CN113645814B - 一种小型发射系统的散热结构、功放模块、方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型发射系统的散热结构、功放模块、方法，涉及发射系统的功放模块技术领域；包括功率管A1、巴伦T1、匹配电路、高导热率成型附件D1、D2、电容C1、C2、C3、C4、馈电电感L1、L2、电源调制电路A2和巴伦T2；巴伦T1、匹配电路和功率管A1依次连接，高导热率成型附件D1、D2置于功率管A1的输出传输微带线上，电容C1、C2焊于功率管A1的两个输出传输线微带线之间，电容C3、C4焊于功率管A1的两个输出传输线微带线的输出端口，电容C3、C4和巴伦T2的输入端连接，巴伦T2的输出端和功率输出传输微带线连接，馈电电感L1、L2的两端分别与功率管A1和电源调制电路A2连接；本发明提供了一种可以有效散热且能够小型化的发射系统及其工作方法。
Description
技术领域
本发明涉及发射系统的功放模块技术领域，具体涉及一种小型发射系统的散热结构、功放模块、方法。
背景技术
发射系统是将射频功率信号进行放大的装置，其放大的射频功率信号通过天线发射出去，从而实现对目标物的探测等功能；固态发射机适用于高工作比和长脉冲的工作方式，具有低工作电压、高电流、高可靠、易维修性等优点。
通常，发射系统功放模块中的电容工作于大功率和大电流的工作环境，因此，电容的热耗较高，发热量较大；常见的设计方式是采用多个电容并联、采用体积较大的云母电容或者采用散热器和风扇解决电容散热问题，这些散热方式能够耐大功率和大电流，但是电路形式体积大，对器材指标要求高，周边电路复杂，不利于小型化应用。
公开号为CN211321861U公开了一种功率放大器散热结构及功率放大器，该专利公开了包括由均温板一体化成型的盒体、散热器和轴流风机；功放管和散热器固定在盒体内，轴流风机固定在盒体外侧，本散热器的散热效果虽然好，但是体积大，不利于小型化应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何实现发射系统功放模块中电容部分有效地散热且能够小型化。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
本发明公开了一种功放模块中电容的散热结构，包括功率管A1和高导热率成型附件D1、D2，所述高导热率成型附件D1、D2置于所述功率管A1的输出传输微带线上；功放模块中电容C1、C2焊于所述功率管A1的两个输出传输线微带线之间，电容C3、C4焊于所述功率管A1的两个输出传输线微带线的输出端口。
本发明中功放模块中电容的散热结构设计时，利用功率管A1的引脚是热的良导体特性，设计高导热率成型附件D1、D2贴焊于功率管A1的输出传输微带线上，将电容C1、C2、C3、C4的热量通过高导热率成型附件D1、D2传导到功率管A1上，从而避免电容为了散热而采用多个电容并联或体积较大的云母电容，进而实现小电容的应用设计，缩小电路体积。
优选地，所述散热结构还包括馈电电感L1、L2，所述馈电电感L1、L2的两端分别与所述功率管A1的输出焊盘和电源调制电路A2的馈电焊盘连接，所述高导热率成型附件D1、D2置于所述功率管A1与所述馈电电感L1、L2之间的传输微带线上。
优选地，所述馈电电感L1、L2采用纯铜材料制作。
本发明利用馈电电感L1、L2的变形，采用纯铜材料增强散热，实现了电容C1、C2、C3、C4的热量到功率管A1的引脚、电源调制电路A2的馈电焊盘的另一条散热通路，达成射频电容的良好散热的目的，实现小电容应用的设计，缩小电路体积。
优选地，所述电容C3、C4的输出端和巴伦T2的输入端相连，所述巴伦T2的输出端和功率输出传输微带线相连。
本发明还实现了电容C3、C4的热量通过巴伦T2传导出去。
优选地，所述高导热率成型附件D1、D2为导热铜带。
