CN103474736B

CN103474736B - 一种功率合成器

Info

Publication number: CN103474736B
Application number: CN201310393884.7A
Authority: CN
Inventors: 任志雄; 刘览琦; 石林
Original assignee: Wuhan Syntek Ltd
Current assignee: Wuhan Syntek Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: CN103474736A

Abstract

本发明公开了一种功率合成器，包括N个弧形传输线变压器和N-1个传输线，每一个弧形传输线变压器包括主线圈和次线圈，共有N个主线圈和N个次线圈，每一个主线圈的两端作为功率合成器的输入端口，N个次线圈分别通过N-1个传输线依次串联连接。本发明采用圆弧结构，N个传输线变压器可组合成一个圆形传输线变压器，几何形状规则，设计简单，主次线圈之间不需要交叉绕线；N个传输线变压器位置对称，方便版图布局。相较于多边形结构，本发明采用圆弧形状的传输线结构，增加片上传输线的品质因数，减小射频信号的损耗。采用传输线变压器进行功率合成，相较于采用无源电感电容结构的功率合成器，具有超宽带的信号传输特性。

Description

一种功率合成器

技术领域

本发明属于高频无源器件领域，更具体地，涉及一种功率合成器。

背景技术

无线通信技术已经渗透到生活中各个方面，成功应用于工农业、军事国防、智能家居、机器人控制等许多重要领域。由于人们活动领域的扩大，近距离通信已经不能满足人们的需求，高性能、远距离无线通信是未来的发展趋势。无线发射设备中，为了保证足够远的传输距离，信号必须经过一系列的放大器直至获得足够大的发射功率，通过射频天线发射出去。然而，一般功率管输出功率是有限的，无法满足远距离传输的需求，采用特殊工艺设计的功率管虽然可以达到设计要求，可是设计成本大大增加。在功率放大器的设计中采用功率合成技术将多路输出功率进行同相叠加，是获得更高输出功率的有效途径和关键技术之一，因此，功率合成器在射频领域，尤其是到大功率发射机中的重要性尤其突出。

现在国际上功率合成器主要有：采用Wilkinson技术的功率合成器，将两路放大器的输出由Wilkinson合成器合为一路，但由于该结构采用四分之一波长传输线，很难用集成电路实现；2011年ISSCC会议上三星电机美国公司研究员WoonyunKim，针对GSM和EDGE手机设计，在CMOS中集成的一个四频段功率放大器，采用了功率合成器，最大输出功率达到2W以上；关于功率合成器的设计，美国佐治亚理工学院也提出了相应的解决方案，KyuHwanAn、JihwanKim等人对功率合成器的三种结构PCT、PST和PSCT进行了详细的理论分析，并成功应用于线性和非线性功率放大器的设计。

但是，以上WoonyunKim、KyuHwanAn等人设计的功率合成器面积大，结构复杂，设计难度大，需要用到多层金属走线，增加了过孔引起的损耗，导致功率合成器的效率下降，影响功率放大器的性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种功率合成器，其目的在于提高功率放大器的性能，由此解决现有功率合成器面积大，结构复杂，设计难度大，需要用到多层金属走线，增加了过孔引起的损耗，导致功率合成器的效率下降，影响功率放大器的性能等技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种功率合成器，其特征在于，包括N个弧形传输线变压器和N-1个传输线，每一个弧形传输线变压器包括主线圈和次线圈，共有N个主线圈和N个次线圈，每一个主线圈的两端作为功率合成器的输入端口，N个次线圈分别通过N-1个传输线依次串联连接，两个次线圈的非串联连接端作为功率合成器的输出端口；N为大于等于2的正整数。

更进一步地，当N为2时，所述功率合成器包括：第一半圆弧形传输线变压器、第二半圆弧形传输线变压器和传输线；第一半圆弧形传输线变压器包括第一主线圈和第一次线圈；第二半圆弧形传输线变压器包括第二主线圈和第二次线圈；第一主线圈的两端和第二主线圈的两端均作为所述功率合成器的输入端口，第一主线圈的中点和第二主线圈的中点作为电源输入端；第一次线圈的一端通过所述传输线与所述第二次线圈连接，所述第一次线圈的另一端和所述第二次线圈的另一端作为所述功率合成器的输出端口。

