TWM583628U - 具有放大器連接器之空間功率組合裝置 - Google Patents
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Abstract
本新型揭示具有放大器連接器之空間功率組合裝置。一空間功率組合裝置結構包括一板，該板包括：一第一面；一第二面，該第二面與該第一面對置；一外表面，該外表面處於該第一面與該第二面之間；以及複數個放大器連接器，該複數個放大器連接器可在該外表面處接近。一波導總成在該第一面處耦合至該板，該波導總成包括：一內部殼體，該內部殼體包括複數個天線信號導體；以及一外部殼體，該外部殼體包括複數個天線接地導體。一同軸波導區段耦合至該波導總成。該複數個放大器連接器可徑向地配置在該板中。複數個放大器模組在該外表面上且耦合至該複數個放大器連接器中之對應放大器連接器。
Description
本新型大體上係關於一種空間功率組合裝置，且特定而言係關於一種具有放大器連接器之空間功率組合裝置。
諸如Qorvo® Spatium®空間功率組合裝置之空間功率組合裝置係用於商業及國防通信、雷達、電子戰、衛星以及各種其他通信系統中之寬頻射頻功率放大。空間功率組合技術係藉由組合來自多個放大器之寬頻信號以提供具有高效率及操作頻率之輸出功率來實施。空間功率組合裝置之一個實例利用形成同軸波導之複數個固態放大器總成來放大電磁信號。每一放大器總成可包括一輸入天線結構、一放大器及一輸出天線結構。當放大器總成經組合以形成同軸波導時，輸入天線可形成輸入反極天線陣列，且輸出天線可形成輸出反極天線陣列。
在操作中，電磁信號經由輸入埠傳遞至空間功率組合裝置之輸入同軸波導區段。輸入同軸波導區段在輸入反極天線陣列上分配待分裂之電磁信號。放大器接收分裂之信號，然後相應地在輸出反極天線陣列上傳輸放大之分裂信號。輸出反極天線陣列及輸出同軸波導區段組合放大之分裂信號以形成放大之電磁信號，該放大之電磁信號經傳遞至空間功率組合裝置之輸出埠。
用於習知空間功率組合裝置之天線通常包括安置於諸如印刷電路板之基板之相對側上的金屬天線信號導體及金屬天線接地導體。印刷電路板為天線信號導體及天線接地導體提供所要之形狀因數及機械支撐；然而，印刷電路板在較高頻率下會變得損耗愈來愈大，由此限制天線之組合效率及可獲得的輸出功率。
用於習知空間功率組合裝置之放大器通常位於複數個放大器總成中之每一放大器總成內的輸入天線結構與輸出天線結構之間。當複數個放大器總成係同軸地配置時，放大器因此徑向地配置於空間功率組合裝置內。此組態使單獨放大器沿著多個信號路徑中之每一者定位，使得傳入信號可被分裂、由平行之多個放大器放大，然後被組合。然而，典型組態之輸出功率及效率可具有與放大器之熱能力有關的極限。隨著放大器之操作溫度升高，效率會降低且由此限制輸出功率。
本新型係關於空間功率組合裝置，且特定而言係關於具有放大器連接器之空間功率組合裝置。例示性空間功率組合裝置可具有提高之效率及較高的總輸出功率。
就此而言，在一個態樣中，一種空間功率組合裝置結構包含一板，該板包含：一第一面；一第二面，該第二面與該第一面對置；一外表面，該外表面處於該第一面與該第二面之間；以及複數個放大器連接器，該複數個放大器連接器可在該外表面處接近。一波導總成在該第一面處耦合至該板，該波導總成包含：一內部殼體，該內部殼體包含複數個輸出天線信號導體；以及一外部殼體，該外部殼體包含複數個輸出天線接地導體。一輸出同軸波導區段耦合至一天線總成。該複數個放大器連接器可徑向地配置在該板中。該空間功率組合裝置可進一步包含複數個放大器模組，該複數個放大器模組在該外表面上且耦合至該複數個放大器連接器中之對應放大器連接器。在一些態樣中，該複數個輸出天線信號導體藉由空氣與該複數個輸出天線接地導體完全分開。該複數個輸出天線信號導體可與該複數個輸出天線接地導體指狀交叉。
