CN103368513A

CN103368513A - 一种双通道微波功率放大模块

Info

Publication number: CN103368513A
Application number: CN2013103159138A
Authority: CN
Inventors: 张亮; 曹向荣; 沈晓唯
Original assignee: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Current assignee: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种双通道微波功率放大模块，包括盒体、盖体和集成电路，盒体和盖体均为铝硅合金材料；盒体包括底座以及设置在底座上的U型的围栏，集成电路设置在围栏内部的底座的表面；集成电路包括两路功率放大电路，围栏的U型结构将两路功率放大电路隔离。本发明具有以下有益效果：盒体上的围栏采用U型结构设计，加上金属材料的特性可以有效的屏蔽两路功率放大电路之间的电磁干扰，使双通道的功率放大器得以实现；盒体和盖体的特殊材料重量轻，适用于宇航产品，且保证了器件的散热性能，提高了电路的可靠性；使用GaAs MMIC芯片，具有小型化、高集成等优点；采用柔性基板，提高电路的可靠性；且重量轻，适用于宇航产品。

Description

一种双通道微波功率放大模块

技术领域

本发明属于微波射频电路技术领域，具体涉及一种双通道微波功率放大模块。

背景技术

微波功率放大器的主要功能是对微波信号进行功率放大，使用功分器可以设计一种结构形式为一路输入、两路输出的微波功率放大电路，再加上集成电路的封装，可以达到成本低、高效率、小型化、高集成的目的。但是一路输入、两路输出的微波功率放大电路存在以下缺陷：两路功率放大器之间不具有电磁兼容性，当功率放大器工作时，两路功率放大器之间会产生电磁干扰，进而影响输出。正是由于以上缺陷，一路输入、两路输出的微波功率放大电路在一般情况下难以实现。

发明内容

为了克服现有技术中存在的电磁干扰的缺陷，本发明提供一种双通道微波功率放大模块。本发明具体的技术方案如下：

一种双通道微波功率放大模块，包括盒体、盖体和集成电路，集成电路设置在盒体内；

盒体和盖体均为铝合金材料；盒体包括底座以及设置在底座上的U型的围栏，集成电路设置在底座的表面，且位于围栏的内部；

集成电路包括功分器、第一路功率放大电路以及第二路功率放大电路，第一路功率放大电路包括第一驱动放大器和第一功率放大器，第二路功率放大电路包括第二驱动放大器和第二功率放大器；功分器包括输入端、第一输出端和第二输出端，功分器的第一输出端接入第一路功率放大电路，功分器的第二输出端接入第二路功率放大电路；微波信号由功分器的输入端输入，功分器将微波信号分成两路，一路微波信号依次经过第一驱动放大器和第一功率放大器，由第一功率放大器输出；另一路微波信号依次经过第二驱动放大器和第二功率放大器，由第二功率放大器输出；

底座的一端设有输入端子，输入端子与功分器的输入端连接；底座的另一端设有两个输出端子，两个输出端子分别与第一功率放大器的输出端及第二功率放大器的输出端连接；围栏的U型结构将第一路功率放大电路和第二路功率放大电路隔离。

作为优化方案，底座的两侧各设有两个电源端子，四个电源端子分别与第一驱动放大器、第一功率放大器、第二驱动放大器和第二功率放大器对应连接。

作为优化方案，第一驱动放大器、第一功率放大器、第二驱动放大器和第二功率放大器均采用MMIC单片集成电路器件。

作为优化方案，集成电路采用柔性基板进行封装。

作为优化方案，盒体和盖体均为高导热低膨胀系数的铝硅合金材料。

作为优化方案，盒体与盖体采用密封焊接的方式将集成电路密封在盒体内。

作为优化方案，盒体与盖体采用激光封焊的工艺进行焊接。

作为优化方案，盒体内封装有惰性气体。

作为优化方案，输入端子和输出端子的材料均为可伐合金。

作为优化方案，电源端子的材料均为可伐合金。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）盒体上的围栏采用U型结构设计，加上铝合金材料的特性可以有效的屏蔽两路功率放大电路之间的电磁干扰，使双通道的功率放大器得以实现；

