一种脊波导空间合成功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种脊波导空间合成功率放大器，包括两壳体、数个托盘、印制板和放大器芯片。本发明专利技术使用可靠，功耗降低，工作频率范围宽，利用脊波导的宽带特性，有效地提高了脊波导空间合成放大器的工作频率范围；将放大器芯片直接共晶焊接在导热板上，增大放大器芯片的导热系数，从而提高了放大器的可靠性，通过脊波导口面的设计，保证了鳍线天线阵照射口径面上电磁场分布的均匀性，从而提高了放大器合成或分配效率，降低放大器的功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种脊波导空间合成功率放大器
本专利技术涉及一种功率放大器，特别涉及一种脊波导空间合成功率放大器。
技术介绍
在宽带雷达和卫星通讯系统中，行波管放大器(简写TWTA)起着关键的作用。TWTA可以提供很高的输出功率，然而TWTA具有一些固有缺陷，诸如使用寿命短、低线性、高成本、大体积、重量重，以及需要高电压驱动。相比于TWTA，固态功率放大器(简写SSPA)成本低、体积小、长寿命和高线性，只是目前的宽带SSPA数十瓦的输出功率，为得到更高的功率输出，就必须采用功率合成技术，当需要功率合成的SSPA数目很多时，传统的二进制所带来的高合成损耗尤为突出，所以空间功率合成技术就成为一个重要的选择方案。传统的波导空间合成功率放大器通常由一组托盘块堆叠组成；每组托盘块包含一个输入凹口、一个槽线(或对极鳍线)接收天线(阵)，接收槽线(或对极鳍线)到微带的转换、功率放大器模块(组)、发射槽线(或对极鳍线)到微带的转换、一个槽线(或对极鳍线)发射天线(阵)和一个输出凹口；通过托盘块的堆叠，输入输出凹口形成了输入输出矩形波导法兰结构，方便与外部端口连接。这种博带空间合成功率放大器的工作频率较窄，无法达到一个倍频程，由于矩形波导内的电磁场不均匀激励，空间合成效率会降低，整机系统的功耗会增加。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种使用可靠，功耗降低，工作频率范围宽的脊波导空间合成功率放大器。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：本专利技术的脊波导空间合成功率放大器，包括两壳体、数个托盘、印制板和放大器芯片，所述两壳体为U型，数个托盘通过定位销钉重叠后固定在两壳体的开口之间，壳体两端分别形成脊波导输入端口和脊波导输出端口，托盘上设置有凹槽，凹槽底部设置有导热板，所述印制板包括长横板和短竖板组成十字型，印制板的短竖板上设置有放大器偏压线，印制板的长横板的两端设置有鳍线，长横板的中部设置有微带，微带和鳍线之间通过鳍线与微带转换连接，印制板设置在凹槽内，印制板表面与托盘表面齐平，印制板中部设置有开孔，所述放大器芯片设置在开孔内，且放大器芯片焊接在导热板上。作为优选，所述托盘包括两矩形板，两矩形板之间通过所述导热板连接，两矩形板相对两侧设置有缺口。作为优选，所述放大器芯片为两个，放大器芯片采用单片微波集成电路芯片。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术使用可靠，功耗降低，工作频率范围宽，利用脊波导的宽带特性，有效地提高了脊波导空间合成放大器的工作频率范围；将放大器芯片直接共晶焊接在导热板上，增大放大器芯片的导热系数，从而提高了放大器的可靠性，通过脊波导口面的设计，保证了鳍线天线阵照射口径面上电磁场分布的均匀性，从而提高了放大器合成或分配效率，降低放大器的功耗。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1中托盘和印制板的结构示意图；图3为标准矩形波导和脊波导电场分布图；图4为脊波导-对极鳍线-微带转换图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。