在另一態樣中，一種空間功率組合裝置包含一板，該板包含：一第一面；一第二面，該第二面與該第一面對置；一外表面，該外表面處於該第一面與該第二面之間；以及複數個放大器連接器，該複數個放大器連接器可在該外表面處接近。複數個放大器模組耦合至該複數個放大器連接器中之對應放大器連接器。一輸入波導總成在該第一面處耦合至該板，且一輸出波導總成在該第二面處耦合至該板。在一些態樣中，該輸入波導總成包含：一輸入內部殼體，該輸入內部殼體包含複數個輸入天線信號導體；以及一輸入外部殼體，該輸入外部殼體包含複數個輸入天線接地導體。該複數個輸入天線信號導體可藉由空氣與該複數個輸入天線接地導體完全分開。在一些態樣中，該輸出波導總成包含：一輸出內部殼體，該輸出內部殼體包含複數個輸出天線信號導體；以及一輸出外部殼體，該輸出外部殼體包含複數個輸出天線接地導體。該複數個輸出天線信號導體可藉由空氣與該複數個輸出天線接地導體完全分開。
熟習此項技術者在結合隨附圖式閱讀較佳實施例之以下詳細描述之後將瞭解本新型之範疇且實現本新型之額外態樣。
下文所陳述之實施例表示使得熟習此項技術者能夠實踐該等實施例之必要資訊且說明實踐該等實施例之最佳模式。在閱讀根據隨附圖式之以下描述之後，熟習此項技術者將理解本新型之概念且將認識到本文中未特別說明的此等概念之應用。應理解，此等概念及應用在本新型及隨附申請專利範圍之範疇內。
將理解，儘管在本文中可以使用術語第一、第二等來描述各種元件，但是此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用於區分一個元件與另一個元件。舉例而言，在不背離本新型之範疇的情況下，第一元件可以被稱為第二元件，類似地，第二元件可以被稱為第一元件。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯的列出項目中的一或多個中之任一者及全部組合。
將理解，當諸如層、區域或基板之元件被稱為「在另一元件上」或延伸「至另一元件上」時，該元件能夠直接在另一元件上或直接延伸至另一元件上，或亦可存在介入元件。相比而言，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接延伸至另一元件上」時，不存在介入元件。同樣地，將理解，當諸如層、區域或基板之元件被稱為「在另一元件上方」或「在另一元件上方」延伸時，該元件能夠直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或亦可存在介入元件。相比而言，當元件被稱為「直接在另一元件上方」或「直接在另一元件上方」延伸時，不存在介入元件。亦將理解，當元件被稱為「連接」或「耦合」至另一元件時，該元件能夠直接連接或耦合至另一元件，或可存在介入元件。相比而言，當元件被稱為「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件。
在本文中可使用諸如「在……下方」或「在……之上」或「上部」或「下部」或「水平」或「垂直」之相對術語來描述如諸圖中所圖示的一個元件、層或區域與另一元件、層或區域的關係。將理解，此等術語及上文所論述之術語意欲涵蓋除了諸圖中所描繪之定向以外的裝置之不同定向。
本文中所使用之術語僅用於描述特定實施例之目的，而不意欲作為對本新型之限制。如本文中所使用，單數形式「一」及「該」意欲亦包括複數形式，除非上下文另有明確指示。將進一步理解，術語「包含」及/或「包括」在於本文中使用時規定一定特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。
除非另外規定，否則本文中所使用之所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與一般熟習此項技術者通常所理解之意義相同的意義。將進一步理解，本文中所使用之術語應被解譯為具有與所述術語在本說明書及相關領域之背景中的意義一致之意義，而非自理想化或過於正式之意義上解譯，除非本文中明確地如此規定。
本文中所揭示之態樣包括空間功率組合裝置，且特定而言具有放大器連接器之空間功率組合裝置。例示性空間功率組合裝置具有經改良之熱能力，以及提高之效率及總輸出功率。
