JP2005159598A - Microwave high power amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力を分配させて複数の大電力用増幅器により電力を増幅させ、その増幅された電力を再び合成することにより大電力を増幅することを可能にするレーダ及び電子戦のハイパワーアンプ部用のマイクロ波大電力用増幅装置に関するものである。 The present invention relates to a radar and an electronic warfare high power amplifier capable of amplifying high power by distributing power, amplifying power by a plurality of high power amplifiers, and synthesizing the amplified power again. The present invention relates to an amplifying device for microwave high power for a part.
従来、マイクロ波大電力用増幅装置の電力の分配や合成には、ウイルキンソン不等分配合成回路が用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。ウイルキンソン不等分配合成回路以外の分配による整合回路の大型化を回避するためには、並列配置した能動素子に入力ワイヤを介して共通の入力整合回路に接続し、出力ワイヤを介して共通の出力整合回路に接続する手法がある(例えば、特許文献2参照)。また装置製造時における回路の再現性を向上するために増幅器の位置固定に出力端子を位置決めピンで固定する手法がある(例えば、特許文献3参照)。 Conventionally, Wilkinson's unequal distribution / combination circuit has been used for power distribution and synthesis in a microwave high power amplifier (see, for example, Patent Document 1). In order to avoid an increase in the size of the matching circuit due to distribution other than Wilkinson's unequal distribution / synthesis circuit, the active elements arranged in parallel are connected to a common input matching circuit via an input wire, and a common output via an output wire. There is a method of connecting to a matching circuit (see, for example, Patent Document 2). In order to improve the reproducibility of the circuit at the time of manufacturing the device, there is a method of fixing the output terminal with a positioning pin to fix the position of the amplifier (for example, see Patent Document 3).
しかし、ウイルキンソン不等分配合成回路を用いたマイクロ波大電力用増幅装置(以下、本発明は言及がない限り3合成のマイクロ波大電力用増幅装置を用いて説明する)は、入力RF電力がウイルキンソン不等分配回路に入力され、2分配後、分配された片方を、さらに2分配することにより3分配となり、3つの大電力用増幅器にそれぞれ入力され、その出力が入力とは逆の手順で合成される。一般に位相差をΔφ1=φ1−φ2とすると2合成損L1は、 However, a microwave high power amplification device using a Wilkinson unequal distribution and synthesis circuit (hereinafter, the present invention will be described using a three-composition microwave high power amplification device unless otherwise stated) has an input RF power of It is input to Wilkinson's unequal distribution circuit, and after 2 distributions, the distributed one is further divided into 2 to be 3 distributions, which are respectively input to the 3 large power amplifiers, and the output is the reverse procedure of the input. Synthesized. In general, when the phase difference is Δφ 1 = φ 1 −φ 2 , 2 combined loss L 1 is
のように表わせる。かりにP=P1=P2とすると、 It can be expressed as If P = P 1 = P 2 ,
となり3合成損L3はL3=L1+L2で、出力電力差よりも位相差が合成損失に及ぼす影響が大きいので、仮に入力RF電力が等分に分配合成されるとするとP=P3=P4、Δφ2=φ3−φ4となり 3 The combination loss L 3 is L 3 = L 1 + L 2 , and the influence of the phase difference on the combination loss is larger than the output power difference. Therefore, if the input RF power is equally divided and combined, P = P 3 = P 4 and Δφ 2 = φ 3 −φ 4
となり、合成損が2回生じることになる。3合成以上の場合は位相差を合わせにくく、合成損失などのRFロスが大きいという課題があった。また電力の分配合成の毎に入力RF信号の4分の1波長で線路長をとり整合する必要があり、長手方向だけでなく幅方向にも大幅にスペースが必要になるとういう課題もあった。 Thus, the composite loss occurs twice. In the case of 3 synthesis or more, there is a problem that it is difficult to match the phase difference and RF loss such as synthesis loss is large. In addition, every time power is distributed and combined, it is necessary to match the line length with a quarter wavelength of the input RF signal, and there is a problem that a large space is required not only in the longitudinal direction but also in the width direction. .
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、入出力整合回路を近似的に給電点を1つに設計して入力RF電力の分配合成の位相差を生じにくくして損失などのRFロスを軽減し、入出力整合回路の長手及び幅方向ともにスペースを大幅に削減したマイクロ波大電力用増幅装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the input / output matching circuit is designed to be approximately one feeding point so that the phase difference of the distribution synthesis of the input RF power is less likely to occur. An object of the present invention is to provide an amplifying device for high-frequency microwaves that reduces RF loss such as loss and greatly reduces the space in the longitudinal and width directions of the input / output matching circuit.
