CN203250840U

CN203250840U - 一种功率合成模块

Info

Publication number: CN203250840U
Application number: CN 201320276395
Authority: CN
Inventors: 方勇; 楊万群; 袁野; 崔玉波
Original assignee: Chengdu RML Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu RML Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2023-05-20

Abstract

本实用新型涉及通讯和雷达技术领域，特别涉及一种用于W波段收发组件中的功率合成模块。一种功率合成模块，包括两块结构相同且对称设置的上、下功放模块，以及位于两功放模块之间的中间层腔体，中间层腔体内包括波导结构，所述上、下功放模块分别包括腔体、安装在腔体内的功放印制电路板、安装在腔体正面的射频链路和绝缘子，所述功放印制电路板通过绝缘子与射频链路垂直连接。本实用新型的功率合成模块中各元器件采用三维立体结构布置，射频链路中的元器件与功放印制电路板通过绝缘子垂直互连，增强了电源和元器件的隔离，提高了模块的电磁兼容性，保证了功率合成模块的稳定性和可靠性；不同腔体层安装不同的电子元器件，再通过绝缘子进行垂直互连。处于同层的各元器件采用平面混合集成的方式布置，实现功率合成模块的小型化和集成化。

Description

一种功率合成模块

技术领域

本实用新型涉及通讯和雷达技术领域，特别涉及一种用于W波段收发组件中的功率合成模块。

背景技术

根据频率划分，毫米波一般指的是波长介于1mm～10mm的电磁波，毫米波相较其他波段有波长短，穿透电离层的能力强，具有比红外和可见光更强的穿透烟尘、云雾等恶劣天气的能力，能全天候工作，而且由于相对带宽较宽，可以实现点对点大容量通信和高分辨率成像。其中W波段是毫米波中的重要的窗口频率，该波段的收发技术研究是目前毫米波应用中的热门课题。W波段由于频率更高，波长更短，在同样口径的天线下，波长短能实现窄波束、低副瓣，这样就能提高精度和分辨力。W波段的系统可以应用于很多场合如高铁防撞、精确制导、盲降等领域。目前国外很多国家都在开展W波段设备的研制工作，并且已经取得了很大的进展。美国的毫米波设备在W波段已实用化，正在向更高频率发展；而国内由于工艺条件和器件的限制所以这方面工作开展相对较晚，所以在技术水平上已经落后于发达国家。

W波段系统中的重要组成部份W波段收发组件，一般包括发射链路、接收链路及本振链路。功率合成模块用于发射链路，它将上变频到W波段的射频信号进行放大输出。作为W波段收发组件中的重要组成部件—功率合成模块，目前还难以达到小型化、高集成度、高可靠性的要求，其性能的优劣也直接影响到整个W波段收发组件的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用以满足W波段收发组件使用需求的小型化、高集成度的功率合成模块。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种功率合成模块，包括两块结构相同且对称设置的上、下功放模块，以及位于两功放模块之间的中间层腔体，中间层腔体内包括波导结构，所述上、下功放模块分别包括腔体、安装在腔体内的功放印制电路板、安装在腔体正面的射频链路和绝缘子，所述功放印制电路板通过绝缘子与射频链路垂直连接。

上述功率合成模块中，所述上功放模块的上层腔体，下功放模块的下层腔体，与中间层腔体呈上、下、中分布，并通过销钉定位，紧固螺钉将其组装在一起。

上述功率合成模块中，由于上、下功放模块的腔体与中间层腔体垂直互连，所述波导结构也分别与上层功放模块和下层功放模块垂直相连。所述波导结构用于波导到微带的过渡。

上述功率合成模块中，所述射频链路包括射频芯片、功分器、合路器。处于同一层的射频芯片采用平面混合集成的方式布置。所述功分器、合路器结合射频芯片共同完成对信号的分配、放大与合成。

上述功率合成模块中，所述功放印制电路板包括多个输入输出的焊盘、一个LDO稳压电路、一个由调制器和MOS管组成的脉冲调制电路。功放印制电路板用于完成模块的供电及控制工作。