該等實施例特別適合於以微波頻率操作之空間功率組合裝置，以非限制性實例說明，微波頻率諸如介於約300百萬赫(MHz) (100公分(cm)波長)與300十億赫 (GHz) (0.1 cm波長)之間的能量。另外，實施例可包含延伸超出微波頻率之操作頻率範圍。空間功率組合裝置可在一或多個一般雷達頻帶內操作，該一或多個一般雷達頻帶包括但不限於S頻帶、C頻帶、X頻帶、Ku頻帶、K頻帶、Ka頻帶以及Q頻帶。在一些實施例中，以非限制性實例說明，操作頻率範圍包括2 GHz至20 GHz之操作頻寬擴展。在其他實施例中，操作頻率範圍包括4 GHz至41 GHz之操作頻寬擴展。在另外其他實施例中，操作頻率範圍包括40 GHz及更高之頻率，諸如2 GHz至400 GHz、20 GHz至120 GHz、40 GHz及400 GHz以及70 GHz至400 GHz之操作頻率範圍。因此，如本文中所描述之空間功率組合裝置可經組態以傳輸在微波頻率範圍中及更高頻率之電磁信號。
空間功率組合裝置通常包括複數個信號路徑，該複數個信號路徑包括連接至一輸出中心波導之一輸出天線結構之一放大器。該輸出天線結構可包含藉由空氣完全分開之一輸出天線接地導體及一輸出天線信號導體。一輸出同軸波導可經組態以同時組合來自該輸出天線結構之放大信號。每一信號路徑可進一步包含一輸入天線結構，其中每一輸入天線結構包含藉由空氣完全分開之一輸入天線接地導體及一輸入天線信號導體。一輸入同軸波導可經組態以將信號同時提供至每一輸入天線結構。該複數個信號路徑可圍繞一中心軸線同軸地配置。因此，空間功率組合裝置可經組態以分裂、放大且組合電磁信號。藉由空氣將該等天線接地導體與該等天線信號導體分開消除印刷電路板上之習知天線之任何損耗材料，且尤其利於具有針對超寬頻微波操作之大小的天線結構之空間功率組合裝置。
隨著放大器之操作溫度升高，例如在高功率應用中，效率可降低且由此限制總輸出功率。就此而言，本文中所描述之空間功率組合裝置包括具有經改良之熱能力的放大器。在一些實施例中，一天線結構耦合至一板且電連接至在該板內之一放大器連接器。該放大器連接器之另一末端可在一放大器或一放大器模組連接所在的該板之一外表面處接近。因此，該放大器可與中心波導熱分離或在中心波導外，但藉由該放大器連接器而仍連接至中心波導。在此組態中，該放大器可更接近一散熱器而定位，該散熱器在中心波導及空間功率組合裝置之天線結構外。在另外組態中，一導熱結構可組態在該放大器與該板之間，以提供另外的散熱。該導熱結構可為針對流體冷卻組態之固體材料或中空結構。在一些態樣中，該導熱結構熱耦合至該散熱器。
因此，例示性空間功率組合裝置具有提高之效率及較高總輸出功率。就此而言，圖1A係根據一些實施例之空間功率組合裝置結構10之部分分解透視圖。空間功率組合裝置結構10包括一輸出埠12、一輸出同軸波導區段14、一輸出中心波導區段16以及一板18。電氣地，輸出同軸波導區段14提供輸出中心波導區段16之阻抗Z
c與輸出埠12之阻抗Z
p2的寬頻阻抗匹配。輸出埠12可包含現場可替換超小型A (Subminiature A；SMA)連接器。在其他實施例中，輸出埠12可包含超級SMA連接器、N型連接器、K型連接器、WR28連接器、其他波導同軸之過渡連接器，或任何其他合適連接器。板18包括第一面20、與第一面20對置之第二面22及處於第一面20與第二面22之間的外表面24。輸出中心波導區段16在第一面20處耦合至板18。輸出同軸波導區段14、輸出中心波導區段16及板18可包含導熱金屬，諸如鋁或其合金。
板18進一步包括可在外表面24接近之複數個放大器連接器26。在一些實施例中，複數個放大器連接器26徑向地配置在板18中。複數個放大器連接器26可為任何類型之射頻(Radio Frequency；RF)連接器，尤其包括SMP及BMB連接器。在圖1A中，單一放大器模組28圖示為在板18之上，有箭頭指向對應放大器連接器26。在組裝之後，放大器模組28組態在板18的外表面24上，且耦合至對應放大器連接器26。應理解，空間功率組合裝置結構10可包括複數個放大器模組28，該複數個放大器模組在外表面24上且耦合至複數個放大器連接器26中之對應放大器連接器26。
放大器模組28可包含一單片微波積體電路(Monolithic Microwave Integrated Circuit；MMIC)放大器。MMIC可為固態氮化鎵(GaN)為主之MMIC。GaN MMIC裝置提供高功率密度及頻寬，且空間功率組合裝置可在單個步驟中有效率地組合來自複數個GaN MMIC之功率。每一放大器模組28經組態以將放大信號之至少一部分提供至對應放大器連接器26。輸出中心波導區段16及輸出同軸波導區段14經組態以同時接收來自複數個放大器連接器26之放大信號。