請求項1の発明に係るマイクロ波大電力用増幅装置は、筐体と、この筐体の表面上に設けられ、長穴部を有する下層誘電体基板と、この下層誘電体基板上の前記長穴部の一方及び他方の側であって、前記長穴部に接近して前記長穴部の長手方向に沿って延在する幅広部を有する入力及び出力パターンと、入力及び出力リード部並びにフランジを具備し、そのフランジを前記長穴部に挿入してその入力及び出力リード部を前記入力及び出力パターンにそれぞれ接続するとともに、前記長穴部の長手方向に近接配列された複数個の大電力用増幅器と、前記入力及び出力パターン上の前記長穴部に接近して設けられ、前記入力及び出力リード部を取り囲む部分に切欠き部をそれぞれ設けた上層誘電体基板と、この上層誘電体基板上に設けられたグランドパターンと、前記筐体の裏面上に設けられた冷却器とを備えたことを特徴とするものである。 A microwave high power amplifying device according to a first aspect of the present invention is a housing, a lower dielectric substrate provided on a surface of the housing and having a long hole portion, and the length on the lower dielectric substrate. An input and output pattern having a wide portion extending along the longitudinal direction of the long hole portion on one side and the other side of the hole portion and extending along the longitudinal direction of the long hole portion, and the input and output lead portions and the flange A plurality of large electric powers inserted in the elongated hole portion and connected to the input and output patterns respectively in the longitudinal direction of the elongated hole portion. Amplifier, an upper dielectric substrate provided close to the slot on the input and output patterns, and provided with a notch in the portion surrounding the input and output lead portions, and the upper dielectric substrate Gras provided above And de pattern, is characterized in that a cooler is provided on the back surface of the housing.
請求項2の発明に係るマイクロ波大電力用増幅装置は、前記フランジを前記筐体に固着したことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an amplifying apparatus for high-power microwaves, wherein the flange is fixed to the casing.
請求項3の発明に係るマイクロ波大電力用増幅装置は、前記複数個の大電力用増幅器に共通のフランジを有することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a microwave high power amplifying apparatus having a flange common to the plurality of high power amplifiers.
請求項4の発明に係るマイクロ波大電力用増幅装置は、位置決めピンにより前記長穴部に位置決めしたことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a microwave high power amplifying apparatus which is positioned in the elongated hole portion by a positioning pin.
請求項5の発明に係るマイクロ波大電力用増幅装置は、前記複数個の大電力用増幅器の合成損失及び温度上昇率に基づいて近接させたことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an amplifying apparatus for microwave high power, which is arranged close to each other based on a combined loss and a temperature increase rate of the plurality of high power amplifiers.
請求項1に係る発明によれば、入力RF信号の給電点を近似的に1つとしているので、4分の1波長整合回路が不要である。従って通常2回に分けて行う3合成が1回で済み、位相差が生じにくく合成損失やRFロスが軽減される。また電力の分配合成の毎に入力RF信号の4分の1波長で線路長をとる必要がなく、長手及び幅方向の回路寸法を小型することができる。従って出力電力差よりも位相差が合成損失に及ぼす影響が大きいので、チップごとの対応電力が異なる場合や大電力用増幅器のチップ選択肢の幅が狭い場合においても既存のチップを使用し所望の性能で設計可能あり、さらに回路構造をトリプレート誘電体基板で構成したことにより、筐体実装時の回路から筐体上部への漏れ電磁界の影響を防ぐために設けた空間を狭めて回路厚方向の回路寸法の減少させたことにより長手、幅及び回路厚方向の回路寸法小型化したマイクロ波大電力用増幅装置を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the feeding point of the input RF signal is approximately one, a quarter wavelength matching circuit is unnecessary. Therefore, three synthesis operations that are normally performed in two steps are only required once, and a phase difference hardly occurs, and synthesis loss and RF loss are reduced. Further, it is not necessary to set the line length at a quarter wavelength of the input RF signal every time power is distributed and combined, and the circuit dimensions in the longitudinal and width directions can be reduced. Therefore, the phase difference has a greater effect on the composite loss than the output power difference, so the desired performance can be achieved using the existing chip even when the corresponding power varies from chip to chip or when the range of chip options for high power amplifiers is narrow. In addition, the circuit structure is configured with a triplate dielectric substrate, so that the space provided in order to prevent the influence of leakage electromagnetic fields from the circuit when the housing is mounted to the top of the housing is narrowed in the circuit thickness direction. By reducing the circuit dimensions, it is possible to obtain an amplifying device for microwave high power in which the circuit dimensions in the longitudinal direction, width and circuit thickness direction are reduced.
