一种Ka波段卫通功率放大器制造技术

本申请涉及一种Ka波段卫通功率放大器，包括功分器以及功分器的各路输出分别连接的一个功率放大器。Ka波段卫通功率放大器采用波导合成结构与场合成结构相结合的方式实现功率合成；其中，功率放大器前级由微带电路完成多路不同相位的等功率分配，功率放大器后端采用微带鳍线方式实现两路反相位功率的第一级功率合成，进一步由波导耦合器实现第二级功率合成。本申请的射频功率放大器封装结构紧凑，体积小，易于与系统其他部分集成，容易应用于室外卫通地面站或动中通系统，解决了高频段、高功率微波、高效率合成等技术问题。

A Ka band Satcom power amplifier

【技术实现步骤摘要】
一种Ka波段卫通功率放大器
本技术涉及通信领域，尤其是一种Ka波段卫通功率放大器。
技术介绍
合成功率放大器具有射频、供电、控制等各种接口，导致其难以封装为简单接口模块。由于半导体技术和工艺的限制，目前单管芯功率放大器仅能提供5W量级的功率输出，高功率输出的放大器必须采用多功率放大器合成的方式实现；而功率合成需要复杂的阻抗匹配等技术，导致其可工作的带宽不宽。为提高功率放大器的功率合成效率，合成网络需具有较小的损耗，因而要求结构紧凑；但这样导致放大器的热沉减小，不足以及时吸收热量并将其扩散至放大器表面，因此为保证放大器的工作寿命，需减小单位时间的放大器加电工作的时长，即降低脉冲工作的占空比，平均功率约10W。现有的Ka波段高功率放大器多采用波导功分结构进行功率分配和合成，同时为保证各个功率放大器芯片处于良好的散热环境，芯片间间距应适当增大，并在芯片周边布置热沉和散热结构，必要的情况下还要考虑加入散热齿等结构，这些措施都导致最终的放大器结构尺寸大，重量重。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种Ka波段卫通功率放大器，解决现有Ka波段卫通功率放大器高频段、高功率、高效率合成等技术问题。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种Ka波段卫通功率放大器，包括功分器以及功分器的各路输出分别连接的一个功率放大器；所述Ka波段卫通功率放大器采用波导合成结构与场合成结构相结合的方式实现功率合成；其中，功率放大器前级由微带电路完成多路不同相位的等功率分配，功率放大器后端采用微带鳍线方式实现两路反相位功率的第一级功率合成，进一步由波导耦合器实现第二级功率合成。进一步地，所述Ka波段卫通功率放大器包括波导滤波器，功率放大器最终输出采用所述波导滤波器完成谐波滤波。作为一些实施例，所述波导耦合器是采用90度3dB波导耦合器；功率放大器最终输出采用三阶波导滤波器完成谐波滤波。作为一些实施例，所述功分器包括：输入端连接的90度微带电桥的一分二功分器，两路相位差为90度；以及一分二功分器的两路输出连接的两个180度混合电桥，从而实现一分四的功分输出，各路功率相等，相位分别相差90度；90度微带电桥和/或180度混合电桥的隔离端需采用高频50欧电阻实现良好匹配；180度混合电桥的四路输出分别各连接一个功分器；四路输出连接的功分器具有相同型号、相同批次。作为一些实施例，功率放大器由微带输出功率，经由微带-鳍线转换结构将功率传输至波导腔体；微带-鳍线的走线结构相反，对称走线，鳍线中电场方向一致，完成第一级功率合成，第一级功率合成后两路波导的相位相差90度；采用90度的3dB波导耦合器实现所述第二级功率合成；波导耦合器的隔离端口采用吸收负载完成端口匹配。进一步地，所述Ka波段卫通功率放大器由波导结构实现，采用波导实现各级功率合。作为一些实施例，Ka波段卫通功率放大器的波导结构包括波导屏蔽盒，屏蔽盒内部为腔体；所述腔体内设置微带电路、功率放大器平台、微带波导过渡结构、耦合器、谐波滤波器；波导屏蔽盒包括上半部分和下半部分，由波导的中轴线对称分开；所述上半部分和下半部分通过法兰组装；波导屏蔽盒两端分别设置射频功率输入端和射频功率输出端；导屏蔽盒上还设置有控制和电源接口。作为一些实施例，所述其中微带电路包括所述功分器及其功分电路；功率放大器平台焊接功率放大器芯片；微带波导过渡结构中设置微带-鳍线转换结构；耦合器对应为波导屏蔽盒内的耦合器下半部分和耦合器上半部分；上半部分内的腔体内设有电路部分腔体结构、波导上半部分腔体、耦合器上半部分、谐波滤波器和波导输出上半部分，自输入端至输出端依次设置；下半部分内设置有微带电路、功率放大器平台、微带波导过渡结构、耦合器下半部分以及谐波滤波器和波导输出下半部分；下半部分的腔体内设置的微带电路、功率放大器平台、微带-鳍线转换结构与上半部分和腔体内设置的电路部分腔体结构及波导上半部分腔体对应；下半部分的腔体内设置的耦合器下半部分与上半部分内设置的耦合器上半部分相对设置，共同形成耦合器；下半部分的腔体内设置的谐波滤波器和波导输出下半部分与上半部分内设置的谐波滤波器和波导输出上半部分相地设置，共同组成谐波滤波器及其波导输出，最终由波导屏蔽盒尾部的射频功率输出端输出。作为一些实施例，功率放大器平台还焊接电源单元及偏置电路，外部电源供电通过金丝连接到电容上后再接到芯片的电源焊盘上，偏置电路中配置有旁路电容；芯片与微带波导过渡结构的连接采用金丝键合焊接；波导屏蔽盒腔体内侧边或顶部贴上吸波材料；波导屏蔽盒外部配置有散热结构。作为一些实施例，所述Ka波段卫通功率放大器的工作带宽覆盖34~36GHz，可用频带2GHz；所述Ka波段卫通功率放大器的峰值功率20W；所述Ka波段卫通功率放大器适于脉冲工作方式和或连续波工作方式；所述Ka波段卫通功率放大器的功放增益18dB；所述Ka波段卫通功率放大器的带内平坦度0.5dB；所述Ka波段卫通功率放大器的电源效率18%。本技术的有益效果是：本技术Ka波段卫通功率放大器，采用4路射频功率波导合路方式实现功率合成，封装结构紧凑，体积小，易于与系统其他部分集成，容易应用于室外卫通地面站或动中通系统，解决了高频段、高功率微波、高效率合成等技术问题。进一步地，本技术的Ka波段卫通功率放大器射频频段覆盖34~36GHz，输出功率可达20W，电源效率可达18%。下面结合附图对本技术作进一步的详细描述。附图说明图1是本技术实施例Ka波段卫通功率放大器的原理框图。图2是本技术实施例Ka波段卫通功率放大器的电路板版图示意图。图3是本技术实施例Ka波段卫通功率放大器的四功放功率合成结构示意图。图4是本技术实施例Ka波段卫通功率放大器的外形结构。图5是本技术实施例Ka波段卫通功率放大器的上部结构。图6是本技术实施例Ka波段卫通功率放大器的下部结构。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。请参照图1-6所示，本技术的实施例涉及一种Ka波段卫通功率放大器，广泛应用于卫星通信、5G通信、气象预报、雷达探测等领域。本技术采用波导合成结构与场合成结构相结合的方式实现四路功率合成，合成效率到90%；前级由微带电路完成一分四路不同相位的等功率分配，功放后端采用微带鳍线方式实现两路反相位功率合成，然后再采用90度3dB波导耦合器实现总计四路的功率合成。本技术的Ka波段卫通功率放大器波导结构具有尺寸紧凑，仅48x25x15mm，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ka波段卫通功率放大器，包括功分器以及功分器的各路输出分别连接的一个功率放大器；其特征在于，所述Ka波段卫通功率放大器采用波导合成结构与场合成结构相结合的方式实现功率合成；其中，功率放大器前级由微带电路完成多路不同相位的等功率分配，功率放大器后端采用微带鳍线方式实现两路反相位功率的第一级功率合成，进一步由波导耦合器实现第二级功率合成。/n

