基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器制造技术

本发明专利技术公开了基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，功率合成放大器为N路功率合成放大器，N路功率放大器的每一路为一个M级功率放大器，功率分配/合成器为N路功率分配/合成器；M级功率放大器的输入输出匹配电路均采用由若干折线电感和双层交指电容组成的带通滤波器型匹配网络，在减小电路尺寸的同时，对信号进行筛选，使M级功率放大器有较好的增益平坦度；功率分配/合成器采用由若干双层螺旋电感和双层交指电容组成的低通滤波器型匹配电路，并采用双层互联的馈线，双层螺旋电感和双层馈线的使用减小了导体损耗；集总元件功率合成放大器解决了当前功率合成合成放大器损耗大，体积大，笨重，及需要额外金属屏蔽壳的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器
本专利技术涉及射频微波电路领域，具体地，涉及一种基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器。
技术介绍
功率放大器作为通信系统收发机中的关键部件，其输出功率大小直接决定了收发机作用的距离、抗干扰能力及信号传输质量。随着现代无线通信技术的快速发展，如何提高“功率放大器的功率”成为了当下需要解决的问题。在现有技术中，提高功率放大器的输出功率，主要有两种方式，一种是通过提高基于半导体技术或真空微电子技术的单个功率器件的功率输出来实现；另一种是通过功率合成技术将多个固态功率器件的输出功率同相叠加来获得较高功率输出。目前单个固态功率器件主要以MMIC的形式存在，受到半导体加工工艺等诸多因素影响，单个MMIC器件的输出功率较小，且工作效率较低，获得高功率输出比较有效的方法仍然是第二种方式，即功率合成技术。现有的功率合成电路，主要是基于传统传输线比如微带线、带状线等的传统功率合成电路，存在损耗大、合成效率低等缺陷，且需要另外加工金属壳体作为屏蔽盒，体积笨重，且增加额外成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，解决当前功率合成放大器损耗大、体积大及需要额外金属屏蔽壳体的问题。本专利技术通过以下技术方案实现：本申请提供了一种基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，所述功率合成放大器为N路功率合成放大器，N为大于等于2的正整数，N路功率放大器的每一路为一个M级功率放大器，M为大于等于1的正整数，功率分配/合成器为N路功率分配/合成器。特别地，所述的M级功率放大器的每一级功率放大器均采用由若干串联电感，串联电容，并联到地的电感和并联到地的电容根据工作频率组合构成的带通滤波器型匹配网络，采用由1个串联大电阻和1个并联到地的贴片电容组成的栅极偏置电路，采用由1个螺旋电感和1个并联到地的贴片电容组成的漏极偏置电路。M级功率放大器的每一级功率放大器均包括：带通滤波器型输入匹配网络、场效应晶体管、栅极偏置电路、漏极偏置电路、输入隔直电容C3、输出隔直电容C4、带通滤波器型输出匹配网络；功率放大器输入端与带通滤波器型输入匹配网络的一端连接，带通滤波器型输入匹配网络的另一端与输入隔直电容C3的一端连接，输入隔直电容C3的另一端和栅极偏置电路均与场效应晶体管的栅极连接，场效应晶体管源极接地，场效应晶体管漏极与漏极偏置电路和输出隔直电容C4的一端均连接，输出隔直电容C4的另一端与带通滤波器型输出匹配网络的一端连接，带通滤波器型输出匹配网络的另一端与输出端连接。特别地，带通滤波器型输入匹配网络包括：电容C1、电容C2、电感L1-L4；电容C1的一端和电感L1的一端均与输入端连接，电容C1的另一端接地；电感L1的另一端与电感L2的一端和电感L3的一端均连接，电感L2的另一端接地，电感L3的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与输入隔直电容C3的一端和电感L4的一端均连接，电感L4的另一端接地；栅极偏置电路包括：电阻R、旁路电容CBypass；电阻R的一端与栅极直流电给入端口以及旁路电容CBypass的一端均连接，旁路电容CBypass的另一端接地，电阻R的另一端与场效应晶体管的栅极连接；漏极偏置电路包括：螺旋电感LRFChoke、旁路电容CBypass；螺旋电感LRFChoke的一端与漏极直流电给入端口以及旁路电容CBypass的一端均连接，旁路电容CBypass的另一端接地，螺旋电感LRFChoke的另一端与场效应晶体管漏极连接；带通滤波器型输出匹配网络包括：电容C5和C6、电感L5-L8；电容C5的一端和电感L5的一端与输出隔直电容C4的一端均连接，电感L5的另一端接地，电容C5的另一端与电感L6的一端连接，电感L6的另一端与电感L7的一端和电感L8的一端均连接，电感L7的另一端接地，电感L8的另一端和电容C6的一端均与输出端连接，电容C6的另一端接地。特别地，所述的N路功率合成/分配器，每一路均采用由若干并联到地的交指电容和串联电感组成的低通滤波器型匹配网络，任意相邻的2路采用1个电阻进行隔离，功率分配/合成器的馈线均采用双层结构。特别地，所述的组成匹配网络的交指电容，其特征在于，采用双层结构，交指终端的两层金属通过金属通孔互联。特别地，所述的组成匹配网络的螺旋电感，其特征在于，采用双层结构，上下两层金属通过金属通孔互联。特别地，所述的介质集成悬置线集总元件功率合成放大器，还包括介质集成悬置线平台，所述介质集成悬置线平台包括5层自上而下叠压的双面印刷电路板，第3层电路板上、下表面设计有基于集总元件的功率合成放大器电路，第2层和第4层电路板分别镂空，保证第1层和第3层电路板、第3层和第5层电路板之间形成空腔结构。