CN205142145U - 一种毫米波高功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种毫米波高功率放大器，包括与输入端连接的波导到微带转换器，与波导到微带转换器连接并构成两级四路功率分配网络的一个一级功率分配器和两个二级功率分配器，四个分别与二级功率分配器的四路输出端连接的功率放大MMIC，与四个功率放大MMIC均连接并构成两级四路功率合成网络的两个一级功率合成器和一个二级功率合成器，以及与二级功率合成器连接的微带到波导转换器。本实用新型基于成本低、输出功率较小的MMIC采用功率合成网络结构实现了5W的高功率输出，利用Wilkinson功分器结构保证了整体结构的紧凑性，其损耗低、集成度高，并且其稳定性高，在一个或多个部分功率源发生故障情况下还能够通过降低输出功率的方式继续可靠地运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及通讯技术领域，具体地讲，涉及的是一种毫米波高功率放大器。
背景技术
毫米波是指波长介于1～10mm的一段电磁频谱，它所对应的频率范围为30～300GHz，但在实际应用的频谱划分中，通常把毫米波低端扩频到18GHz，即毫米波通常也可指频率范围为18～300GHz这一频段范围。毫米波的特点是波长短、频带宽以及其特殊的大气传播特性，这三个特点是促成毫米波发展的三个基本因素。
毫米波的传播特性受大气影响较大，如氧分子和水蒸气等。这些气体的频率谐振特性对毫米波信号产生选择性吸收和散射。分析表明：在22GHz、60GHz、120GHz和183GHz等频率附近，出现大气衰减极值，这种大气吸收特性可以应用在短距离传输的保密通信中；而在35GHz、94GHz、140GHz和220GHz频率附近，出现衰减较小的大气传播窗口，常应用于低空空地导弹和地基雷达。因而充分利用这些频段的特点，是设计性能优良的毫米波系统的重要方面。
真空管和固态器件都可以用来放大毫米波信号，像速调管和行波管那样的真空管专门用于高功率场合，但由于它们工作电压高，体积、重量大，性能不稳定，寿命短，使其在使用上受到限制。作为固态放大器，主要有参量放大（变容二极管），隧道效应（隧道二极管），转移电子（耿氏二极管），雪崩度越时间（IMPATT二极管）等，但其有些器件稳定性差，电路复杂。随着近些年半导体技术的快速发展，功率放大器也朝着小型化和集成化方向发展，毫米波功率放大器是毫米波通信系统中的重要部分，一个性能良好的功率放大器是形成高性能毫米波系统的保证，因此设计一种体积小、性能良好的毫米波高功率放大器是本领域技术人员的一大研究课题。
实用新型内容
为克服现有技术存在的问题，本实用新型提供一种结构简单、设计巧妙、成本低、体积小、输出功率高、增益大的毫米波高功率放大器。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种毫米波高功率放大器，包括与输入端连接的波导到微带转换器，与波导到微带转换器连接并构成两级四路功率分配网络的一个一级功率分配器和两个二级功率分配器，四个分别与二级功率分配器的四路输出端连接的功率放大MMIC，与四个功率放大MMIC均连接并构成两级四路功率合成网络的两个一级功率合成器和一个二级功率合成器，以及与二级功率合成器连接的微带到波导转换器，其中，所述功率放大MMIC采用型号为TGA4513、TGA4905-CP、30SPA0536或AMMC-6430的集成芯片。MMIC（MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit，单片微波集成电路）。
具体地，所述一级功率分配器的输入端与波导到微带转换器输出端连接，其输出端各连接一个二级功率分配器输入端。
具体地，所述一级功率合成器的输入端各连接一个功率放大MMIC，其输出端与二级功率合成器的一个输入端连接，二级功率合成器的输出端与微带到波导转换器输入端连接。
优选地，所述功率分配器和功率合成器均采用Wilkinson功分器结构。
优选地，所述波导到微带转换器和微带到波导转换器均采用波导—微带探针过渡结构。
