CN211480253U - 一种基于波导的功率合成放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于波导的功率合成放大器，包括下腔和上腔，所述下腔内配置有功率放大模块和两个T型波导，所述下腔配置有隔离模块，所述隔离模块与所述T型波导分支处连接，所述隔离模块用于吸收所述T型波导分支处产生的反射信号。本实用新型能去除电磁信号在波导分支的分支处产生的反射信号，提高波导分支端口的隔离度，提高功率合成器的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种基于波导的功率合成放大器。
背景技术
在微波技术领域，微波功率放大器是一个不可或缺的组成部分，而微波功率放大器最重要的指标则是输出功率、效率以及增益。近年来固态微波功率器件发展迅猛，逐渐替代了以往笨重的行波管放大器，其中半导体固态微波器件具有体积小、重量轻、稳定性高等特点，然而固态微波功率器件的最大缺点是输出功率相对较低，为了获得大功率微波，往往需要采用功率合成的方式。
现有已公开的专利名称为“基于波导的功率合成器”、公布号为CN101826648B的中国发明专利，该专利包括采用上下双层结构，由两个3dB矩形波导功分/功合模块、四个功率放大模块和八个微带探针构成，其中，两个3dB矩形波导功分/功合模块左右对称，四个功率放大模块位于两个3dB矩形波导功分/功合模块的对称平面上，且该四个功率放大模块关于两个3dB矩形波导功分/功合模块对称平面的中心对称分布，每个功率放大模块的两端分别连接一个微带探针，微带探针的另一端插入3dB矩形波导功分/功合模块与3dB矩形波导功分/功合模块耦合。每个3dB矩形波导功分/功合模块由一个波导分支器和两个波导分支构成，波导分支为E面分支，波导分支的宽度为主波导宽度的1/2。
但是，电磁信号在波导分支的分支处容易产生反射，导致功率合成器的输出信号中存在杂波信号，影响了功率合成器的性能。
实用新型内容
本实用新型的目的包括提供一种基于波导的功率合成放大器，其能够解决现有技术中，电磁信号在波导分支的分支处容易产生反射，导致功率合成器的输出信号中存在杂波信号，影响了功率合成器的性能的问题，实现去除电磁信号在波导分支的分支处产生的反射信号，提高波导分支端口的隔离度，提高功率合成器的性能的目的。
本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
一种基于波导的功率合成放大器，包括下腔和上腔，所述下腔内配置有功率放大模块和两个T型波导，所述下腔配置有隔离模块，所述隔离模块与所述T型波导分支处连接，所述隔离模块用于吸收所述T型波导分支处产生的反射信号。
在其中一个实施例中，所述隔离模块包括隔离微带线和功率负载，所述隔离微带线一端延伸至所述T型波导内，所述隔离微带线另一端与所述功率负载连接。
在其中一个实施例中，所述T型波导分支处配置为平面过渡结构。
在其中一个实施例中，两个所述T型波导对称设置，两个所述T型波导呈十字状分布。
在其中一个实施例中，所述功率放大模块配置有2块，所述功率放大模块配置有信号输入微带线和信号输出微带线，所述信号输入微带线自由端延伸至一个所述T型波导内，所述信号输出微带线自由端延伸至另一个所述T型波导内。
在其中一个实施例中，功率放大模块配置为MMIC芯片。
在其中一个实施例中，所述下腔配置有为MMIC芯片供电的供电元件和用于安装所述供电元件的安装槽，所述安装槽配置于所述下腔的侧面。
在其中一个实施例中，所述供电元件包括供电玻珠和与所述供电玻珠连接的供电转接PCB，所述供电转接PCB与所述MMIC芯片电连接。
本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本实用新型实施例在下腔内配置隔离模块，隔离模块与T型波导分支处连接并延伸至在T型波导内，隔离模块的与T型波导分支处产生的反射信号耦合并吸收耦合信号，进而达到去除反射信号，提高波导分支端口的隔离度，提高功率合成器的性能的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的外观图。