优选地，所述功率管A1为推挽功率管。
本发明还提供了一种采用散热结构的小型发射系统的功放模块，包括功率管A1、输入匹配电路和输出匹配电路；功率输入传输微带线和所述输入匹配电路的输入端连接，所述输入匹配电路的输出端和所述功率管A1的输入传输微带线连接，所述功率管A1的输出传输微带线和所述输出匹配电路的输入端连接，所述输出匹配电路的输出端和功率输出传输微带线连接；
所述输入匹配电路包括巴伦T1和匹配电路，所述巴伦T1的输入端和所述功率输入传输微带线连接，所述巴伦T1的输出端和所述匹配电路的输入端连接；
所述输出匹配电路包括高导热率成型附件D1、D2、电容C1、C2、C3、C4、馈电电感L1、L2、电源调制电路A2和巴伦T2；所述高导热率成型附件D1、D2置于所述功率管A1的输出传输微带线上；所述电容C1、C2焊于所述功率管A1的两个输出传输线微带线之间，电容C3、C4焊于所述功率管A1的两个输出传输线微带线的输出端口；所述电容C3、C4的输出端和所述巴伦T2的输入端相连，所述巴伦T2的输出端和所述功率输出传输微带线相连；所述馈电电感L1、L2的两端分别与所述功率管A1的输出焊盘和电源调制电路A2的馈电焊盘连接。
优选地，两根所述高导热率成型附件D1、D2分别贴焊于所述功率管A1的两个输出传输微带线上，两根所述高导热率成型附件D1、D2的输入端都和所述功率管A1的输出端连接，每根所述高导热率成型附件的输出端都有两个，两根所述高导热率成型附件D1、D2的其中两个输出端分别与馈电电感L1、L2连接，电容C1、C2连接于两根所述高导热率成型附件D1、D2的另外两个输出端之间。
本发明还提供了一种小型发射系统的功放模块的工作方法，功率信号从功率输入传输微带线进入，依次通过输入匹配电路、功率管A1和输出匹配电路，最后从功率输出传输微带线输出；
具体的，功率信号从功率输入传输微带线进入，然后通过巴伦T1和匹配电路输入到功率管A1的输入端，功率管A1的输出端输出功率信号，接着通过电容C1、C2、C3、C4和巴伦T2将功率信号从功率输出传输微带线上输出；电源调制电路A2通过电感L1和电感L2馈电到功率管A1上；电容C1、C2、C3、C4产生的热量通过功率管A1的输出传输微带线和高导热率成型附件D1、D2传导到功率管A1的输出焊盘上，再通过高导热率成型附件D1、D2和电感L1、L2传导到电源调制电路A2的馈电焊盘上；电容C3、C4的热量还通过巴伦T2传导出去。
优选地，所述巴伦T1和巴伦T2是把传统的阻抗变换与巴伦平衡-不平衡转换合并。
采用传统的阻抗变换与巴伦平衡-不平衡转换合并，形成小型化的单巴伦设计，进一步缩小电路体积。
因此，本发明的优点在于：
1、本发明中功放模块中电容的散热结构设计时，利用功率管A1的引脚是热的良导体特性，设计高导热率成型附件D1、D2——导热铜带，贴焊于功率管A1的输出传输微带线上，将电容C1、C2、C3、C4的热量通过高导热率成型附件D1、D2传导到功率管A1上，从而避免电容为了散热而采用多个电容并联或体积较大的云母电容，进而实现小电容的应用设计，缩小电路体积。
2、本发明利用馈电电感L1、L2的变形，采用纯铜材料增强散热，实现了电容C1、C2、C3、C4的热量到功率管A1的引脚、电源调制电路A2的馈电焊盘的另一条散热通路，达成射频电容的良好散热的目的，实现小电容应用的设计，缩小电路体积；本发明还实现了电容C3、C4的热量通过巴伦T2传导出去。
3、采用传统的阻抗变换与巴伦平衡-不平衡转换合并，形成小型化的单巴伦设计，进一步缩小电路体积。
附图说明
图1为本发明实施例的电路连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参阅图1，一种小型发射系统的功放模块，包括输入匹配电路、功率管A1和输出匹配电路；功率输入传输微带线与输入匹配电路的输入端连接，输入匹配电路的输出端和功率管A1的输入端连接，功率管A1的输出端和输出匹配电路的输入端连接，输出匹配电路的输出端与功率输出传输微带线相连。