應理解，在結構上，空間功率組合裝置之輸入側可實質上映射輸出側。因此，藉由用術語「輸入」替換術語「輸出」，空間功率組合裝置結構10之以上描述亦可適用於空間功率組合裝置之輸入側。在操作中，輸入側經組態以接收及分裂信號以用於放大，而輸出側經組態以將放大信號組合成輸出信號。
圖1B係圖1A之空間功率組合裝置結構10之部分橫截面圖。輸出埠12可借助於一或多個螺釘30緊固至輸出同軸波導區段14，且輸出同軸波導區段14可借助於一或多個螺釘32緊固至輸出中心波導區段16，儘管可使用其他機械扣接技術。輸出同軸波導區段14包括輸出內部導體34及輸出外部導體36。輸出內部導體34的外部表面及輸出外部導體36的內部表面具有逐漸變化之剖面，該等剖面經組態以將輸出埠12與輸出中心波導區段16之阻抗失配減至最小。輸出中心波導區段16包括：輸出內部殼體38，該輸出內部殼體包括複數個輸出天線信號導體40；以及輸出外部殼體42，該輸出外部殼體包括複數個輸出天線接地導體44。輸出中心波導區段16耦合至板18之第一面20，且可借助於一或多個螺釘46緊固至板18，儘管可使用其他機械扣接技術。輸出內部殼體38可包括用於收納一或多個螺釘32之中心空腔48。板18進一步包含第二面22、外表面24及複數個放大器連接器26，如先前所描述。每一放大器連接器26位於板18中之複數個開口50中的對應開口內。
每一放大器連接器26可以多種方式耦合至對應開口50，該等方式包括但不限於螺紋或旋入式連接及卡扣配合或壓入配合連接。如先前所描述，每一放大器連接器26可在外表面24接近以用於與對應放大器模組28 (圖1A)耦合。每一放大器連接器26在板18之內表面52暴露。每一輸出天線信號導體40包含輸出信號連接器54，該輸出信號連接器在內表面52電連接至對應放大器連接器26。以此方式，每一放大器模組28 (圖1A)借助於對應放大器連接器26電耦合至對應的輸出天線信號導體40。在一些實施例中，在沒有介入波導之情況下，輸出天線信號導體40耦合至對應放大器連接器26。在其他實施例中，輸出天線信號導體40可直接耦合至對應放大器連接器26。
圖2A係圖1B之輸出內部殼體38之透視圖。如先前所描述，輸出內部殼體38包含複數個輸出天線信號導體40及複數個輸出信號連接器54。在一些實施例中，複數個輸出天線信號導體40及複數個輸出信號連接器54與輸出內部殼體38成一整體單一組件。輸出內部殼體38包含第一端面56，該第一端面經組態以借助於螺釘孔58與板18 (圖1B)耦合，儘管其他機械附接技術係可能的。圖2B係輸出內部殼體38之不同透視圖。輸出內部殼體38包含第二端面60，該第二端面經組態以與輸出同軸波導區段14 (圖1B)耦合，且特定而言，第二端面60經組態以與輸出內部導體34 (圖1B)耦合。輸出內部殼體38可包含導熱金屬，諸如鋁或其合金。應理解，在結構上，空間功率組合裝置之輸入側可實質上映射輸出側。因此，藉由用術語「輸入」替換術語「輸出」，輸出內部殼體38之以上描述亦適用於空間功率組合裝置之輸入內部殼體。
圖3A係圖1B之輸出外部殼體42之透視圖。如先前所描述，輸出外部殼體42包含複數個輸出天線接地導體44。在一些實施例中，複數個輸出天線接地導體44與輸出外部殼體42成一整體單一組件。輸出外部殼體42包含第一端面62及第二端面64。第一端面62經組態以借助於螺釘孔66與板18 (圖1B)耦合，儘管其他機械附接技術係可能的。輸出外部殼體42進一步包含內開口68，且複數個輸出天線接地導體44在內開口68內突出。圖3B係自第二端面64看的輸出外部殼體42之端視圖。複數個輸出天線接地導體44徑向地配置在內開口68內。第二端面64經組態以借助於螺釘孔70與輸出同軸波導區段14 (圖1B)耦合，儘管其他機械附接技術係可能的。特定而言，第二端面64經組態以與輸出外部導體36 (圖1B)耦合。輸出外部殼體42可包含導熱金屬，諸如鋁或其合金。應理解，在結構上，空間功率組合裝置之輸入側可實質上映射輸出側。因此，藉由用術語「輸入」替換術語「輸出」，輸出外部殼體42之以上描述亦適用於空間功率組合裝置之輸入外部殼體。