图标：
1-下腔，11-T型波导，12-侧面，13-正面，2-转换器下腔，21-信号输入微带线，22-MMIC芯片，23-供电转接PCB，24-供电玻珠，25-信号输出微带线，31-隔离微带线，32-功率负载。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“配置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参照图1至图2，一种基于波导的功率合成放大器，包括下腔1和上腔4，所述下腔1内配置有功率放大模块和两个T型波导11，所述下腔1配置有隔离模块，所述隔离模块与所述T型波导11分支处连接，所述隔离模块用于吸收所述T型波导11分支处产生的反射信号。
为了去除电磁信号在波导分支的分支处产生的反射信号，提高波导分支端口的隔离度，提高功率合成器的性能，本技术方案在下腔1内配置隔离模块，隔离模块可以是微带线和功率负载结构，隔离模块也可以是其他能耦合T型波导内反射信号的元件，隔离模块与T型波导11分支处连接并延伸至在T型波导11内，在使用时，隔离模块的与T型波导11分支处产生的反射信号耦合并吸收耦合信号，进而达到去除反射信号，提高波导分支端口的隔离度，提高功率合成器的性能的目的。
在本实施例中，所述隔离模块包括隔离微带线31和功率负载32，所述隔离微带线31一端延伸至所述T型波导11内，所述隔离微带线31另一端与所述功率负载32连接。
为了去除电磁信号在波导分支的分支处产生的反射信号，提高波导分支端口的隔离度，提高功率合成器的性能，本技术方案的隔离模块为包括隔离微带线31和功率负载32的结构，隔离微带线31与T型波导11分支处连接并延伸直电磁信号在T型波导11内，在使用时，隔离微带线31与T型波导11分支处产生的反射信号耦合，隔离微带线31上的耦合信号传输至功率负载32，由功率负载32吸收耦合信号，进而达到去除反射信号，提高波导分支端口的隔离度，提高功率合成器的性能的目的。
应当说明的是，功率负载32可以是功率电阻，也可以是其他能够吸收功率的元件。
在本实施例中，所述T型波导11分支处配置为平面过渡结构。
现有技术中，T型波导分支处为三棱柱过渡结构，三棱柱的一棱边正对T型波导的信号输入端，且该三棱柱的棱边竖直平分T型波导的信号输入端，使得进入信号输入端的电磁信号被该三棱柱的棱边平分为两个分支信号，但是三棱柱过渡结构在加工时，棱边的加工精度直接影响，棱边的直线度、棱边对应平面的平面度和棱边是否竖直平分T型波导的信号输入端都导致电磁信号被分成两个误差较大的分支信号，两个分支信号经功率放大后再合成输出，其输出信号与理论值会存在较大的误差。为了减小T型波导加工误差对功率合成放大器性能的影响，本技术方案将T型波导分支处采用平面过渡结构，相比于三棱柱过渡结构，平面更容易加工，而且平面的加工精度更容易保证，进而能减小T型波导加工误差对功率合成放大器性能的影响。
在本实施例中，两个所述T型波导11对称设置，两个所述T型波导11呈十字状分布。
在本实施例中，所述功率放大模块配置有2块，所述功率放大模块配置有信号输入微带线21和信号输出微带线25，所述信号输入微带线21自由端延伸至一个所述T型波导11内，所述信号输出微带线25自由端延伸至另一个所述T型波导11内。
在本实施例中，功率放大模块配置为MMIC芯片22。
在使用时，电磁信号从一个T型波导11的信号输入端输入，在T型波导11被平分为两个分支信号，两个分支信号分别与对应的信号输入微带线21耦合，信号输入微带线21将对应的分支信号传输至对应的MMIC芯片22进行功率放大，放大后分支信号经对应的信号输出微带线25与另一个T型波导11的分支波导耦合，然后合成一个信号输出，即输出经过功率放大的电磁信号。
在本实施例中，所述下腔1配置有为MMIC芯片22供电的供电元件和用于安装所述供电元件的安装槽。
现将MMIC芯片22两面正对的功率合成放大器腔体端面定义为正面13，将MMIC芯片22侧边正对的功率合成放大器腔体端面定义为侧面12。