【技术特征摘要】
1.一种Ka波段卫通功率放大器，包括功分器以及功分器的各路输出分别连接的一个功率放大器；其特征在于，所述Ka波段卫通功率放大器采用波导合成结构与场合成结构相结合的方式实现功率合成；其中，功率放大器前级由微带电路完成多路不同相位的等功率分配，功率放大器后端采用微带鳍线方式实现两路反相位功率的第一级功率合成，进一步由波导耦合器实现第二级功率合成。


2.如权利要求1所述的Ka波段卫通功率放大器，其特征在于，所述Ka波段卫通功率放大器包括波导滤波器，功率放大器最终输出采用所述波导滤波器完成谐波滤波。


3.如权利要求2所述的Ka波段卫通功率放大器，其特征在于，所述波导耦合器是采用90度3dB波导耦合器；功率放大器最终输出采用三阶波导滤波器完成谐波滤波。


4.如权利要求1所述的Ka波段卫通功率放大器，其特征在于，所述功分器包括：
输入端连接的90度微带电桥的一分二功分器，两路相位差为90度；以及
一分二功分器的两路输出连接的两个180度混合电桥，从而实现一分四的功分输出，各路功率相等，相位分别相差90度；
90度微带电桥和/或180度混合电桥的隔离端需采用高频50欧电阻实现良好匹配；
180度混合电桥的四路输出分别各连接一个功分器；
四路输出连接的功分器具有相同型号、相同批次。


5.如权利要求1所述的Ka波段卫通功率放大器，其特征在于，功率放大器由微带输出功率，经由微带-鳍线转换结构将功率传输至波导腔体；
微带-鳍线的走线结构相反，对称走线，鳍线中电场方向一致，完成第一级功率合成，第一级功率合成后两路波导的相位相差90度；
采用90度的3dB波导耦合器实现所述第二级功率合成；
波导耦合器的隔离端口采用吸收负载完成端口匹配。


6.如权利要求1~5任一项所述的Ka波段卫通功率放大器，其特征在于，所述Ka波段卫通功率放大器由波导结构实现，采用波导实现各级功率合。


7.如权利要求6所述的Ka波段卫通功率放大器，其特征在于，Ka波段卫通功率放大器的波导结构包括波导屏蔽盒，屏蔽盒内部为腔体；
所述腔体内设置微带电路、功率放大器平台、微带波导过渡结构、耦合器、谐波滤波器；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马向华，卜景鹏，袁少辉，
申请(专利权)人：广东赛思普通信技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44