更进一步地，当N为3时，所述功率合成器包括：第一弧形传输线变压器、第二弧形传输线变压器、第三弧形传输线变压器、第一传输线和第二传输线；第一弧形传输线变压器包括第三主线圈和第三次线圈；第二弧形传输线变压器包括第四主线圈和第四次线圈；第三弧形传输线变压器包括第五主线圈和第五次线圈；每一个主线圈的两端作为所述功率合成器的输入端口，每一个主线圈的中点作为电源输入端；所述第三次线圈的一端通过所述第一传输线与所述第四次线圈的一端连接，所述第五次线圈的一端通过所述第二传输线与所述第四次线圈的另一端连接；所述第三次线圈的另一端与所述第五次线圈的另一端分别作为所述功率合成器的两个输出端口。

更进一步地，当N为4时，所述功率合成器包括：第一四分之一圆弧形传输线变压器、第二四分之一圆弧形传输线变压器、第三四分之一圆弧形传输线变压器、第四四分之一圆弧形传输线变压器和三个传输线；第一四分之一圆弧形传输线变压器包括第六主线圈和第六次线圈；第二四分之一圆弧形传输线变压器包括第七主线圈和第七次线圈；第三四分之一圆弧形传输线变压器包括第八主线圈和第八次线圈；第四四分之一圆弧形传输线变压器包括第九主线圈和第九次线圈；每一个主线圈的两端作为所述功率合成器的输入端口；每一个主线圈的中点作为电源输入端；第九次线圈的一端通过传输线与第六次线圈的一端连接，第六次线圈的另一端通过传输线与第七次线圈的一端连接，第七次线圈的另一端通过传输线与第八次线圈的一端连接，第八次线圈的另一端和第九次线圈的另一端作为所述功率合成器的输出端口。

更进一步地，所述功率合成器为关于YY’轴对称的结构，YY’轴定义为功率合成器的竖直中心轴。

更进一步地，所述功率合成器的输入电压和输出电压V_out之间满足下述公式：V_out＝(n₂/n₁)·V_P1+(n₂/n₁)·V_P2+…+(n₂/n₁)·V_PN；其中n₁、n₂分别为主、次线圈数；V_P1、V_P2…V_PN分别表示输入电压。

更进一步地，传输线为单层金属。

本发明采用圆弧结构，N个传输线变压器可组合成一个圆形传输线变压器，几何形状规则，设计简单，主次线圈之间不需要交叉绕线；N个传输线变压器位置对称，方便版图布局。相较于多边形结构，本发明采用圆弧形状的传输线结构，提高片上传输线的品质因数，减小射频信号的损耗。采用单层金属设计传输线，主次线圈之间不会有任何交叠，减小线圈间的耦合寄生电容，同时在版图布局过程中无需使用过孔，避免过孔带来的损耗。本发明采用单层金属设计，基本适用于任何射频工艺，无需做任何修改即可应用于各种设计情况，缩短研发周期，降低设计成本。采用传输线变压器进行功率合成，相较于采用无源电感电容结构的功率合成器，具有超宽带的信号传输特性。

附图说明

图1是功率合成器的原理示意图。

图2是本发明所述的N等于2时功率合成器的结构示意图。

图3是本发明所述的N等于3时功率合成器的结构示意图。

图4是本发明所述的N等于4时功率合成器的结构示意图。

图5是本发明所述的N等于8时功率合成器的结构示意图。

图6是本发明所述的N等于4时功率合成器的三维结构示意图。

图7是本发明所述的N等于4时功率合成器在不同工艺和外径尺寸情况下的仿真结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的功率合成器的结构，采用了一种弧形传输线变压器结构，将多个功率放大器的输出信号相加，降低功率管上所承受的电压，降低直流损耗，提高功率放大器的效率。该功率合成器的特点是：N个并联的弧形线圈组成传输线变压器的主线圈，N个串联的弧形线圈组成传输线变压器的次线圈，主线圈和次线圈平行，通过磁场耦合作用实现主线圈的交流信号在次线圈相加，达到功率合成的目的。N为大于等于2的正整数。传输线变压器的主线圈两端分别连接功率放大器的差分输出端，直流电源从主线圈的中点接入，同时主线圈还充当扼流圈的作用；传输线变压器的次线圈和主线圈并联，用N-1段传输线将N个次线圈串联相接，通过次线圈和主线圈之间的磁场耦合作用，实现输出交流信号相加和功率合成。

