專利名稱：新穎功率合成器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新穎功率合成器件，適用于信號(hào)源及各種發(fā)射機(jī)等需要大功
率的場(chǎng)合。 隨著微波及毫米波技術(shù)在制導(dǎo)、雷達(dá)、短程通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對(duì)信號(hào)源的輸出功率也提出了越來越高的要求。目前單個(gè)固態(tài)器件的輸出功率因受散熱，阻抗匹配，工藝的限制而無法達(dá)到應(yīng)用要求，采用功率合成是一種行之有效的方法。功率合成技術(shù)是將多個(gè)固體功率器件的輸出疊加起來，以得到數(shù)倍于單個(gè)功率器件的功率。目前，該技術(shù)的難點(diǎn)在于如何在有限空間內(nèi)放置盡量多的器件，以及如何提高合成效率的問題，而功率分配/合成時(shí)信號(hào)幅度、相位的平衡度的一致性和合成結(jié)構(gòu)的插入損耗的大小是影響合成效率的主要因素。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠放置足夠多的器件，并且可以保證功率分配合成時(shí)信號(hào)幅度、相位的平衡度的一致性好，以及插入損耗低、合成效率高的新穎功率合成器件。 為解決上述問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種新穎功率合成器件，包括兩個(gè)完全相同的波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)到微帶過渡的微帶探針，用于信號(hào)放大的放大器，其中，兩個(gè)波導(dǎo)中的一個(gè)作為功率分配波導(dǎo)，另一個(gè)作為功率合成波導(dǎo)，在兩波導(dǎo)中均勻插入N(N > 2)個(gè)微帶探針，兩波導(dǎo)中插入的微帶探針分別通過放大器連接，放大器輸入端連接微帶探針的輸出端，放大器輸出端連接另 一微帶探針的輸入端。[0005] 所述微帶探針插入波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬面中心線上。 所述微帶探針是以光刻工藝制作在整塊基板上的，該基板上的微帶探針通過插入兩波導(dǎo)中的基板與波導(dǎo)連接。 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于N個(gè)微帶探針插入波導(dǎo)中，形成N等分的功率分配結(jié)構(gòu)，將從波導(dǎo)口輸入的微波或毫米波信號(hào)，經(jīng)過波導(dǎo)到微帶的過渡結(jié)構(gòu)被等分成N路，并經(jīng)過放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，然后經(jīng)過與功率分配結(jié)構(gòu)相同的功率合成結(jié)構(gòu)將多路放大后的信號(hào)合成并從波導(dǎo)口輸出，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)功率的放大。這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多路合成，并且合成時(shí)插入損耗小，合成效率高，同時(shí)，可以容納足夠多的器件。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；[0009] 圖2是本實(shí)用新型剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述
背景技術(shù)[0011 ] 如圖1 、 2所示，本新型包括兩個(gè)波導(dǎo)1 ，微帶探針4從波導(dǎo)寬面插入以耦合能量，把輸入的功率分為N路，微帶探針位于波導(dǎo)寬面中心電場(chǎng)最強(qiáng)處，兩探針之間的間距相等，形成功率分配器結(jié)構(gòu)，兩功率分配器通過放大器2連接，每個(gè)放大器分別與兩功率分配器上的微帶探針連接，放大器輸入端連接微帶探針的輸出端，放大器輸出端連接另一微帶探針的輸入端。 為了保證波導(dǎo)與微帶探針連接的低插損，各支路信號(hào)幅度相位一致的功率分配或合成網(wǎng)絡(luò)，就要使每一個(gè)分配或合成單元有相同的幅度和相位。對(duì)于每個(gè)單一的波導(dǎo)到微帶線過渡單元來說，是實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)牟▽?dǎo)到微帶的耦合。這個(gè)恰當(dāng)?shù)鸟詈峡梢酝ㄟ^調(diào)整縫的尺寸，探針插入深度，探針的形狀和探針間的距離來獲得。由于縫的制作采用機(jī)械加工，精度只有0. 1毫米，縫的尺寸就不需要再進(jìn)行微調(diào)了，因?yàn)楸旧頇C(jī)械加工精度不高，過分追求縫的尺寸沒有意義。雖然理論上每一單元間距半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)可以保證等幅同相輸出，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，間距還是要進(jìn)行優(yōu)化，尤其波導(dǎo)到微帶線過渡單元距離波導(dǎo)短路面的距離更需要優(yōu)化。