参见图1至图4，本专利技术的脊波导空间合成功率放大器，包括两壳体1、数个托盘2、印制板5和放大器芯片6，所述两壳体1为U型，数个托盘2通过定位销钉重叠后固定在两壳体1的开口之间，托盘2上设置销钉孔7，定位销钉穿过销钉孔7固定在壳体1上，壳体1两端分别形成脊波导输入端口3和脊波导输出端口4，托盘2上设置有凹槽，凹槽底部设置有导热板8，所述印制板5包括长横板和短竖板组成十字型，印制板5的短竖板上设置有放大器偏压线9，印制板5的长横板的两端设置有鳍线10，长横板的中部设置有微带12，微带12和鳍线10之间通过鳍线与微带转换11连接，印制板5设置在凹槽内，印制板5表面与托盘2表面齐平，印制板5中部设置有开孔13，所述放大器芯片6设置在开孔13内，且放大器芯片6焊接在导热板8上，所述托盘2包括两矩形板，两矩形板之间通过所述导热板8连接，两矩形板相对两侧设置有缺口，所述放大器芯片6为两个，放大器芯片6采用单片微波集成电路芯片。参见图3，a为标准矩形波导图，b为双脊波导图，本专利技术采用脊波导结构，利用其与传统标准矩形波导正弦分布激励电场不同，其主要的激励电场集中在两脊之间，均匀分布，脊波导的输入信号通过对极鳍线10接收天线阵和鳍线10与微带12线转换，形成放大器组的输入信号，分别在经功率放大器放大后，信号再经微带12线与鳍线10转换和对极鳍线10发射天线阵在脊波导输出端口4合成；各层托盘2通过定位销钉组合后形成等效的脊波导结构，每个托盘2上设置一个或多个放大器芯片6，实现射频、毫米波功率的放大；印制板5用高温锡膏焊接在托盘2的凹槽中，放大器芯片6通过印制板5中间的开孔13直接共晶焊接在局部镀金的导热板8上，从而使放大器芯片6耗散的热量直接经过导热板8传导到外部，确保放大器芯片6的可靠工作；本专利技术的关键部分在于脊波导-对极鳍线10-微带12-对极鳍线10-脊波导的转换，用于阻抗匹配和电磁场模式变换，并对信号功率进行分配或合成，参见图4，首先脊波导端口的高阻抗通过渐变对极鳍线10(区域A)，过渡匹配到标准的50欧姆鳍线10，再经过对极鳍线10-微带12的转换(区域B)，过渡到50欧姆微带12，同时脊波导内的电磁场主传输模式TE10模，通过对极鳍线10转换成准TE模，再通过对极鳍线10-微带12的转换(区域C)成为微带12线的准TEM模。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脊波导空间合成功率放大器，其特征在于：包括两壳体、数个托盘、印制板和放大器芯片，所述两壳体为U型，数个托盘通过定位销钉重叠后固定在两壳体的开口之间，壳体两端分别形成脊波导输入端口和脊波导输出端口，托盘上设置有凹槽，凹槽底部设置有导热板，所述印制板包括长横板和短竖板组成十字型，印制板的短竖板上设置有放大器偏压线，印制板的长横板的两端设置有鳍线，长横板的中部设置有微带，微带和鳍线之间通过鳍线与微带转换连接，印制板设置在凹槽内，印制板表面与托盘表面齐平，印制板中部设置有开孔，所述放大器芯片设置在开孔内，且放大器芯片焊接在导热板上。

【技术特征摘要】
1.一种脊波导空间合成功率放大器，其特征在于：包括两壳体、数个托盘、印制板和放大器芯片，所述两壳体为U型，数个托盘通过定位销钉重叠后固定在两壳体的开口之间，壳体两端分别形成脊波导输入端口和脊波导输出端口，托盘上设置有凹槽，凹槽底部设置有导热板，所述印制板包括长横板和短竖板组成十字型，印制板的短竖板上设置有放大器偏压线，印制板的长横板的两端设置有鳍线，长横板的中部设置有微带，微带和鳍线之间通过鳍线与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英军，
申请(专利权)人：成都海微特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51