为了降低线圈的等效电阻，在射频集成工艺条件下，主线圈和次线圈均采用顶层金属实现，在普通集成工艺条件下，可以采用多层金属并联，主次线圈均采用圆弧形。本发明所提出的功率合成器呈完全对称结构，设计简单，方便版图布局，下面以N等于4为例进行说明：如图4所示，四个变压器所在位置关于芯片整体布局的中轴线和斜对角线对称，其中第一四分之一圆弧形传输线变压器400和第四四分之一圆弧形传输线变压器403、第二四分之一圆弧形传输线变压器401和第三四分之一圆弧形传输线变压器402沿竖直中心轴YY’对称，且第一四分之一圆弧形传输线变压器400和第二四分之一圆弧形传输线变压器401、第三四分之一圆弧形传输线变压器402和第四四分之一圆弧形传输线变压器403沿水平中心轴XX’对称，第一四分之一圆弧形传输线变压器400和第三四分之一圆弧形传输线变压器402、第二四分之一圆弧形传输线变压器401和第四四分之一圆弧形传输线变压器403分别沿斜对角线ee’和ff’对称。

图1所示为本发明所提出的功率合成器102的示意图，功率合成器102包括两部分：主线圈和次线圈，其中主线圈由N个双端输入的线圈100并联组成，次线圈由N个双端输出的线圈101串联组成；功率合成器总共包括2N个输入端口和2个输出端口。当N个相同的交流信号V_P1、V_P2…V_PN输入到功率合成器的主线圈，经过N个变压器耦合作用，输出V_S1、V_S2…V_SN到变压器的次线圈，由于变压器的次线圈串联相接，功率合成器的输出端信号V_out大小为V_S1、V_S2…V_SN的相加之和，V_out＝V_S1+V_S2+…+V_SN，同时V_S1＝(n₂/n₁)·V_P1、V_S2＝(n₂/n₁)·V_P2…V_SN＝(n₂/n₁)·V_PN，其中n₁、n₂为变压器主次线圈数，所以功率合成器的输入输出电压关系如下式(1)所示：

V_out＝(n₂/n₁)·V_P1+(n₂/n₁)·V_P2+…+(n₂/n₁)·V_PN＝N·(n₂/n₁)·V_PN(1)

从式(1)可以看到，功率合成器的输出电压等于N个输入电压之和乘以线圈比，即实现N个交流信号的相加。N个弧形传输线变压器可组合成一个圆形传输线变压器，相较于多边形结构，弧形传输线具有最佳品质因数。

本发明所提出的功率合成器的主次线圈经过组合变换可形成一个完整的圆形传输线变压器，不同取值的N对应不同形状的功率合成器。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：

(1)本发明采用圆弧结构，N个传输线变压器可组合成一个圆形传输线变压器，几何形状规则，设计简单，主次线圈之间不需要交叉绕线；N个传输线变压器位置对称，方便版图布局。相较于多边形结构，本发明采用圆弧形状的传输线结构，增加片上传输线的品质因数，减小射频信号的损耗。

(2)本发明采用单层金属设计传输线，主次线圈之间不会有任何交叠，减小线圈间的耦合寄生电容，同时在版图布局过程中无需使用过孔，避免过孔带来的损耗。本发明采用单层金属设计，基本适用于任何射频工艺，无需做任何修改即可应用于各种设计情况，缩短研发周期，减小设计成本。

(3)本发明采用传输线变压器进行功率合成，相较于采用无源电感电容结构的功率合成器，具有超宽带的信号传输特性。

本发明提出一种功率合成器，主要应用于高频功率放大器的设计，属于射频集成电路领域，如无线局域网收发器(Transceiver)、手机通讯芯片(GSM、WCDMA、LTE)等，功率合成器件在功率放大器中主要用来实现功率合成和阻抗变换，提高功率放大器的发射功率和效率。而且该功率合成器结构简单，形状完全对称，设计难度小，版图布局方便，在采用不同工艺设计时性能基本不变，能方便应用到不同的设计情况，缩短设计时间，降低设计成本。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采用弧形传输线结构的功率合成器，能够取得高效率片上功率合成器、降低功率放大器的设计难度等有益效果，尤其适用于CMOS工艺设计的功率放大器。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的功率合成器，现给出具体实例并详述如下：