更具体地，所述波导—微带探针过渡结构包括穿过波导安装的介质基片，设置于介质基片上的金属微带线，以及将该金属微带线分隔为位于波导内的感应部和位于波导外的传输部而设置的一段高感抗线，其中，感应部、高感抗线和传输部依次连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型基于成本低、输出功率较小的MMIC采用功率合成网络结构实现了5W的高功率输出，利用Wilkinson功分器结构保证了整体结构的紧凑性，并且其损耗低、集成度高，保证了功率合成性能，并且其稳定性高，在一个或多个部分功率源发生故障情况下还能够通过降低输出功率的方式继续可靠地运行，能够有效地避免系统整体宕机，并且本实用新型构思巧妙，结构简单，方便实用，具有广泛的应用前景，适合推广应用。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型中波导—微带探针过渡结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1和图2所示，该毫米波高功率放大器，包括与输入端连接的波导到微带转换器，与波导到微带转换器连接并构成两级四路功率分配网络的一个一级功率分配器和两个二级功率分配器，四个分别与二级功率分配器的四路输出端连接的功率放大MMIC，与四个功率放大MMIC均连接并构成两级四路功率合成网络的两个一级功率合成器和一个二级功率合成器，以及与二级功率合成器连接的微带到波导转换器，其中，所述功率放大MMIC采用型号为TGA4513、TGA4905-CP、30SPA0536或AMMC-6430的集成芯片。具体地，所述一级功率分配器的输入端与波导到微带转换器输出端连接，其输出端各连接一个二级功率分配器输入端。具体地，所述一级功率合成器的输入端各连接一个功率放大MMIC，其输出端与二级功率合成器的一个输入端连接，二级功率合成器的输出端与微带到波导转换器输入端连接。
优选地，所述功率分配器和功率合成器均采用Wilkinson功分器结构。
优选地，所述波导到微带转换器和微带到波导转换器均采用波导—微带探针过渡结构。更具体地，所述波导—微带探针过渡结构包括穿过波导1安装的介质基片10，设置于介质基片上的金属微带线，以及将该金属微带线分隔为位于波导内的感应部11和位于波导外的传输部13而设置的一段高感抗线12，其中，感应部、高感抗线和传输部依次连接。
通过上述设置，本实用新型能够在28-30GHz波段，达到5W（37dBm）的高输出功率，并且成本低。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种毫米波高功率放大器，其特征在于，包括与输入端连接的波导到微带转换器，与波导到微带转换器连接并构成两级四路功率分配网络的一个一级功率分配器和两个二级功率分配器，四个分别与二级功率分配器的四路输出端连接的功率放大MMIC，与四个功率放大MMIC均连接并构成两级四路功率合成网络的两个一级功率合成器和一个二级功率合成器，以及与二级功率合成器连接的微带到波导转换器，其中，所述功率放大MMIC采用型号为TGA4513、TGA4905-CP、30SPA0536或AMMC-6430的集成芯片。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波高功率放大器，其特征在于，所述一级功率分配器的输入端与波导到微带转换器输出端连接，其输出端各连接一个二级功率分配器输入端。
3.根据权利要求1所述的一种毫米波高功率放大器，其特征在于，所述一级功率合成器的输入端各连接一个功率放大MMIC，其输出端与二级功率合成器的一个输入端连接，二级功率合成器的输出端与微带到波导转换器输入端连接。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种毫米波高功率放大器，其特征在于，所述功率分配器和功率合成器均采用Wilkinson功分器结构。
5.根据权利要求1~3任一项所述的一种毫米波高功率放大器，其特征在于，所述波导到微带转换器和微带到波导转换器均采用波导—微带探针过渡结构。
6.根据权利要求5所述的一种毫米波高功率放大器，其特征在于，所述波导—微带探针过渡结构包括穿过波导安装的介质基片，设置于介质基片上的金属微带线，以及将该金属微带线分隔为位于波导内的感应部和位于波导外的传输部而设置的一段高感抗线，其中，感应部、高感抗线和传输部依次连接。
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