（2）盒体和盖体均为高导热低膨胀系数的铝硅合金材料，重量轻，适用于宇航产品；与放大器芯片的热膨胀系数相匹配，保证了器件的散热性能，提高了微波功率放大器的可靠性；

（3）使用GaAs MMIC芯片，具有小型化、高集成等优点；

（4）采用柔性基板，提高电路的可靠性；且重量轻，适用于宇航产品；

（5）采用可伐合金作为引出端子可以进一步提高该微波功率放大模块的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中集成电路的电路原理图。

上图中序号为：1-底座、2-围栏、3-输入端子、4-功分器、5-键合金丝、61-第一驱动放大器、62-第二驱动放大器、71-第一功率放大器、72-第二功率放大器、8-输出端子、9-电源端子。

具体实施方式

下面结合附图以实施例的方式详细描述本发明。

实施例1：

如图1所示，一种双通道微波功率放大模块，包括盒体、盖体和集成电路，集成电路设置在盒体内。

盒体和盖体均为铝合金材料，本发明对铝合金材料不作进一步限定，在本实施例中，提供一种最优方案，盒体和盖体均为高导热低膨胀系数的铝硅合金材料，其导热系数可达180W/mK，膨胀系数为7ppm/℃至17ppm/℃。采用铝硅合金作为盒体材料，其具有重量轻的特点，因此整个微波功率放大模块的重量轻，适用于宇航产品，可以满足宇航产品低质量的要求。由于盒体材料的热膨胀系数与放大器芯片的热膨胀系数相匹配，直接将功率放大器芯片焊接在盒体上，减少了芯片和盒体之间过渡层，降低了芯片和盒体之间的热阻，防止在芯片上形成“热点”，保证了器件的散热性能，提高了微波功率放大器的可靠性。

盒体包括底座1以及设置在底座1上的U型的围栏2，集成电路设置在底座1的表面，且位于围栏2的内部。

如图2所示，集成电路包括功分器4、第一路功率放大电路以及第二路功率放大电路，第一路功率放大电路包括第一驱动放大器61和第一功率放大器71，第二路功率放大电路包括第二驱动放大器62和第二功率放大器72；功分器4包括输入端、第一输出端和第二输出端，功分器4的第一输出端接入第一路功率放大电路，功分器4的第二输出端接入第二路功率放大电路；微波信号由功分器4的输入端输入，功分器4将微波信号分成两路，一路微波信号依次经过第一驱动放大器61和第一功率放大器71，由第一功率放大器71输出；另一路微波信号依次经过第二驱动放大器62和第二功率放大器72，由第二功率放大器72输出。

底座1的一端设有输入端子3，输入端子3与功分器4的输入端（图2中的X1G端口）连接。底座1的另一端设有两个输出端子8，两个输出端子8分别与第一功率放大器71的输出端（图2中的X2G端口）及第二功率放大器72的输出端（图2中的X3G端口）连接。围栏2的U型结构将第一路功率放大电路和第二路功率放大电路隔离，围栏2采用U型结构设计加上铝合金材料的特性可以有效的屏蔽第一路功率放大电路和第二路功率放大电路之间的电磁干扰。

本发明的微波功率放大模块的两路功率放大电路均可独立加电，通过图2中的X4、X5、X6和X7四个端口加电。底座1的两侧各设有两个电源端子9，四个电源端子分别与第一驱动放大器61（对应图2中的X4端口）、第一功率放大器71（对应图2中的X5端口）、第二驱动放大器62（对应图2中的X6端口）和第二功率放大器72（对应图2中的X7端口）对应连接。

在本实施例中，输入端子3、输出端子8和电源端子9的材料均为可伐合金。由于可伐合金具有较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，采用可伐合金作为引出端子可以进一步提高该微波功率放大模块的可靠性。

在本实施例中，第一驱动放大器61、第一功率放大器71、第二驱动放大器62和第二功率放大器72均采用MMIC单片集成电路器件。本发明将MMIC驱动放大器芯片和MMIC功率放大器芯片级联使用并独立封装，在放大器中，可对两级放大芯片进行电压调整，第一可以匹配适应需要的输出功率和功耗，第二可以降低芯片工作结温，使芯片工作结温满足降额要求。