請求項2に係る発明によれば、チップを実装しているフランジを筐体に固着したことにより、チップから発生する熱を筐体から冷却器へと効率よく伝導させることができるので、熱による位相差が生じにくいマイクロ波大電力用増幅装置を得ることができる。
According to the invention of
請求項3に係る発明によれば、チップ毎に設けていたフランジを共通の1つのフランジにすることにより、筐体実装の際にネジなどの部品点数が減じることができ、チップ間隔や配置の再現性や自由度が広がったマイクロ波大電力用増幅装置を得ることができる。 According to the invention of claim 3, by using a common flange for each chip, the number of parts such as screws can be reduced when mounting the housing, and the chip spacing and arrangement can be reduced. An amplifying apparatus for high-power microwave can be obtained with wide reproducibility and flexibility.
請求項4に係る発明によれば、位置決めピンにより前記長穴部に複数の大電力用増幅器の位置決めしたことにより、固定方法がネジ止めに比べて取付け位置の精度及び再現性や自由度が向上したマイクロ波大電力用増幅装置を得ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since a plurality of high power amplifiers are positioned in the elongated hole portion by the positioning pins, the fixing method is improved in accuracy, reproducibility, and flexibility of the mounting position compared to screwing. Thus, an amplifying apparatus for microwave high power can be obtained.
請求項5に係る発明によれば、合成損失及び温度上昇率に基づいてチップを配置したことにより、3合成以上の回路での隣り合うチップ間の熱の重なりが引き起こす両端のチップと内部のチップの温度差がなく、チップを通過するRF信号はチップが等通過位相であるので位相差が生じない。またチップ間隔の上限が合成損失の最悪値以下にしているので合成による位相差も軽減したマイクロ波大電力用増幅装置を得ることができる。
According to the invention of
実施例1.
以下、この発明の実施例1及び5について図1乃至4及び7を用いて説明する。図1乃至4は、実施例1及び5によるマイクロ波大電力用増幅装置の回路構成図であり、図1において1は大電力用増幅器、2は誘電体基板、3は入出力整合回路(内層)パターン、4はネジである。図2は、図1のA‐A´の断面図であり、図2において5,6,7は導体、8,9は誘電体、10は筐体、11は冷却器である。図3は、図1のB‐B´の断面図であり、図3において12は大電力用増幅器のチップであり内部にダイボンドされている。図4おいて14は内層RFパターン部に切り欠かれたトリプレート誘電体基板である。図7において横軸は位相差で、縦軸は合成損失を示し、グラフの線は上から順に分配合成の電力差3,2,1,0dBの位相差による合成損失を表している。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
Example 1.
3つの大電力用増幅器1は個々のリード部が切りかかれた誘電体基板2の入出力整合回路(内層)パターン3に接続され、リード部間隔はX1の距離で設けて取付け固定はネジ4によって行う(図2)。導体5の1層目は接地導体のパターンを有し、その導体5と誘電体8は、リード部取付け部分が切り欠かれており、トリプレート整合基板を構成する。大電力用増幅器1のリード部は導体6のRFパターンに接続される。導体7は接地導体のパターンを有し、筐体10に接触している。この筐体10の下に設置されて大電力用増幅器を冷却する冷却器11である(図3)。また図4のようにトリプレート整合基板には、トリプレート誘電体基板14のように内層RFパターン部にインピーダンス調整用島パターン持つ、切り欠かれた基板を用いてもよい。
Three
大電力用増幅器1の取付け位置X1は、図3に示すように左項は大電力用増幅器のチップ12の位置が近接すると中央の大電力用増幅器のチップ温度が外側の大電力増幅器の温度に比べて上昇し、大電力用増幅器1の内、外側のチップと内側のチップが等通過位相ではなくなり位相差が生じる。図3において大電力用増幅器1の幅をw、大電力用増幅器1のフランジ厚みをt1、筐体10の厚みをt2、冷却器11は十分冷却されるとし、チップ12の端から45°で熱が拡散するとした場合の延長線が筐体厚の底辺と交わるまでの距離をX2とすると、
Mounting position X 1 of the
取付け位置X1の最小値は、 The minimum value of the mounting position X 1 is
つまり2(t1+t2)+w<X1で大電力用増幅器のチップ間隔を構成することで、熱の重なりによる中央の大電力用増幅器の温度差を回避して大電力用増幅器の等通過位相を維持できるので、温度差による位相差から生じる合成損失を低減できる。 That is, by configuring the chip interval of the high power amplifier by 2 (t 1 + t 2 ) + w <X 1 , the temperature difference of the central high power amplifier due to heat overlap is avoided, and the high power amplifier is Since the equi-pass phase can be maintained, the composite loss caused by the phase difference due to the temperature difference can be reduced.