上述功率合成模块中，所述功率合成模块还包括输入、输出波导接口，两个检测波导接口，所述输入、输出波导接口分别位于模块的左右两端，两个检测波导接口分别位于模块的前后两侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型的功率合成模块中各元器件采用三维立体结构布置，射频链路中的元器件与功放印制电路板通过绝缘子垂直互连，增强了电源和元器件的隔离，提高了模块的电磁兼容性，保证了功率合成模块的稳定性和可靠性；不同腔体层安装不同的电子元器件，再通过绝缘子进行垂直互连；处于同层的各元器件采用平面混合集成的方式布置，使模块中信号走线、焊盘、管脚等的间距和尺寸极大的减小，实现功率合成模块的小型化和集成化。

附图说明

图1为本实用新型中功率合成模块的整体结构示意图。

图2为本实用新型中功率合成模块的拆分结构示意图。

图3为本发明的外部连接关系示意图（正面）。

图4为本发明的外部连接关系示意图（背面）。

图5为本实用新型中功率合成模块的电路原理图。

图6为图2中功放印制电路板的电路原理框图。

图中标记：1-上功放模块，2-下功放模块，101-上层腔体，102-下层腔体，103-中间层腔体，3-功放印制电路板，4-绝缘子。

401-输入波导接口，402-输出波导接口，403-检测波导接口。

201-第一分配器，222-第一合路器， 202-第二功分器， 203-第三功分器， 204-第四功分器， 212-第五功分器， 213-第六功分器， 214-第七功分器， 211-第二合路器， 210-第三合路器， 209-第四合路器， 221-第五合路器， 219-第六合路器， 220-第七合路器， 205-第一射频芯片， 206-第二射频芯片， 207-第三射频芯片， 208-第四射频芯片， 215-第五射频芯片， 216-第六射频芯片， 217-第七射频芯片， 218-第八射频芯片。

301-第一LDO稳压芯片、302-第二LDO稳压芯片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如附图1、附图2所示，本实施例的功率合成模块，包括两块结构相同且对称设置的上功放模1和下功放模块2，以及位于两功放模块之间的中间层腔体103，中间层腔体103内包括波导结构，所述上功放模块1和下功放模块2分别包括腔体（上功放模块1包括上层腔体101、下功放模块2包括下层腔体102），分别安装在上层腔体101、下层腔体102内的功放印制电路板3，分别安装在上层腔体101、下层腔体102正面的射频链路和绝缘子（所述上层腔体101、下层腔体102的正面分别为与中间层腔体103接触的面），所述功放印制电路板3通过绝缘子4与射频链路垂直连接。如附图3所示，所述射频链路包括四个平行设置射频芯片、功分器、合路器，处于同一层的射频芯片采用平面混合集成的方式布置。模块中的各元器件采用三维立体结构布置，射频链路中的元器件与电源印制电路板通过绝缘子垂直互连，增强了电源和元器件的隔离，提高了功率合成模块的电磁兼容性，保证了功率合成模块的稳定性和可靠性；不同腔体层安装不同的电子元器件，再通过绝缘子进行垂直互连。处于同层的各元器件采用平面混合集成的方式布置，使模块中信号走线、焊盘、管脚等的间距和尺寸极大的减小，实现功率合成模块的小型化和集成化。

功率合成模块中的上层腔体101、下层腔体102与中间层腔体103呈上、下、中分布，并通过销钉定位，紧固螺钉将其组装在一起。中间层腔体103内的波导结构也分别与上层功放模块1和下层功放模块2垂直相连。所述功放印制电路板304包括输入输出的焊盘、LDO稳压电路以及由调制器和MOS管组成的脉冲调制电路。如附图3、4所示，功率合成模块还包括输入、输出波导接口，两个检测波导接口，输入波导接口401、输出波导接口402分别位于功率合成模块的左右两端，两个检测波导接口403分别位于功率合成模块的前后两侧。