特别地，所述的第1层、第2层、第4层和第5层电路板的中间介质采用Fr4，第3层电路板的中间介质采用Rogers5880。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术所述基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，功率放大器部分采用由折线电感和双层交指电容组成的带通滤波器型匹配电路，能够较好的筛选出有用信号，并保证较高的增益平坦度；功率分配/合成器部分采用由双层螺旋电感和双层交指电容组成的低通滤波器型匹配电路，且馈线采用双层互联走线。双层交指电容较于传统的平板电容和单层交指电容，在同等容值需求下，占用更小的电路面积；双层螺旋电感和双层馈线，采用互联走线，间接增加了金属层厚度，减小了导体损耗。介质集成悬置线的介质镂空特性，使得基于介质集成悬置线的N路功率合成放大器中的N路M级功率放大器、功率分配器及功率合成器被分别封闭在N+2个不同的腔体内，形成了独立的电磁屏蔽。介质集成悬置线的自封装特性，使得基于介质集成悬置线的功率合成放大器不需要额外加工金属屏蔽壳体，重量轻而且成本低。综上，所述的基于介质集成悬置线的功率合成放大器具有低损耗、高增益平坦度、体积小、自封装的优点。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定；图1为本专利技术实施例1提供的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器的构成框图；图2为本专利技术实施例1提供的介质集成悬置线的功率合成放大器中M级(此处M为1)功率放大器原理图；图3为本专利技术实施例1提供的基于介质集成悬置线的N路(此处N为2)功率合成放大器中功率分配/合成器的原理图；图4为本专利技术实施例1提供的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器的截面视图；图5为本专利技术实施例1提供的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器的三维立体图；图6为本专利技术实施例1提供的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器的第3层介质板的俯视图；图7为本专利技术实施例1提供的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器的回波损耗及小信号增益仿真曲线图；图8为本专利技术实施例1提供的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器的增益，功率附加效率及1dB压缩点功率曲线图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，其特征在于，所述集总元件功率合成放大器包括：N路功率分配器、N路功率合成器、N路功率放大器；N为大于等于2的正整数，N路功率放大器的每一路为一个M级功率放大器，M为大于等于1的正整数；N路功率分配器的一端连接输入端，N路功率合成器的一端连接输出端，N个M级功率放大器并联在N路功率分配器的另一端与N路功率合成器的另一端之间。

【技术特征摘要】
1.基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，其特征在于，所述集总元件功率合成放大器包括：N路功率分配器、N路功率合成器、N路功率放大器；N为大于等于2的正整数，N路功率放大器的每一路为一个M级功率放大器，M为大于等于1的正整数；N路功率分配器的一端连接输入端，N路功率合成器的一端连接输出端，N个M级功率放大器并联在N路功率分配器的另一端与N路功率合成器的另一端之间。2.根据权利要求1所述的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，其特征在于，N路功率分配/N路合成器的馈线均采用双层结构。3.根据权利要求1所述的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，其特征在于，M级功率放大器的每一级功率放大器均包括：带通滤波器型输入匹配网络、场效应晶体管、栅极偏置电路、漏极偏置电路、输入隔直电容C3、输出隔直电容C4、带通滤波器型输出匹配网络；功率放大器输入端与带通滤波器型输入匹配网络的一端连接，带通滤波器型输入匹配网络的另一端与输入隔直电容C3的一端连接，输入隔直电容C3另一端和栅极偏置电路均与场效应晶体管的栅极连接，场效应晶体管源极接地，场效应晶体管漏极与漏极偏置电路和输出隔直电容C4的一端连接，输出隔直电容C4的另一端与带通滤波器型输出匹配网络的一端连接，带通滤波器型输出匹配网络的另一端与输出端连接。4.根据权利要求3所述的基于介质集成悬置线的集总元件功率合成放大器，其特征在于，带通滤波器型输入匹配网络包括：电容C1-C2、电感L1-L4；电容C1的一端和电感L1的一端均与输入端连接，电容C1的另一端接地；电感L1的另一端与电感L2的一端和电感L3的一端均连接，电感L2的另一端接地，电感L3的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与输入隔直电容C3的一端和电感L4的一端均连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马凯学，冯婷，王勇强，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51