实施例1：

N等于2时，功率合成器的结构如图2所示，该功率合成器沿竖直中心轴YY’对称，由第一半圆弧形传输线变压器200、第二半圆弧形传输线变压器201和传输线202组成。第一半圆弧形传输线变压器200由第一主线圈203和第一次线圈204组成，其中第一主线圈203有三个端点：两个信号输入端209、210和一个电源输入端207。第二半圆弧形传输线变压器201的结构和第一半圆弧形传输线变压器200相同，由第二主线圈205和第二次线圈206组成，其中第二主线圈205有三个端点：两个信号输入端211、212和一个电源输入端208。传输线202将第一次线圈204、第二次线圈206相接，形成串联结构。从图2可以看到组成功率合成器的传输线均为半圆形，所以将第一半圆弧形传输线变压器200和第二半圆弧形传输线变压器201组合可形成两个并联的圆形传输线，组成一个完整的圆形传输线变压器。

该功率合成器结构简单，由两个半圆弧形的传输线变压器组成，主次线圈之间的间距根据设计规则一般取最小值，增加线圈之间的耦合。为了进一步提高功率合成器的性能，根据具体工艺不同可选择相应的方法，一般可以在该结构下加入N肼等隔离层，或者设计屏蔽接地等结构。

实施例2：

N等于3时功率合成器的结构如图3所示，该功率合成器300由第一弧形传输线变压器301、第二弧形传输线变压器302、第三弧形传输线变压器303、第一传输线307和第二传输线308组成，三个弧形传输线变压器关于功率合成器的竖直中心轴YY’和对角线轴ee’、ff’完全对称。第一弧形传输线变压器301由第三主线圈318和第三次线圈304组成，其中第三主线圈有三个端点：两个信号输入端309、310和一个电源输入端315。第二弧形传输线变压器302、第三弧形传输线变压器303的结构和第一弧形传输线变压器301相同，分别由第四主线圈319和第四次线圈305、第五主线圈320和第五次线圈306组成，其中第四主线圈319有三个端点：两个信号输入端311、312和一个电源输入端316，第五主线圈320有三个端点：两个信号输入端313、314和一个电源输入端317。从图3可以看到组成功率合成器的传输线均为三分之一圆弧形，所以将第一弧形传输线变压器301、第二弧形传输线变压器302和第三弧形传输线变压器303组合可组成两个并联的圆形传输线，形成一个完整的圆形传输线变压器。

同样实施例1中所述的提高功率合成器性能的方法也适用于实施例2。

实施例3：

N等于4时功率合成器的结构如图4所示，该功率合成器由第一四分之一圆弧形传输线变压器400、第二四分之一圆弧形传输线变压器401、第三四分之一圆弧形传输线变压器402、第四四分之一圆弧形传输线变压器403和三个传输线420、421、422组成，四个四分之一圆弧形传输线变压器关于功率合成器的水平中心轴XX’、竖直中心轴YY’和对角线轴ee’、ff’完全对称。每个四分之一圆弧形传输线变压器包括四个部分：主线圈、次线圈差分信号输入端和电源VDD输入端，而且每个四分之一圆弧形传输线变压器自身关于与之相交的斜对角线对称。404为第一四分之一圆弧形传输线变压器400的第六主线圈，其中点处410为电源电压VDD的输入端口，用片上焊盘(PAD)实现，其两端408、409为差分信号输入端口，一般和功率管的输出端口相连，如MOS管的漏端、BJT管的集电极，同时第六主线圈404还作为功率管的扼流电感起阻隔交流信号的作用。423为第一四分之一圆弧形传输线变压器400的第六次线圈，和第六主线圈404之间通过磁场作用相互耦合。第一四分之一圆弧形传输线变压器400关于对角线ff’对称。405为第二四分之一圆弧形传输线变压器401的第七主线圈，其中点处413为电源电压VDD的输入端口，用片上焊盘(PAD)实现，其两端411、412为差分信号输入端口，一般和功率管的输出端口相连，如MOS管的漏端、BJT管的集电极，同时第七主线圈405还作为功率管的扼流电感起阻隔交流信号的作用。424为第二四分之一圆弧形传输线变压器401的第七次线圈，和第七主线圈405之间通过磁场作用相互耦合。第二四分之一圆弧形传输线变压器401关于对角线ee’对称。406为第三四分之一圆弧形传输线变压器402的第八主线圈，其中点处416为电源电压VDD的输入端口，用片上焊盘(PAD)实现，其两端414、415为差分信号输入端口，一般和功率管的输出端口相连，如MOS管的漏端、BJT管的集电极，同时第八主线圈406还作为功率管的扼流电感起阻隔交流信号的作用。425为第三四分之一圆弧形传输线变压器402的第八次线圈，和第八主线圈406之间通过磁场作用相互耦合。第三四分之一圆弧形传输线变压器402关于对角线ff’对称。407为第四四分之一圆弧形传输线变压器403的第九主线圈，其中点处419为电源电压VDD的输入端口，用片上焊盘(PAD)实现，其两端417、418为差分信号输入端口，一般和功率管的输出端口相连，如MOS管的漏端、BJT管的集电极，同时第九主线圈407还作为功率管的扼流电感起阻隔交流信号的作用。426为第四四分之一圆弧形传输线变压器403的第九次线圈，和第九主线圈407之间通过磁场作用相互耦合。第四四分之一圆弧形传输线变压器403关于对角线ee’对称。第六次线圈423、第七次线圈424、第八次线圈425、第九次线圈426通过传输线420、421、422相连，组成串联形式，通过磁场耦合作用将四个高频放大器输出信号相加，输出到负载电阻。