圖4A係圖1B之板18之透視圖。如先前所描述，板18包括第一面20、與第一面20對置之第二面22、處於第一面20與第二面22之間的外表面24以及複數個開口50。板18進一步包含徑向地配置在板18內之複數個板導體72。複數個開口50係自外表面24延伸至板18內之位置的通孔，該等位置位於複數個板導體72之間。第一面20經組態以與輸出內部殼體38 (圖2A)及輸出外部殼體42 (圖3A)兩者耦合。當耦合時，複數個輸出信號連接器54 (圖2A)組態在複數個板導體72之間，以與複數個開口50對準。複數個輸出天線接地導體44 (圖3A)與複數個板導體72對準。圖4B係自第二面22看的圖1B之板18之透視圖。各種孔74經組態用於與輸出內部殼體38 (圖2A)及輸出外部殼體42 (圖3A)之機械附接。板18可包含導熱金屬，諸如鋁或其合金。
圖5A係根據一些實施例之空間功率組合裝置結構76之透視圖。組裝後之空間功率組合裝置結構76包括先前所描述之板18、輸出內部殼體38及輸出外部殼體42。當組裝時，輸出內部殼體38組態在輸出外部殼體42內，且輸出內部殼體38及輸出外部殼體42兩者耦合至板18。圖5B係沿著圖5A之空間功率組合裝置結構76的剖面線I-I截取之橫截面的透視圖。輸出內部殼體38包含複數個輸出天線信號導體40，且輸出外部殼體42包含複數個輸出天線接地導體44。圖5C係沿著圖5A之空間功率組合裝置結構76的剖面線II-II截取之橫截面的透視圖，剖面線II-II比剖面線I-I更接近板18。在輸出內部殼體38與輸出外部殼體42之間，複數個輸出天線信號導體40及複數個輸出天線接地導體44朝向彼此更接近地延伸。圖5D係沿著圖5A之空間功率組合裝置結構76的剖面線III-III截取之橫截面的透視圖，剖面線III-III比剖面線II-II更接近板18。在輸出內部殼體38與輸出外部殼體42之間，複數個輸出天線信號導體40及複數個輸出天線接地導體44朝向彼此更接近地延伸。顯然，複數個輸出天線信號導體40與複數個輸出天線接地導體44係藉由空氣分開。此外，複數個輸出天線信號導體40與複數個輸出天線接地導體44徑向地交替。在另外實施例中，複數個輸出天線信號導體40以相等距離與複數個輸出天線接地導體44徑向地交替。此改進製造公差，此係因為微小的置放偏差將不太可能導致複數個輸出天線信號導體40與複數個輸出天線接地導體44之間的短路。圖5E係沿著圖5A之空間功率組合裝置結構76的剖面線IV-IV截取之橫截面的透視圖，該剖面線與板18之第一面20對準。複數個板導體72係可見的，且輸出內部殼體38之複數個輸出天線信號導體40組態在複數個板導體72之間，以與複數個開口50對準。
如剖面線I-I、II-II、III-III以及IV-IV (圖5A)所表示，複數個輸出天線信號導體40及複數個輸出天線接地導體44經組態以隨著該等導體朝向板18延伸而逐漸變得彼此更接近。複數個輸出天線信號導體40及複數個輸出天線接地導體44形成一輸出天線結構，該輸出天線結構經組態以同時接收放大信號之部分。在一些實施例中，複數個輸出天線信號導體40藉由空氣與複數個輸出天線接地導體44分開，而在另外實施例中，複數個輸出天線信號導體40藉由空氣與複數個輸出天線接地導體44完全分開。可藉由用金屬形成複數個輸出天線信號導體40及複數個輸出天線接地導體44來實現此情況，該金屬足夠厚而不需要支撐基板，諸如印刷電路板。在一些實施例中，該金屬可包含與輸出內部殼體38及輸出外部殼體42相同之金屬。該金屬可包含例如鋁或其合金。因此，消除了印刷電路板上之習知天線結構之任何損耗材料。此亦提供針對先前不可達成之較高頻率範圍縮小天線設計的能力，且在其他優點中，空間功率組合裝置可包括具有針對超寬頻微波操作之大小的天線結構。
圖6係根據一些實施例之空間功率組合裝置之散射參數曲線(S參數)。特定而言，圖6示範如先前所描述之空間功率組合裝置，該空間功率組合裝置經組態具有2 GHz至20 GHz之操作頻率範圍。在GHz頻率範圍中按分貝(dB)來繪製S參數量值。回波損耗或S1,1係有多少功率自天線結構反射之指示。對於S1,1等於0 dB情況下之頻率，則來自信號之實質上全部功率被反射。插入損耗或S2,1係有多少功率由天線結構轉移之指示。對於S2,1等於0 dB情況下之頻率，則來自信號之實質上全部功率被轉移。顯然，S1,1線在2 GHz與20 GHz之間圍繞-20 dB，而S2,1線在2 GHz與20 GHz之間圍繞0 dB。因此，空間功率組合裝置在預期2 GHz至20 GHz操作頻率範圍上具有良好的組合效率。