在本实施例中，各元器件之间采用键合金丝5连接。

在本实施例中，集成电路采用柔性基板进行封装。这里的柔性基板是指适合安装于空间狭窄的区域，而且能够反复地弯曲或折弯的柔性的印刷电路板。国内目前生产微波功率放大器普遍采用的是LTCC（低温共烧陶瓷，Low Temperature Co-fired Ceramic）基板，柔性基板相对于LTCC基板具有可弯折、成本低、重量轻的特点。当微波功率放大器整体发生弯曲、变形时，采用柔性基板的内部集成电路不会受到影响，而使用LTCC基板时则有可能会发生断线的情况；且由于柔性基板重量轻，更适合于制造宇航产品。在本实施例中，通过大面积焊接的方法将柔性基板焊接在盒体内，提高了基板的微波接地性能和散热性能，进一步提高了基板和盒体的连接强度。

盒体与盖体采用密封焊接的方式将集成电路密封在盒体内，在本实施例中，该密封焊接的方式具体为激光封焊的工艺，使器件具有很好的气密性，满足军标要求。此外，盒体内封装有惰性气体，用于隔离氧气和水汽，延长盒体内焊点和芯片的寿命。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims

1. 一种双通道微波功率放大模块，包括盒体、盖体和集成电路，所述集成电路设置在所述盒体内；其特征在于，

所述盒体和所述盖体均为铝合金材料；所述盒体包括底座（1）以及设置在底座（1）上的U型的围栏（2），所述集成电路设置在所述底座（1）的表面，且位于所述围栏（2）的内部；

所述集成电路包括功分器（4）、第一路功率放大电路以及第二路功率放大电路，所述第一路功率放大电路包括第一驱动放大器（61）和第一功率放大器（71），所述第二路功率放大电路包括第二驱动放大器（62）和第二功率放大器（72）；所述功分器（4）包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述功分器（4）的第一输出端接入所述第一路功率放大电路，所述功分器（4）的第二输出端接入所述第二路功率放大电路；微波信号由所述功分器（4）的输入端输入，所述功分器（4）将所述微波信号分成两路，一路微波信号依次经过第一驱动放大器（61）和第一功率放大器（71），由第一功率放大器（71）输出；另一路微波信号依次经过第二驱动放大器（62）和第二功率放大器（72），由第二功率放大器（72）输出；

所述底座（1）的一端设有输入端子（3），所述输入端子（3）与所述功分器（4）的输入端连接；所述底座（1）的另一端设有两个输出端子（8），所述两个输出端子（8）分别与所述第一功率放大器（71）的输出端及所述第二功率放大器（72）的输出端连接；所述围栏（2）的U型结构将所述第一路功率放大电路和所述第二路功率放大电路隔离。

2. 根据权利要求1所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述底座（1）的两侧各设有两个电源端子（9），所述四个电源端子分别与所述第一驱动放大器（61）、所述第一功率放大器（71）、所述第二驱动放大器（62）和所述第二功率放大器（72）一一对应连接。

3. 根据权利要求1或2所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述第一驱动放大器（61）、所述第一功率放大器（71）、所述第二驱动放大器（62）和所述第二功率放大器（72）均采用MMIC单片集成电路器件。

4. 根据权利要求1或2所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述集成电路采用柔性基板进行封装。

5. 根据权利要求1或2所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述盒体和所述盖体均为高导热低膨胀系数的铝硅合金材料。

6. 根据权利要求1或2所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述盒体与所述盖体采用密封焊接的方式将所述集成电路密封在所述盒体内。

7. 根据权利要求6所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述盒体与所述盖体采用激光封焊的工艺进行焊接。

8. 根据权利要求6所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述盒体内封装有惰性气体。

9. 根据权利要求1或2所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述输入端子（3）和所述输出端子（8）的材料均为可伐合金。

10. 根据权利要求2所述的一种双通道微波功率放大模块，其特征在于，所述电源端子（9）的材料均为可伐合金。