第一四分之一圆弧形传输线变压器400、第二四分之一圆弧形传输线变压器401、第三四分之一圆弧形传输线变压器402、第四四分之一圆弧形传输线变压器403的主次线圈均采用芯片制造工艺中的金属层实现，金属的材料由实际工艺决定，射频工艺的情况一般选用顶层金属，因为顶层金属最厚而且离衬底最远，可以降低对衬底的寄生电容和对衬底的泄露电流；普通工艺一般可采用多层金属并联实现，通过增加金属的等效厚度，减小直流损耗，提高变压器的性能。第一四分之一圆弧形传输线变压器400、第二四分之一圆弧形传输线变压器401、第三四分之一圆弧形传输线变压器402、第四四分之一圆弧形传输线变压器403的主次线圈均采用四分之一弧形传输线实现，根据具体工艺的加工规则也可以进行必要的修改，采用多边形结构，如八边形，但是圆形片上传输线具有最高品质因数。在具体的实施过程中可以在四个变压器两端加入调谐电容，提高片上变压器的性能。

同样实施例1中所述的提高功率合成器性能的方法也适用于实施例3。

实施例4：

N等于8时功率合成器的结构如图5所示，该功率合成器500由八个相同的弧形传输线变压器组成，每个传输线变压器包括主线圈502和次线圈505，主线圈503包括三个输入端点：两个信号输入端503、504和一个电源电压输入端501。八个弧形传输线变压器关于功率合成器的水平中心轴XX’、竖直中心轴YY’和对角线轴ee’、ff’完全对称。从图5可以看到组成功率合成器的传输线均为八分之一圆弧形，所以将八个传输线变压器组合可形成一个完整的圆形传输线变压器。

同样实施例1中所述的提高功率合成器性能的方法也适用于实施例4。

实验结果：

对N等于4的情况进行仿真验证，采用TSMC0.18um&0.13umMixedSignal&RF1P6MCMOS和SiGeHBTBiCMOS三种不同工艺进行设计，选择AgilentMomentum软件对图4所示的功率合成器模块进行设计和电磁仿真。功率合成器的三维结构如图6所示，对功率合成器的外径取不同尺寸，仿真结果如图7所示。取插入损耗作(IL)为功率合成器性能衡量标准，图7(a)图所示为N等于4时功率合成器在三种不同工艺(TSMC0.18umCMOS、TSMC0.13umCMOS、SiGeHBTBiCMOS)下插入损耗对频率的变化趋势，曲线L1对应为TSMC0.18umCMOS工艺设计的N等于4时功率合成器的插入损耗，曲线L2、L3分别对应为TSMC0.13umCMOS工艺和SiGe工艺设计的功率合成器的插入损耗。可以看到该功率合成器在采用不同工艺设计时插入损耗变化趋势一致，说明本发明所提出的功率合成器性能基本与设计工艺无关，无需修改结构即可应用于任何设计工艺；图7(b)图所示为N等于4时最小插入损耗对功率合成器外径的变化趋势，其中曲线L4、L5、L6分别对应于TSMC0.18umCMOS、TSMC0.13umCMOS、SiGeHBTBiCMOS三种不同工艺设计的功率合成器的最小插入损耗对外径的变化情况，三条曲线均随着外径的变大而下降，说明功率合成器外径外径越大，插入损耗也越大，所以在具体的设计中需要根据版图面积、放大器工作频率选择合适尺寸；L4对应的插入损耗最小，即采用TSMC0.18umCMOS工艺设计的功率合成器性能最佳，其原因在于该工艺顶层金属最厚(4.6um)，TSMC0.13umCMOS和SiGeHBTBiCMOS工艺的顶层金属厚度分别为3.35um和2.07um，远小于TSMC180的4.6um，所以在具体设计的过程中应该选取顶层金属最厚的工艺，如果工艺的金属厚度均相同也可以采用多层金属并联，提高功率合成器的效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种功率合成器，其特征在于，包括N个弧形传输线变压器和N-1个传输线，N个弧形传输线变压器可组合成一个圆形传输线变压器，所述传输线为单层金属；