一些實施例係關於一空間功率組合裝置，該空間功率組合裝置經組態以接收一信號，且隨後將該信號分裂、放大且組合以提供一放大輸出信號。就此而言，圖7A係根據一些實施例之空間功率組合裝置78之透視圖。空間功率組合裝置78包括類似於圖1A及圖1B之先前所述空間功率組合裝置結構10的輸入埠80、輸入同軸波導區段82、輸入中心波導區段84、輸出中心波導區段86、輸出同軸波導區段88以及輸出埠90。空間功率組合裝置78進一步包括板區段92及圍繞板區段92徑向地配置之複數個放大器模組94。複數個放大器模組94包括複數個開口96中之對應開口。放大器可安裝在開口96中，且經由對應放大器模組94電耦合至空間功率組合裝置78。可覆蓋複數個開口96。在一些實施例中，放大器包含固態GaN為主之MMIC。
圖7B係圖7A之空間功率組合裝置78之部分橫截面圖。板區段92包含第一面98、與第一面98對置之第二面100、處於第一面98與第二面100之間的外表面102以及可在外表面102接近之複數個放大器連接器104。複數個放大器模組94耦合至對應對的複數個放大器連接器104。輸入中心波導區段84在第一面98處耦合至板區段92，且輸出中心波導區段86在第二面100處耦合至板區段92。輸入同軸波導區段82耦合至輸入中心波導區段84，且經組態以將一信號同時提供至輸入中心波導區段84及複數個放大器連接器104。輸出埠80耦合至輸入同軸波導區段82。輸出同軸波導區段88耦合至輸出中心波導區段86，且經組態以同時接收來自輸出中心波導區段86及複數個放大器連接器104之放大信號。輸出埠90耦合至輸出同軸波導區段88。
輸入中心波導區段84包括：輸入內部殼體106，該輸入內部殼體包括複數個輸入天線信號導體108；以及輸入外部殼體110，該輸入外部殼體包括複數個輸入天線接地導體112。如先前所描述，複數個輸入天線信號導體108藉由空氣與複數個輸入天線接地導體112分開。複數個輸入天線信號導體108與輸入內部殼體106成一整體單一組件，且複數個輸入天線接地導體112與輸入外部殼體110成一整體單一組件。
輸出中心波導區段86包括：輸出內部殼體114，該輸出內部殼體包括複數個輸出天線信號導體116；以及輸出外部殼體118，該輸出外部殼體包括複數個輸出天線接地導體120。如先前所描述，複數個輸出天線信號導體116藉由空氣與複數個輸出天線接地導體120分開。複數個輸出天線信號導體116與輸出內部殼體114成一整體單一組件，且該複數個輸出天線接地導體120與輸出外部殼體118成一整體單一組件。
在一些實施例中，板區段92包含第一板92a及第二板92b。第一板92a耦合至輸入中心波導區段84，且第二板92b耦合至輸出中心波導區段86。第一板92a及第二板92b包含複數個放大器連接器104。每一放大器模組94連接至第一板92a及第二板92b中之每一者中的對應放大器連接器104。
第一板92a及第二板92b可形成空腔122。在一些實施例中，空腔122可包含開放空間，而在其他實施例中，空腔122可充滿導熱介質，諸如導熱流體或凝膠，該介質幫助耗散由空間功率組合裝置78產生之熱量。例示性導熱介質包括乙二醇、乙醇及聚α烯烴(PAO)。在其他實施例中，板區段92包含不具空腔122之單一板。就此而言，板區段92包含處於第一面98與第二面100之間的一連續固體材料，且無空腔122形成。該連續固體材料可具有良好熱導率以幫助耗散由空間功率組合裝置78產生之熱。該連續固體材料可包含例如鋁或其合金。
在一些實施例中，導熱結構124可組態在複數個放大器模組94與板區段92之間，以進一步提供散熱。導熱結構124係圍繞板區段92徑向地配置，且複數個放大器模組94係圍繞導熱結構124徑向地配置。在一些實施例中，導熱結構124包含固體材料，諸如鋁或其合金。在其他實施例中，導熱結構124包含經組態用於流體冷卻之一或多個通道124a。一或多個通道124a在導熱結構124內徑向地延伸，且可包含封閉式系統或開放式系統。開放式系統可包括用於使流體在導熱結構124內循環的外部橫或其他技術。在一些實施例中，空間功率組合裝置78經組態以與外部散熱器耦合，且導熱結構124熱耦合至該外部散熱器，以提供自空間功率組合裝置78散熱之路徑。