功率合成模块的功率合成工作原理为：如附图5所示，中间层腔体103内除波导结构外，还设置有第一分配器201，第一合路器222。波导结构、第一分配器201，第一合路器222与各个功放模块中射频链路所包含的功分器、合路器、射频芯片共同完成信号的分配、放大与合成。第一功放模块1包括三个功分器（第二功分器202、第三功分器203、第四功分器204）、三个合路器（第二合路器211、第三合路器210、第四合路器209）、四路平行设置的射频芯片（第一射频芯片205、第二射频芯片206、第三射频芯片207、第四射频芯片208）。第二功放模块同样包括三个功分器（第五功分器212、第六功分器213、第七功分器214）、三个合路器（第五合路器221、第六合路器219、第七合路器220）、四路平行设置的射频芯片（第五射频芯片215、第六射频芯片216、第七射频芯片217、第八射频芯片218）。其中第二功分器202、第三功分器203、第四功分器204、第五合路器212、第六功分器213、第七功分器214均为3dB、0度功分器；第四合路器209、第三合路器210、第二合路器211、第六合路器219、第七合路器220、第五合路器221均为3dB、0度合路器；第一分配器201为3dB、90度分配器，第一合路器222为3dB、90度合路器。

发射信号通过输入波导接口401将信号馈入，经波导结构传输到第一分配器201。第一分配器201的作用是把输入的信号分为上下两路，分别送入上功放模块1和下功放模块2。送入上功放模块1中的信号先进入第二功分器202，从第二功分器202出来的两路信号分别进入第三功分器203和第四功分器204，第三功分器203和第四功分器204再分别将信号分成两路，由多个功分器逐级分配后的四路信号分别由四路平行设置的射频芯片（第一射频芯片205、第二射频芯片206、第三射频芯片207、第四射频芯片208）进行放大，信号放大后再由第三合路器210、第四合路器209、第二合路器211逐级功率合成；从第一功分器201出来的另一路信号到下功放模块2中同样先经逐级分路，分成的四路信号经射频芯片放大后再通过合路器进行逐级合成。最终从上功放模块1和下功放模块2中出来的信号由合路器222合成后通过输出波导接口402输出。

功率合成模块供电及控制工作原理为：如图6所示，功放印制电路板3包含多个输入输出的焊盘、两个LDO稳压芯片（第一LDO稳压芯片301、第二LDO稳压芯片302）、一个由调制器和MOS管组成的脉冲调制电路。功放印制电路板3的负电压通过外部飞线到印制电路板的输入焊盘，经由第一LDO稳压芯片301稳压后到输出焊盘，再经飞线连接到绝缘子4，给射频芯片5栅极供电；正电压由外部飞线到印制电路板的输入焊盘，经由第二LDO稳压芯片302稳压后到MOS开关303，通过开关控制后到印制电路板输出焊盘，再经飞线连接到绝缘子4，给射频芯片5提供正电压；控制信号由外部飞线到印制电路板输入焊盘，再经由MOS驱动304形成控制信号，控制MOS开关303的通断，以达到脉冲工作模式的功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种功率合成模块，其特征在于：包括两块结构相同且对称设置的上、下功放模块，以及位于两功放模块之间的中间层腔体，中间层腔体内包括波导结构，所述上、下功放模块分别包括腔体、安装在腔体内的功放印制电路板、安装在腔体正面的射频链路和绝缘子，所述功放印制电路板通过绝缘子与射频链路垂直连接。

2.根据权利要求1所述的功率合成模块，其特征在于：所述上功放模块的上层腔体、下功放模块的下层腔体与中间层腔体呈上、下、中分布，并通过销钉定位，紧固螺钉将其组装在一起。

3.根据权利要求1所述的功率合成模块，其特征在于：所述射频链路包括射频芯片、功分器、合路器。

4.根据权利要求1所述的功率合成模块，其特征在于：所述功放印制电路板包括输入输出的焊盘、LDO稳压电路以及由调制器和MOS管组成的脉冲调制电路。

5.根据权利要求1所述的功率合成模块，其特征在于：所述功率合成模块还包括输入、输出波导接口，两个检测波导接口，所述输入、输出波导接口分别位于模块的左右两端，两个检测波导接口分别位于模块的前后两侧。