一种Ｋｕ波段波导内空间功率合成１０路合成技术，采用两片单路单面鳍线电路放大板和四片长度不同的双路鳍线电路放大板和“１＋２＋２＋２＋２＋１”的对称放置模式实现波导内１０路空间功率合成。本发明专利技术的优点是用六片电路板实现了十路功率合成，且是在波导内进行的，节约了空间，减小了模型的体积，而且合成效率在８０％以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种空间功率合成技术，特别涉及一种Ku波段波导内空间功率合成10路合成装置。
技术介绍
如今，一些军用和商用通信系统对高功率固态放大器的输出功率要求越来越高，为了获得高功率的输出来满足这些系统的需要，可以提高基于半导体技术或者真空微电子技术的单个功率器件的输出功率，也可以采用功率合成技术将多路固态器件的输出功率进行同相叠加来获得想要的功率输出。但从成本和可靠性两方面考虑，功率合成固态放大系统有着明显的优势。在已有的功率合成类别中，相对于芯片级和电路级功率合成，空间功率合成的优势在于放大器的尺寸和合成效率不会随合成路数的增加而显著增加，因此非常适合于合成路数大于4路的功率合成。波导内空间功率合成技术是由A.Alexanian和R.A.York提出的，当时是在X波段采用2×4的MMIC功放阵列，实现了2.4W的输出。2005年，0.Houbloss，D.Bourreau等人提出了Ka波段波导内空间功率合成结构，2×1空间合成放大器实现了20dB的增益，在31GHz-36GHz之间，合成效率达到85％。国内目前有微电子所在07年12月份研制出C波段的2×4层空间功率合成模块，合成效率达到75％；西南电子技术研究所09年设计了一种基于BJ-140波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的4路空间功率合成网络，在Ku波段合成效率高于86％，但该合成不是在波导内进行的，且波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的4路空间功率合成网络的体积大。目前还没有10路合成装置。
技术实现思路
本专利技术的技术问题是要在Ku波段(14～14.5GHz)在波导内实现10路功率合成，且合成效率在80％以上的Ku波段波导内空间功率合成10路合成装置。本专利技术是在Ku波段进行的波导内10路合成。与国内其他空间功率合成的相关研究相比，本专利技术的10路合成模式是目前所没有的，而且在Ku波段这种多路合成是在波导内完成的，相比于西南电子研究所采取的波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的4路空间功率合成网络，本专利技术整个模块的体积要远远小于它。为了解决以上的技术问题，本专利技术提供了一种Ku波段波导内空间功率合成的10路合成装置，其特征在于：将两片单路单面鳍线放大电路板和四片双路单面鳍线放大电路板按“1+2+2+2+2+1”的模式垂直波导E面，对称放置于矩形波导内，六片放大电路板之间通过垫块隔离而有间隙。所述矩形波导由上波导和下波导构成，通过定位孔固定连接，上、下波导之间有五层垫块，上波导和第一层垫块之间置有正面朝上的单路单面鳍线放大电路板；第一层垫块和第二层垫块之间置有正面朝上的双路单面鳍线放大电路板；第二层垫块和第三-->层垫块之间置有正面朝上的双路单面鳍线放大电路板；第三层垫块和第四层垫块之间置有正面朝下的双路单面鳍线放大电路板；第四层垫块和第五层垫块之间置有正面朝下的双路单面鳍线放大电路板；第五层垫块与下波导之间置有正面朝下的单路单面鳍线放大电路板。所述四片双路单面鳍线放大电路是二种不同长度的电路板，10路合成的模式是按“1+2a+2b+2b+2a+1”对称放置于矩形波导内。长度不同是为了保证中间四片共八路的平衡，具体的长度是仿真优化的结果。这四片双路电路板有两种长度，分别设为2a，2b。则10路合成的模式为“1+2a+2b+2b+2a+1”，即为对称放置。其中，2a的长度为20mm，2b的长度为41mm。所述双路单面鳍线放大电路板，其正面有两条平行的微带线，微带线上有功率放大芯片；其背面为双鳍线，微带线两侧有飞线孔，飞线从电路板背面穿过飞线孔焊接在电路板正面的飞线孔上，对芯片供电。所述单路单面鳍线放大电路板，其正面有一条微带线，微带线上有功率放大芯片；其背面有单路鳍线。单路鳍线电路板的长度为37mm。上述鳍线的设计是通过相关的曲线公式进行计算设计的，鳍线的曲线公式有很多种，本专利技术采用的是双圆曲线公式，即由两段圆弧组成鳍线的曲线部分。所述的波导为过模波导，宽边a＝26mm，窄边b＝10mm。