圖7A之複數個開口96在圖7B中被覆蓋，且放大器126係組態在每一放大器模組94內。在操作中，輸入信號128經由輸出埠80進入，且經由輸入同軸波導區段82及輸入中心波導區段84傳播，該輸入信號在該等波導區段中同時提供至複數個放大器模組94。輸出中心波導區段86及輸出同軸波導區段88同時接收來自複數個放大器模組94之放大信號128
AMP之部分。放大信號128
AMP經由輸出埠90退出。如所描述，複數個放大器模組94與輸入中心波導區段84及輸出中心波導區段86間隔分開。因此，複數個放大器模組94具有經改良熱能力，該等經改良熱能力允許空間功率組合裝置78以提高之效率及較高的總輸出功率在較高溫度下操作。
熟習此項技術者將認識到對本新型之較佳實施例之改良及修改。所有此等改良及修改被視為本文中所揭示之概念及隨後的申請專利範圍之範疇內。
10‧‧‧空間功率組合裝置結構
12‧‧‧輸出埠
14‧‧‧輸出同軸波導區段
16‧‧‧輸出中心波導區段
18‧‧‧板
20‧‧‧第一面
22‧‧‧第二面
24‧‧‧外表面
26‧‧‧放大器連接器
28‧‧‧放大器模組
30‧‧‧螺釘
32‧‧‧螺釘
34‧‧‧輸出內部導體
36‧‧‧輸出外部導體
38‧‧‧輸出內部殼體
40‧‧‧輸出天線信號導體
42‧‧‧輸出外部殼體
44‧‧‧輸出天線接地導體
46‧‧‧螺釘
48‧‧‧中心孔腔
50‧‧‧開口
52‧‧‧內表面
54‧‧‧輸出信號連接器
56‧‧‧第一端面
58‧‧‧螺釘孔
60‧‧‧第二端面
62‧‧‧第一端面
64‧‧‧第二端面
66‧‧‧螺釘孔
68‧‧‧內開口
70‧‧‧螺釘孔
72‧‧‧板導體
74‧‧‧孔
76‧‧‧空間功率組合裝置結構
I-I‧‧‧剖面線
II-II‧‧‧剖面線
III-III‧‧‧剖面線
IV-IV‧‧‧剖面線
78‧‧‧空間功率組合裝置
80‧‧‧輸入埠
82‧‧‧輸入同軸波導區段
84‧‧‧輸入中心波導區段
86‧‧‧輸出中心波導區段
88‧‧‧輸出同軸波導區段
90‧‧‧輸出埠
92‧‧‧板區段
92a‧‧‧第一板
92b‧‧‧第二板
94‧‧‧放大器模組
96‧‧‧開口
98‧‧‧第一面
100‧‧‧第二面
102‧‧‧外表面
104‧‧‧放大器連接器
106‧‧‧輸入內部殼體
108‧‧‧輸入天線信號導體
110‧‧‧輸入外部殼體
112‧‧‧輸入天線接地導體
114‧‧‧輸出內部殼體
116‧‧‧輸出天線信號導體
118‧‧‧輸出外部殼體
120‧‧‧輸出天線接地導體
122‧‧‧空腔
124‧‧‧導熱結構
124a‧‧‧通道
126‧‧‧放大器
128‧‧‧輸入信號
128AMP‧‧‧放大信號
12‧‧‧輸出埠
14‧‧‧輸出同軸波導區段
16‧‧‧輸出中心波導區段
18‧‧‧板
20‧‧‧第一面
22‧‧‧第二面
24‧‧‧外表面
26‧‧‧放大器連接器
28‧‧‧放大器模組
30‧‧‧螺釘
32‧‧‧螺釘
34‧‧‧輸出內部導體
36‧‧‧輸出外部導體
38‧‧‧輸出內部殼體
40‧‧‧輸出天線信號導體
42‧‧‧輸出外部殼體
44‧‧‧輸出天線接地導體
46‧‧‧螺釘
48‧‧‧中心孔腔
50‧‧‧開口
52‧‧‧內表面
54‧‧‧輸出信號連接器
56‧‧‧第一端面
58‧‧‧螺釘孔
60‧‧‧第二端面
62‧‧‧第一端面
64‧‧‧第二端面
66‧‧‧螺釘孔
68‧‧‧內開口
70‧‧‧螺釘孔
72‧‧‧板導體
74‧‧‧孔
76‧‧‧空間功率組合裝置結構
I-I‧‧‧剖面線
II-II‧‧‧剖面線
III-III‧‧‧剖面線
IV-IV‧‧‧剖面線
78‧‧‧空間功率組合裝置
80‧‧‧輸入埠
82‧‧‧輸入同軸波導區段
84‧‧‧輸入中心波導區段
86‧‧‧輸出中心波導區段
88‧‧‧輸出同軸波導區段
90‧‧‧輸出埠
92‧‧‧板區段
92a‧‧‧第一板
92b‧‧‧第二板
94‧‧‧放大器模組
96‧‧‧開口
98‧‧‧第一面
100‧‧‧第二面
102‧‧‧外表面
104‧‧‧放大器連接器
106‧‧‧輸入內部殼體
108‧‧‧輸入天線信號導體
110‧‧‧輸入外部殼體
112‧‧‧輸入天線接地導體
114‧‧‧輸出內部殼體
116‧‧‧輸出天線信號導體