其中，输入匹配电路包括巴伦T1和匹配电路；功率输入传输微带线和巴伦T1的输入端连接，巴伦T1的输出端和匹配电路的输入端连接，匹配电路的两个输出端通过两个输入传输微带线和功率管A1的两个输入端连接。
输出匹配电路包括两个高导热率成型附件D1、D2，电容C1、C2、C3、C4，馈电电感L1、L2，电源调制电路A2和巴伦T2；功率管A1的两个输出端和两个输出传输微带线连接，两个高导热率成型附件D1、D2分别置于两个输出传输微带线上，电容C1、C2焊于两个输出传输微带线之间，电容C3、C4分别焊于两个输出传输微带线上，且电容C3、C4位于两个输出传输微带线的输出端口处；电容C3、C4的两个输出端和巴伦T2的两个输入端连接，巴伦T2与功率输出传输微带线相连；馈电电感L1、L2的两端分别与功率管A1的输出焊盘和电源调制电路A2的馈电焊盘连接。
在本实施例中，功率管A1为推挽功率管。
两个高导热率成型附件D1、D2是导热铜带，两根导热铜带分别贴焊于功率管A1的两个输出传输微带线上，每根导热铜带的输入端都和功率管A1的输出端连接，每根导热铜带的输出端都有两个，两根导热铜带的其中两个输出端分别与馈电电感L1、L2连接，电容C1、C2连接于两根所述导热铜带的另外两个输出端之间。
馈电电感L1、L2是采用纯铜材料制作。
本发明的工作方法是：
功率信号从功率输入传输微带线进入，依次通过输入匹配电路、功率管A1和输出匹配电路，最后从功率输出传输微带线输出；
具体的，功率信号从功率输入传输微带线进入，然后通过巴伦T1和匹配电路输入到功率管A1的输入端，功率管A1的输出端输出功率信号，接着通过电容C1、C2、C3、C4和巴伦T2将功率信号从功率输出传输微带线上输出；电源调制电路A2通过电感L1和电感L2馈电到功率管A1上；电容C1、C2、C3、C4产生的热量通过功率管A1的输出传输微带线和高导热率成型附件D1、D2传导到功率管A1的输出焊盘上，电容C1、C2、C3、C4产生的热量通过功率管A1的输出传输微带线和高导热率成型附件D1、D2传导到功率管A1的输出焊盘上，再通过高导热率成型附件D1、D2和电感L1、L2传导到电源调制电路A2的馈电焊盘上；电容C3、C4的热量还通过巴伦T2传导出去。
巴伦T1和巴伦T2是把传统的阻抗变换与巴伦平衡-不平衡转换合并。
工作原理：
在实际工作时，功率信号从功率输入传输微带线进入，然后依次经过巴伦T1，匹配电路，功率管A1，电容C1、C2、C3、C4和巴伦T2，最后从功率输出传输微带线输出；同时，电源调制电路A2通过电感L1和电感L2馈电到功率管A1上。
本发明在散热时，主要通过以下三种方法散热：
1、利用功率管A1的引脚是热的良导体特性，设计高导热率成型附件D1、D2——导热铜带，贴焊于功率管A1的输出传输微带线上，将电容C1、C2、C3、C4的热量通过高导热率成型附件D1、D2传导到功率管A1上，从而达成良好的散热目的。
2、利用馈电电感L1、L2的变形，采用纯铜材料增强散热，实现了电容C1、C2、C3、C4热量到功率管A1引脚、电源调制电路A2的馈电焊盘的另一条散热通路，从而达成射频电容的良好散热的目的。
3、电容C3、C4的热量还通过巴伦T2传导出去。
上述前两种散热方法主要是将电容C1、C2、C3、C4产生的热量通过导热铜带传导到功率管A1的输出焊盘上，接着部分热量再通过电感L1和电感L2传导到电源调制电路A2的馈电焊盘上。