しかし取付け位置X1の値が大きくなり、使用周波数の波長λgに比べて十分小さくない値になると、3合成は給電点が近似的に1つではなくなり、合成損失が大きくなる。一般的に位相関係は図7で表わされ、合成損失の最悪値は従来の技術と同じく0.4dB程度で、位相差Δφ1=36°に相当する。そのときの合成損失は給電点が近似的に1つであるので、従来に比べると1回分の合成損失が少なくなる。つまり取付け位置X1の最大値はX1<λg/10となる。上記の条件から取付け位置X1は2(t1+t2)+w<X1<λg/10の範囲で設計する必要がある。 But the value of the mounting position X 1 increases and becomes sufficiently not smaller value than the wavelength lambda g of the used frequency, 3 synthesis feeding point is not one approximately, synthesized loss increases. In general, the phase relationship is represented in FIG. 7, and the worst value of the combined loss is about 0.4 dB as in the prior art, and corresponds to the phase difference Δφ 1 = 36 °. Since the combined loss at that time is approximately one feeding point, the combined loss for one time is reduced as compared with the conventional case. That maximum value of the mounting position X 1 is the X 1 <λ g / 10. From the above conditions, the mounting position X 1 needs to be designed in the range of 2 (t 1 + t 2 ) + w <X 1 <λ g / 10.
次に動作について説明する。入力RF信号が入力整合回路パターンにおいて、それぞれのRF信号がリード部によって3分割されるが、大電力用増幅器1の取付け位置X1が2(t1+t2)+w<X1<λg/10の間隔で取付けられているので、その間隔が使用周波数の10分の1以下と小さく、回路を分布定数的取り扱いから集中定数的に取り扱いにでき4分の1波長の線路長をとり整合する必要がなくなる。また先に説明したように大電力用増幅器1の同士の放熱による温度差から生じる位相差も抑えられているため、3つの大電力用増幅器1に接続されて増幅された後に入力側と同じく出力整合回路パターンへのリード部を経由して増幅されたRF信号が取り出される。
Next, the operation will be described. In the input matching circuit pattern of the input RF signal, each RF signal is divided into three by the lead portion, but the attachment position X1 of the high power amplifier 1 is 2 (t 1 + t 2 ) + w <X 1 <λ g / 10 intervals, so the interval is as small as 1/10 or less of the operating frequency, and the circuit can be handled from a distributed constant to a lumped constant. There is no need to do it. Further, as described above, since the phase difference caused by the temperature difference due to heat radiation between the
実施例2.
この発明の実施例2について説明する。実施例2は、について図1乃至4を用いて説明する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。構成は、実施例1のマイクロ波大電力用増幅装置における大電力用増幅器1を筐体に固着したものである。
Example 2
A second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted. The configuration is such that the high-
実施例3.
この発明の実施例3について図5を用いて説明する。図5において13は共通フランジである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。構成は、実施例1のマイクロ波大電力用増幅装置における3つの大電力用増幅器1のフランジを1つの共通フランジにしたものである。
Example 3
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, 13 is a common flange. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted. The configuration is such that the flanges of the three
実施例4.
この発明の実施例4について図6を用いて説明する。図6は、実施例4によるマイクロ波大電力用増幅装置の回路構成図であり、図6において16は位置決めピンである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。構成は、実施例1のマイクロ波大電力用増幅装置における大電力用増幅器1の固定方法をネジから位置決めピンにより、固定したものである。
Example 4
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the microwave high-power amplifier according to the fourth embodiment. In FIG. 6,
1…大電力用増幅器 2…誘電体基板 3a,3b…入出力整合回路パターン 4…ネジ5,6,7…導体 8,9…誘電体 10…筐体 11…冷却器 12…チップ
13…共通フランジ 14…トリプレート誘電体基板 15…調整用島パターン
16…位置決めピン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The microwave high power amplifier according to claim 1, wherein the plurality of high power amplifiers are arranged close to each other based on a combined loss and a temperature rise rate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003393462A JP2005159598A (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Microwave high power amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003393462A JP2005159598A (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Microwave high power amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005159598A true JP2005159598A (en) | 2005-06-16 |
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ID=34719816
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017501662A (en) * | 2014-01-06 | 2017-01-12 | ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド | Doherty power amplifier, communication device, and system |
CN111865235A (en) * | 2020-06-30 | 2020-10-30 | 成都四威功率电子科技有限公司 | Embedded high-power microwave functional module |
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2003
- 2003-11-25 JP JP2003393462A patent/JP2005159598A/en active Pending
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US9876474B2 (en) | 2014-01-06 | 2018-01-23 | Huawei Technologies Co., Ltd | Doherty power amplifier, communications device, and system |
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