因此設(shè)計(jì)時(shí)通常以優(yōu)化微帶探針的尺寸為主要目標(biāo)，通過高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件，獲取最佳的回波損耗和插入損耗所對(duì)應(yīng)的尺寸值，采用光刻技術(shù)，將微帶探針制作在基板3上，最好將探針制作在整版上，使探針的間距能在光刻的技術(shù)中保證精度，其精度可以達(dá)到0.01毫米，減小因安裝造成的誤差?；宀牧峡梢愿鶕?jù)需要選擇不同的類型。每一單元均安裝放大器，這樣就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)功率的等分放大。 要實(shí)現(xiàn)功率的合成，就要將2個(gè)相同的功率分配器通過放大器連接起來使用，其
結(jié)構(gòu)如圖l所示，其中兩波導(dǎo)口的方向可以相同也可以相反，合成路數(shù)也可以根據(jù)需要增
加或減少。 工作原理 波導(dǎo)到微帶過渡結(jié)構(gòu)的作用是將TE10模轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)TEM模，波導(dǎo)到微帶線過渡結(jié)構(gòu)是在波導(dǎo)的寬面插入微帶探針以耦合能量；微波或毫米波信號(hào)從波導(dǎo)口輸入，經(jīng)過波導(dǎo)到微帶過渡結(jié)構(gòu)被等分成需要的路數(shù)，每一路的幅度和相位相同，并經(jīng)過一個(gè)固態(tài)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，然后經(jīng)過相同的結(jié)構(gòu)將多路放大后的信號(hào)合成并從波導(dǎo)口輸出，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的放大功能。這種結(jié)構(gòu)可以很好的保證功率的等幅同相多等分，同時(shí)以波導(dǎo)作為輸入和輸出，可以減少在輸出高功率能量時(shí)的損耗。假設(shè)每一個(gè)固態(tài)器件的最大輸出功率為A瓦，有N個(gè)固體器件，合成效率為n在滿足等幅同相的條件時(shí)，合成功率輸出將是nXNXA，
n和N越大，則總輸出功率越大。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)就在于可以很容易的進(jìn)行多路合成，從一路到多路直接變換，合成路數(shù)越多，一路發(fā)生故障時(shí)，總輸出功率下降越小，由于功率的產(chǎn)生不需要通過幾級(jí)，所以N路一次合成法具有較高的合成效率。合成后的功率輸出能力在某些頻段與大功率TWT相比也毫不遜色。
權(quán)利要求一種新穎功率合成器件，其特征在于包括兩個(gè)完全相同的波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)到微帶過渡的微帶探針，用于信號(hào)放大的放大器，其中，兩個(gè)波導(dǎo)中的一個(gè)作為功率分配波導(dǎo)，另一個(gè)作為功率合成波導(dǎo)，在兩波導(dǎo)中均勻插入N個(gè)微帶探針，兩波導(dǎo)中插入的微帶探針分別通過放大器連接，放大器輸入端連接微帶探針的輸出端，放大器輸出端連接另一微帶探針的輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新穎功率合成器件，其特征在于所述微帶探針插入波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬面中心線上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新穎功率合成器件，其特征在于所述微帶探針是以光刻工藝制作在整塊基板上的，該基板上的微帶探針通過插入兩波導(dǎo)中的基板與波導(dǎo)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新穎功率合成器件，其特征在于包括兩個(gè)完全相同的波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)到微帶過渡的微帶探針，用于信號(hào)放大的放大器，其中，兩個(gè)波導(dǎo)中的一個(gè)作為功率分配波導(dǎo)，另一個(gè)作為功率合成波導(dǎo)，在兩波導(dǎo)中均勻插入N個(gè)微帶探針，兩波導(dǎo)中插入的微帶探針分別通過放大器連接，放大器輸入端連接微帶探針的輸出端，放大器輸出端連接另一微帶探針的輸入端；本新型器件的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多路合成，并且合成時(shí)插入損耗小，合成效率高，同時(shí)，可以容納足夠多的器件。
文檔編號(hào)H01P5/12GK201533008SQ200920104529
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者刁睿, 劉金, 商登鵬, 楊強(qiáng) 申請(qǐng)人:河北博威集成電路有限公司