一种Ka频段波导内空间功率合成器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种Ka频段波导内空间功率合成器，上分块、中分块与下分块依次扣合后形成封闭的矩形输入波导、矩形输出波导、输入输出波导H面功率合成器、输入输出波导T型结以及波导-微带探针过渡；射频链路包括输入、输出的四只波导-微带过渡探针和四个功放芯片；本实用新型专利技术通过波导内空间功率合成的方式,把输入到波导的信号通过级联的波导H面功率合成器和波导T型结均分为四份,在完成波导-微带过渡后输入至功率芯片的输入端，放大后的信号经过微带-波导过渡进入到波导内，然后再次通过级联的波导T型结合波导H面功率合成器进行四路功率合成，最后由波导输出。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线通信领域中的一种Ka频段波导内空间功率合成模块，特别适用于作通信信道的功率放大器装置。
技术介绍
由于受Ka频段固态器件自身半导体物理特性的影响，目前还难以研制大功率的Ka频段固态器件。为了获得更大的输出功率，需要采用功率合成的方法将多个功率器件集中在一个功率合成放大器中；另外，采用多个功率源进行合成还能在一个或几个源失效的情况下保证系统继续降额工作。目前，在Ka频段应用最多的功率合成技术是波导内空间功率合成。Ka频段电路合成传输损耗较大，较多路数的合成时功率合成效率较低；而波导内空间功率合成既能有效地解决各个功率单片的散热又能提高多路合成时的功率合成效率，更适合应用于Ka频段产生较大的整机输出功率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种Ka频段波导内空间功率合成器，具有合成效率高、频带宽、体积小、重量轻的特点。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种Ka频段波导内空间功率合成器，包括三个由上到下依次平行设置的上分块1、中分块2和下分块3；所述的上分块1与中分块2扣合后二者之间形成完整的且与外部环境相通并依次连接的输入波导30、两个独立的上射频链路安装腔21、输出波导负载33，所述的中分块2与下分块4扣合后二者之间形成完整的且与外部环境相通并依次连接的输入波导负载31、两个独立的下射频链路安装腔23、输出波导32，所述的输入波导30与输入波导负载31相通形成输入波导H面功率合成器26以将一路信号分配为多路，所述的输出波导32与输出波导负载33相通形成输出波导H面功率合成器27以将多路信号合为一路；输入波导30通过一分二输入T形结28与两个独立的上射频链路安装腔21相接通以将一路信号分为两路信号，两个独立的上射频链路安装腔通过二合一输出T形结29与输出波导32相接通以将两路信号合为一路信号；输入波导负载通过一分二输入T形结28与两个独立的下射频链路安装腔23相接通以将一路信号分为两路信号，两个独立的下射频链路安装腔23通过二合一输出T形结与输出波导32相接通以将两路信号合为一路信号；在每个上射频链路安装腔21中和每个下射频链路安装腔23中均设有微带探针和功放芯片，微带探针与功放芯片通过金丝键合相联结，微带探针设置在功放芯片两侧并分别与延伸至输入、输出T形结28、29中相耦，微带探针与输入T形结形成输入波导微带过渡，微带探针与输出T形结形成输出波导微带过渡。进一步的，所述上分块1、中间分块2与下分块3通过销钉定位并利用螺钉紧固在一起。进一步的，所述上射频链路安装腔21内设置的功放芯片与上分块1相连，下射频链路安装腔23内设置的功放芯片与下分块3相连。进一步的，所述上分块1与下分块3相背的两个面上各安装有一个功放电源板24；上分块1上的功放电源板与通过绝缘子与上射频链路安装腔21内的功放芯片相连接，下分块3上的功放电源板与下分块3通过绝缘子与下射频链路安装腔23内的功放芯片相连接。进一步的，所述的波导微带过渡和微带波导过渡都由石英介质基板微带探针构成。进一步的，所述的微带探针为石英介质基板微带探针。进一步的，所述的功放芯片上还设有多个用于消除电源干扰的旁路滤波电容。进一步的，所述的输入波导30、输出波导32、输入波导负载31和输出波导负载33内都带有用于实现阻抗匹配的阶梯凸台。本技术采用上述技术方案相对于现有技术而言所产生的有益效果在于：功放模块的输入、输出均采用具有隔离度的波导H面功率合成器，使得该模块具有较好的输入、输出端口驻波特性；波导H面功率合成器两输出支路之间相位差为90°，通过对称的设计实现了一种平衡放大器，进一步改善了功放模块的端口驻波特性，方便基于该模块继续进行功率合成。该功放模块中的四个功放芯片采用立体分布的方式，在方便模块内四个功放单片散热的基础上，提高了功放模块的输出功率密度。波导H面功率合成器采用矩形阶梯台阶实现阻抗匹配的方式，方便输入、输出波导H面功率合成器的加工。波导-微带过渡探针采用石英作为介质基板，基于薄膜的加工技术实现了高精度的微带探针，减小了波导-微带过渡的插损；石英介质基板不易产生形变，使得该模块具有高的工作可靠性。该功放模块结构紧凑、合成效率高、微波辐射小、易于各个单片的散热。附图说明图1是本技术的俯视的爆炸图；图2是本技术的左右旋转并倒置的爆炸图；图3为以下波导为例示意上、下射频链路安装腔的结构图；图4是本技术的下射频链路安装腔内的功放芯片和微带探针安装示意图；图5是本技术的上射频链路安装腔内的功放芯片和微带探针安装示意图；图6是本技术的波导输出口和波导负载输入端口的位置示意图图；图7是本技术的波导输出端口和波导负载输出端口的位置示意图；图8是本技术的微波信号流向示意图；图9是本技术的最优排列安装方式示意图；图10是本技术的等效电路原理图。