大、路径损耗大的不足。

本发明所提供的半导体功率放大器和天线一体化的多层发射模块，包括一个起支撑作用的多层的介质板4和一个输入端口；

所述介质板4的顶面上设有输入传输线单元（1）、第一层地3、第一输出传输线单元6、阻抗过渡单元7、第二输出传输线单元8、半导体功率放大器单元9和直流供电单元12；

所述输入传输线单元（1）、半导体功率放大器单元9、第二输出传输线单元8、阻抗过渡单元7和第一输出传输线单元6依次连接，所述直流供电单元12同半导体功率放大器单元9连接；

所述介质板4中间各夹层的结合面从上而下依次设有中间层地组10和末层层地11；所述中间层地组10包含有若干个层地，所述末层层地11设置于介质板4中间所有夹层的最后一层；

所述介质板4的底面设有微带天线13；

所述介质板4上还设有若干个贯穿第一层地3和中间层地组10的过孔2，第一层地3和中间层地组10的各层地通过过孔2连接起来，为电路电流提供回流路径；

所述介质板4上还设有一个贯穿整个介质板4的通孔5，第一输出传输线单元6和微带天线13通过通孔5连接，且不同其他各层地层连接。

本发明中，所述第一层地3铺设于介质板4的顶面的局部区域，中间层地组10位于第一层地3对应的正下方；末层层地11则铺满整个夹层，作为微带天线13的地平面。