现有技术中，MMIC芯片安装功率合成放大器于腔体内，在使用中，特别是用于高频电磁信号时，MMIC芯片会产生大量的热量，现有技术在腔体正面开始安装供电元件的安装槽，而且现有技术中的安装槽正对MMIC芯片。根据传热学中垂直路径最短原则，在腔体正面开槽破环了腔体正面的完整性，当MMIC芯片的热量在腔体内传导时，热量传导至安装槽表面时会沿着安装槽表面继续传导至腔体正面的最大厚度处，热量再传递至空气或其他散热元件中，由于热量传导路径出现了转折，增加了热量传导路径，降低了散热效率，使得大量热量聚集在功率合成放大器内，导致MMIC芯片烧毁。
为了提高功率合成放大器的散热效率，避免MMIC芯片22烧毁，本技术方案将安装槽开设在功率合成放大器腔体的侧面12，也就是下腔1的侧面12，保证下腔1、上腔2正面的完整性，在使用时，MMIC芯片22产生的热量可从下腔1或上腔2内壁垂直传导至下腔1或上腔2外壁，相比现有技术中曲折的热量传导路径，本技术方案中垂直的传热路径大大缩短了传热路径，提高了散热效率，可避免MMIC芯片22烧毁。
在本实施例中，所述供电元件包括供电玻珠24和与所述供电玻珠24连接的供电转接PCB23，所述供电转接PCB23与所述MMIC芯片22电连接。
本实施中，供电玻珠24和供电转接PCB23均为现有技术。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于波导的功率合成放大器，包括下腔(1)和上腔(4)，所述下腔(1)内配置有功率放大模块和两个T型波导(11)，其特征在于，所述下腔(1)配置有隔离模块，所述隔离模块与所述T型波导(11)分支处连接，所述隔离模块用于吸收所述T型波导(11)分支处产生的反射信号。
2.根据权利要求1所述的基于波导的功率合成放大器，其特征在于，所述隔离模块包括隔离微带线(31)和功率负载(32)，所述隔离微带线(31)一端延伸至所述T型波导(11)内，所述隔离微带线(31)另一端与所述功率负载(32)连接。
3.根据权利要求1所述的基于波导的功率合成放大器，其特征在于，所述T型波导(11)分支处配置为平面过渡结构。
4.根据权利要求1所述的基于波导的功率合成放大器，其特征在于，两个所述T型波导(11)对称设置，两个所述T型波导(11)呈十字状分布。
5.根据权利要求1所述的基于波导的功率合成放大器，其特征在于，所述功率放大模块配置有2块，所述功率放大模块配置有信号输入微带线(21)和信号输出微带线(25)，所述信号输入微带线(21)自由端延伸至一个所述T型波导(11)内，所述信号输出微带线(25)自由端延伸至另一个所述T型波导(11)内。
6.根据权利要求1所述的基于波导的功率合成放大器，其特征在于，功率放大模块配置为MMIC芯片(22)。
7.根据权利要求1所述的基于波导的功率合成放大器，其特征在于，所述下腔(1)配置有为MMIC芯片(22)供电的供电元件和用于安装所述供电元件的安装槽，所述安装槽配置于所述下腔(1)的侧面(12)。
8.根据权利要求7所述的基于波导的功率合成放大器，其特征在于，所述供电元件包括供电玻珠(24)和与所述供电玻珠(24)连接的供电转接PCB(23)，所述供电转接PCB(23)与所述MMIC芯片(22)电连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN112133994A (zh) * | 2020-11-24 | 2020-12-25 | 四川斯艾普电子科技有限公司 | 小型化大功率隔离型合成网络装置及实现方法 |
| CN112151927A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-29 | 绵阳天赫微波科技有限公司 | 一种双脊波导4路功率合成放大器 |
| CN114243246A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-03-25 | 电子科技大学 | 一种改进型太赫兹高隔离度e面功分器及其应用 |
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