附图标记说明：上分块1、中分块2、下分块3、第一输入波导槽4、第一输出波导负载槽5、第二输入波导槽6、第二输出波导负载槽7、第二输出波导槽8、第二输入波导负载槽9、第一输出波导槽10、第一输入波导负载槽11、输入波导口12、输出波导口14、波导负载入口13、波导负载出口15、波导微带过渡18、微带波导过渡19、上射频链路安装腔21、下射频链路安装腔23、输入波导H面功率合成器26、输出波导H面功率合成器27、输入T形结28、输出T形结29、输入波导30、输出波导负载33、输出波导32、输入波导负载31。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。如图1、图2、图8所示，本技术为一种Ka频段波导内空间功率合成器，包括三个由上到下依次平行设置的上分块1、中分块2和下分块3；上分块1、中间分块2与下分块3通过销钉定位并利用螺钉紧固在一起。上分块1的下表面设有第一输入波导槽4、第一输出波导负载槽5，下分块3的上表面设有第一输出波导槽10、第一输入波导负载槽11，中间分块2上表面设有第二输入波导槽6、第二输出波导负载槽7，中间分块2的下表面设有第二输出波导槽8、第二输入波导负载槽9,第一输入波导槽4和第二输入波导槽6扣合后形成封闭的输入波导30，第一输出波导负载槽5和第二输出波导负载槽7扣合后形成封闭的输出波导负载33，第一输出波导槽10和第二输出波导槽8扣合后形成封闭输出波导32，第一输入波导负载槽11和第二输入波导负载槽9扣合后形成封闭的输入波导负载31；如图8所示，在输入波导30、输入波导负载31之间位于中间分块2的上开有用于将信号一分二的开口，该开口位于输入波导30和输入波导负载31的中部，输入波导30、输入波导负载31通过该开口形成输入波导H面功率合成器26；在输出波导32和输出波导负载33之间位于中间分块2上开有用于将信号二合一的开口，该开口位于输出波导32和输出波导负载33的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ka频段波导内空间功率合成器，包括三个由上到下依次平行设置的上分块(1)、中分块(2)和下分块(3)；所述的上分块(1)与中分块(2)扣合后二者之间形成完整的且与外部环境相通并依次连接的输入波导(30)、两个独立的上射频链路安装腔(21)、输出波导负载(33)，所述的中分块(2)与下分块(3)扣合后二者之间形成完整的且与外部环境相通并依次连接的输入波导负载(31)、两个独立的下射频链路安装腔(23)、输出波导(32)，其特征在于：所述的输入波导(30)与输入波导负载(31)相通形成输入波导H面功率合成器(26)以将一路信号分配为多路，所述的输出波导(32)与输出波导负载(33)相通形成输出波导H面功率合成器(27)以将多路信号合为一路；输入波导(30)通过一分二输入T形结(28)与两个独立的上射频链路安装腔(21)相接通以将一路信号分为两路信号，两个独立的上射频链路安装腔(21)通过二合一输出T形结(29)与输出波导(32)相接通以将两路信号合为一路信号；输入波导负载(31)通过一分二输入T形结(28)与两个独立的下射频链路安装腔(23)相接通以将一路信号分为两路信号，两个独立的下射频链路安装腔(23)通过二合一输出T形结(29)与输出波导(32)相接通以将两路信号合为一路信号；在每个上射频链路安装腔(21)中和每个下射频链路安装腔(23)中均设有微带探针和功放芯片，微带探针与功放芯片通过金丝键合相联结，微带探针设置在功放芯片两侧并分别与延伸至输入、输出T形结(28、29)中相耦，微带探针与输入T形结形成输入波导微带过渡(18)，微带探针与输出T形结形成输出微带波导过渡(19)。...

【技术特征摘要】
1.一种Ka频段波导内空间功率合成器，包括三个由上到下依次
平行设置的上分块(1)、中分块(2)和下分块(3)；所述的上分块
(1)与中分块(2)扣合后二者之间形成完整的且与外部环境相通并
依次连接的输入波导(30)、两个独立的上射频链路安装腔(21)、输
出波导负载(33)，所述的中分块(2)与下分块(3)扣合后二者之
间形成完整的且与外部环境相通并依次连接的输入波导负载(31)、
两个独立的下射频链路安装腔(23)、输出波导(32)，其特征在于：
所述的输入波导(30)与输入波导负载(31)相通形成输入波导
H面功率合成器(26)以将一路信号分配为多路，所述的输出波导(32)
与输出波导负载(33)相通形成输出波导H面功率合成器(27)以将
多路信号合为一路；
输入波导(30)通过一分二输入T形结(28)与两个独立的上射
频链路安装腔(21)相接通以将一路信号分为两路信号，两个独立的
上射频链路安装腔(21)通过二合一输出T形结(29)与输出波导(32)
相接通以将两路信号合为一路信号；
输入波导负载(31)通过一分二输入T形结(28)与两个独立的
下射频链路安装腔(23)相接通以将一路信号分为两路信号，两个独
立的下射频链路安装腔(23)通过二合一输出T形结(29)与输出波
导(32)相接通以将两路信号合为一路信号；
在每个上射频链路安装腔(21)中和每个下射频链路安装腔(23)
中均设有微带探针和功放芯片，微带探针与功放芯片通过金丝键合相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：新型
国别省市：河北;13