经过论证，对于10路合成，14～14.5GHz频段的标准波导BJ120，其宽边a＝19.05mm，窄边b＝9.525mm的空间是不够的，故要用过模波导，使波导内空间适当扩大，但同时又要保证波导内没有高次模传输。经过计算和设计，过模波导的尺寸取为：宽边a＝26mm，窄边b＝10mm。所述的微带阻抗变换线是指先由一段细窄的与介质板另一面的鳍线的槽交错垂直放置的微带线，进行阻抗变换，最后变换为50欧姆带宽的微带线。其中，与鳍线终端的槽线交错垂直放置的细微带线和槽线可通过1/4介质波长在越过结时得到延伸，终端分别为开路和短路电路，以使能量从槽线耦合到微带线。所述的功率放大芯片是对输入功率进行放大输出的芯片，其偏置电路是为芯片加偏置电压的电路，偏置电路上有相关的电容等。本专利技术的优越功效在于：1)设计了“1+2+2+2+2+1”的10路合成模式，减少了电路板的片数，不但节约了空间，也对板间距的调试降低了难度；2)设计了合适的过模波导，尺寸既不是很大，也保证了10路合成所需要的空间，同时还抑制了高次模的传输。3)仅在波导内实现功率合成，控制了整个模块的体积；4)使用双路单面鳍线电路放大板，使得实现10路合成仅需6块板即可实现，方便了板间距的调试和结构件的加工难度；5)用飞线的方法解决了双路单面鳍线电路放大板上两片芯片距离太近导致的加电困难问题；6)设计出合适的板间距，使得合成效率达到80％以上；7)每片板设计了合适的长度，保证了10路合成的平衡问题，防止了-->因不平衡导致的效率下降。附图说明图1(包括图1a和图1b)为本专利技术波导内所用的长度为37mm的单路单面鳍线电路放大板的正反两面示意图；图2(包括图2a和图2b)为本专利技术波导内所用的长度为20mm的双路单面鳍线电路放大板的正反两面示意图；图3为本专利技术波导内所用的长度为41mm的双路单面鳍线电路放大板的正反两面示意图；图4为本专利技术中过模波导的上波导的示意图；图5为本专利技术中波导内单路单面鳍线电路放大板与相邻的双路单面鳍线电路放大板之间的垫块的示意图，垫块厚度为3mm；图6为本专利技术中波导内两片相邻的长度不同的双路单面鳍线电路放大板之间的垫块的示意图，垫块厚度为2.2mm；图7为本专利技术中波导内最中间的长度相同的双路单面鳍线电路放大板之间的垫块的示意图，垫块厚度为5mm；图8为本专利技术中过模波导的下波导的示意图；图9为本专利技术的波导装配分解示意图；图中标号说明1-单路单面鳍线电路放大板；101-功率放大芯片； 102-微带线；103-单路鳍线；2-长度为20mm的双路单面鳍线电路放大板；201-功率放大芯片； 202-微带线；203-飞线孔； 204-双路鳍线；3-长度为41mm的双路单面鳍线电路放大板；301-功率放大芯片； 302-微带线；303-飞线孔； 304-双路鳍线；4-上波导；401-定位孔； 402-定位孔；403-定位孔； 404-固定孔；405-电路板安装槽；5-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｋｕ波段波导内空间功率合成的１０路合成装置，其特征在于：将两片单路单面鳍线放大电路板和四片双路单面鳍线放大电路板按“１＋２＋２＋２＋２＋１”的模式垂直波导Ｅ面，对称放置于矩形波导内，六片放大电路板之间通过垫块隔离而有间隙。
【技术特征摘要】
1.一种Ku波段波导内空间功率合成的10路合成装置，其特征在于：将两片单路单面鳍线放大电路板和四片双路单面鳍线放大电路板按“1+2+2+2+2+1”的模式垂直波导E面，对称放置于矩形波导内，六片放大电路板之间通过垫块隔离而有间隙。2.按权利要求1所述的一种Ku波段波导内空间功率合成10路合成技术，其特征在于：所述矩形波导由上波导和下波导构成，通过定位孔固定连接，上、下波导之间有五层垫块，上波导和第一层垫块之间置有正面朝上的单路单面鳍线放大电路板；第一层垫块和第二层垫块之间置有正面朝上的双路单面鳍线放大电路板；第二层垫块和第三层垫块之间置有正面朝上的双路单面鳍线放大电路板；第三层垫块和第四层垫块之间置有正面朝下的双路单面鳍线放大电路板；第四层垫块和第五层垫块之间置有正面朝下的双路单面鳍线放大电路板；第五层垫块与下波导之间置有正面朝下的单路单面鳍线放大电路板。3.按权利要求1或2所述的一种Ku波段波导内空间功率合成10路合成技术，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁培，汪书娜，王斌，张记谆，
申请(专利权)人：上海杰盛无线通讯设备有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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