每一个弧形传输线变压器包括主线圈和次线圈，共有N个主线圈和N个次线圈，主、次线圈之间不会有任何交叠；每一个主线圈的两端作为功率合成器的输入端口，N个次线圈分别通过N-1个传输线依次串联连接，两个次线圈的非串联连接端作为功率合成器的输出端口；N为大于等于2的正整数。

2.如权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，当N为2时，所述功率合成器包括：第一半圆弧形传输线变压器(200)、第二半圆弧形传输线变压器(201)和传输线(202)；

第一半圆弧形传输线变压器(200)包括第一主线圈(203)和第一次线圈(204)；第二半圆弧形传输线变压器(201)包括第二主线圈(205)和第二次线圈(206)；第一主线圈(203)的两端和第二主线圈(205)的两端均作为所述功率合成器的输入端口，第一主线圈(203)的中点和第二主线圈(205)的中点作为电源输入端；

第一次线圈(204)的一端通过所述传输线(202)与所述第二次线圈(206)连接，所述第一次线圈(204)的另一端和所述第二次线圈(206)的另一端作为所述功率合成器的输出端口。

3.如权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，当N为3时，所述功率合成器包括：第一弧形传输线变压器(301)、第二弧形传输线变压器(302)、第三弧形传输线变压器(303)、第一传输线(307)和第二传输线(308)；

第一弧形传输线变压器(301)包括第三主线圈(318)和第三次线圈(304)；第二弧形传输线变压器(302)包括第四主线圈(319)和第四次线圈(305)；第三弧形传输线变压器(303)包括第五主线圈(320)和第五次线圈(306)；

每一个主线圈的两端作为所述功率合成器的输入端口，每一个主线圈的中点作为电源输入端；所述第三次线圈(304)的一端通过所述第一传输线(307)与所述第四次线圈(305)的一端连接，所述第五次线圈(306)的一端通过所述第二传输线(308)与所述第四次线圈(305)的另一端连接；所述第三次线圈(304)的另一端与所述第五次线圈(306)的另一端分别作为所述功率合成器的两个输出端口。

4.如权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，当N为4时，所述功率合成器包括：第一四分之一圆弧形传输线变压器(400)、第二四分之一圆弧形传输线变压器(401)、第三四分之一圆弧形传输线变压器(402)、第四四分之一圆弧形传输线变压器(403)和三个传输线；

第一四分之一圆弧形传输线变压器(400)包括第六主线圈(404)和第六次线圈(423)；第二四分之一圆弧形传输线变压器(401)包括第七主线圈(405)和第七次线圈(424)；第三四分之一圆弧形传输线变压器(402)包括第八主线圈(406)和第八次线圈(425)；第四四分之一圆弧形传输线变压器(403)包括第九主线圈(407)和第九次线圈(426)；

每一个主线圈的两端作为所述功率合成器的输入端口；每一个主线圈的中点作为电源输入端；第九次线圈(426)的一端通过传输线与第六次线圈(423)的一端连接，第六次线圈(423)的另一端通过传输线与第七次线圈(424)的一端连接，第七次线圈(424)的另一端通过传输线与第八次线圈(425)的一端连接，第八次线圈(425)的另一端和第九次线圈(426)的另一端作为所述功率合成器的输出端口。

5.如权利要求1-4任一项所述的功率合成器，其特征在于，所述功率合成器为轴对称的结构。

6.如权利要求1-4任一项所述的功率合成器，其特征在于，所述功率合成器的输入电压和输出电压V_out之间满足下述公式：V_out＝(n₂/n₁)·V_P1+(n₂/n₁)·V_P2+…+(n₂/n₁)·V_PN；其中n₁、n₂分别为主、次线圈数；V_P1、V_P2…V_PN分别表示输入电压。