上述三种散热方法所采用的电路元器件以及单巴伦设计都可以实现小电容应用的设计，从而大大地缩小电路的体积。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种功放模块中电容的散热结构，其特征在于：包括功率管A1和高导热率成型附件D1、D2，所述高导热率成型附件D1、D2置于所述功率管A1的输出传输微带线上；功放模块中电容C1、C2焊于所述功率管A1的两个输出传输线微带线之间，电容C3、C4焊于所述功率管A1的两个输出传输线微带线的输出端口，两根所述高导热率成型附件D1、D2分别贴焊于所述功率管A1的两个输出传输微带线上，两根所述高导热率成型附件D1、D2的输入端都和所述功率管A1的输出端连接，每根所述高导热率成型附件的输出端都有两个，两根所述高导热率成型附件D1、D2的其中两个输出端分别与馈电电感L1、L2连接，电容C1、C2连接于两根所述高导热率成型附件D1、D2的另外两个输出端之间。
2.根据权利要求1所述的一种功放模块中电容的散热结构，其特征在于：所述散热结构还包括馈电电感L1、L2，所述馈电电感L1、L2的两端分别与所述功率管A1的输出焊盘和电源调制电路A2的馈电焊盘连接，所述高导热率成型附件D1、D2置于所述功率管A1与所述馈电电感L1、L2之间的传输微带线上。
3.根据权利要求2所述的一种功放模块中电容的散热结构，其特征在于：所述馈电电感L1、L2采用纯铜材料制作。
4.根据权利要求1所述的一种功放模块中电容的散热结构，其特征在于：所述电容C3、C4的输出端和巴伦T2的输入端相连，所述巴伦T2的输出端和功率输出传输微带线相连。
5.根据权利要求1所述的一种功放模块中电容的散热结构，其特征在于：所述高导热率成型附件D1、D2为导热铜带。
6.根据权利要求1所述的一种功放模块中电容的散热结构，其特征在于：所述功率管A1为推挽功率管。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述的散热结构的小型发射系统的功放模块，其特征在于：包括功率管A1、输入匹配电路和输出匹配电路；功率输入传输微带线和所述输入匹配电路的输入端连接，所述输入匹配电路的输出端和所述功率管A1的输入传输微带线连接，所述功率管A1的输出传输微带线和所述输出匹配电路的输入端连接，所述输出匹配电路的输出端和功率输出传输微带线连接；
所述输入匹配电路包括巴伦T1和匹配电路，所述巴伦T1的输入端和所述功率输入传输微带线连接，所述巴伦T1的输出端和所述匹配电路的输入端连接；
所述输出匹配电路包括高导热率成型附件D1、D2、电容C1、C2、C3、C4、馈电电感L1、L2、电源调制电路A2和巴伦T2；所述高导热率成型附件D1、D2置于所述功率管A1的输出传输微带线上；所述电容C1、C2焊于所述功率管A1的两个输出传输线微带线之间，电容C3、C4焊于所述功率管A1的两个输出传输线微带线的输出端口；所述电容C3、C4的输出端和所述巴伦T2的输入端相连，所述巴伦T2的输出端和所述功率输出传输微带线相连；所述馈电电感L1、L2的两端分别与所述功率管A1的输出焊盘和电源调制电路A2的馈电焊盘连接。
8.一种应用于权利要求7所述的小型发射系统的功放模块的工作方法，其特征在于：功率信号从功率输入传输微带线进入，依次通过输入匹配电路、功率管A1和输出匹配电路，最后从功率输出传输微带线输出；
具体的，功率信号从功率输入传输微带线进入，然后通过巴伦T1和匹配电路输入到功率管A1的输入端，功率管A1的输出端输出功率信号，接着通过电容C1、C2、C3、C4和巴伦T2将功率信号从功率输出传输微带线上输出；电源调制电路A2通过电感L1和电感L2馈电到功率管A1上；电容C1、 C2、C3、C4产生的热量通过功率管A1的输出传输微带线和高导热率成型附件D1、D2传导到功率管A1的输出焊盘上，再通过高导热率成型附件D1、D2和电感L1、L2传导到电源调制电路A2的馈电焊盘上；电容C3、C4的热量还通过巴伦T2传导出去。
9.根据权利要求8所述的一种小型发射系统的功放模块的工作方法，其特征在于：所述巴伦T1和巴伦T2是把传统的阻抗变换与巴伦平衡-不平衡转换合并。
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