118‧‧‧輸出外部殼體
120‧‧‧輸出天線接地導體
122‧‧‧空腔
124‧‧‧導熱結構
124a‧‧‧通道
126‧‧‧放大器
128‧‧‧輸入信號
128AMP‧‧‧放大信號
併入本說明書且形成本說明書之一部分的隨附圖式圖示本新型之幾個態樣，且與描述一起用以解釋本新型之原理。
圖1A係根據一些實施例之空間功率組合裝置結構之部分分解透視圖；
圖1B係圖1A之空間功率組合裝置結構之部分橫截面圖；
圖2A係圖1B之輸出內部殼體之透視圖；
圖2B係圖1B之輸出內部殼體之不同透視圖；
圖3A係圖1B之輸出外部殼體之透視圖；
圖3B係圖1B之輸出外部殼體之端視圖；
圖4A係圖1B之板之透視圖；
圖4B係圖1B之板之不同透視圖；
圖5A係根據一些實施例之空間功率組合裝置結構之透視圖；
圖5B係沿著圖5A之空間功率組合裝置結構之剖面線I-I截取的橫截面之透視圖；
圖5C係沿著圖5A之空間功率組合裝置結構之剖面線II-II截取的橫截面之透視圖；
圖5D係沿著圖5A之空間功率組合裝置結構之剖面線III-III截取的橫截面之透視圖；
圖5E係沿著圖5A之空間功率組合裝置結構之剖面線IV-IV截取的橫截面之透視圖；
圖6係根據一些實施例之空間功率組合裝置之散射參數曲線(S參數)；
圖7A係根據一些實施例之空間功率組合裝置之透視圖；並且
圖7B係圖7A之空間功率組合裝置之部分橫截面圖。
Claims (20)
- 一種空間功率組合裝置結構，其包含：
一板，該板包含：
一第一面；
一第二面，該第二面與該第一面對置；
一外表面，該外表面處於該第一面與該第二面之間；以及
複數個放大器連接器，該複數個放大器連接器可在該外表面處接近；
一輸出中心波導區段，該輸出中心波導區域在該第一面處耦合至該板，該輸出中心波導區段包含：
一輸出內部殼體，該輸出內部殼體包含複數個輸出天線信號導體；以及
一輸出外部殼體，該輸出外部殼體包含複數個輸出天線接地導體；以及
一輸出同軸波導區段，該輸出同軸波導區域耦合至該輸出中心波導區段。 - 如申請專利範圍第1項之空間功率組合裝置結構，其中該複數個放大器連接器徑向地配置在該板中。
- 如申請專利範圍第1項之空間功率組合裝置結構，其進一步包含複數個放大器模組，該複數個放大器模組在該外表面上且耦合至該複數個放大器連接器中之對應放大器連接器。
- 如申請專利範圍第3項之空間功率組合裝置結構，其中該複數個放大器模組中之每一放大器模組包含一單片微波積體電路(MMIC)放大器。
- 如申請專利範圍第1項之空間功率組合裝置結構，其中該複數個輸出天線信號導體中之每一輸出天線信號導體包含一輸出信號連接器，該輸出信號連接器電耦合至該複數個放大器連接器中之一對應放大器連接器。
- 如申請專利範圍第5項之空間功率組合裝置結構，其中該輸出信號連接器在該板之一內表面處電耦合至該對應放大器連接器。
- 如申請專利範圍第1項之空間功率組合裝置結構，其中該輸出中心波導區段及該輸出同軸波導區段經組態以同時接收來自該複數個放大器連接器之放大信號。
- 如申請專利範圍第1項之空間功率組合裝置結構，其中該複數個輸出天線信號導體藉由空氣與該複數個輸出天線接地導體分開。
- 如申請專利範圍第1項之空間功率組合裝置結構，其中該複數個輸出天線信號導體與該複數個輸出天線接地導體徑向地交替。
- 如申請專利範圍第9項之空間功率組合裝置結構，其中該複數個輸出天線信號導體以相等距離與該複數個輸出天線接地導體徑向地交替。
- 一種空間功率組合裝置，其包含：
一板區段，其包含：
一第一面；
一第二面，該第二面與該第一面對置；
一外表面，該外表面處於該第一面與該第二面之間；以及
複數個放大器連接器，該複數個放大器連接器可在該外表面處接近；
複數個放大器模組，該複數個放大器模組耦合至該複數個放大器連接器中之對應放大器連接器；
一輸入中心波導區段，該輸入中心波導區段在該第一面處耦合至該板區段；以及
一輸出中心波導區段，該輸出中心波導區段在該第二面處耦合至該板區段。 - 如申請專利範圍第11項之空間功率組合裝置，其中該輸入中心波導區段包含：
一輸入內部殼體，該輸入內部殼體包含複數個輸入天線信號導體；以及
一輸入外部殼體，該輸入外部殼體包含複數個輸入天線接地導體。 - 如申請專利範圍第12項之空間功率組合裝置，其中該複數個輸入天線信號導體藉由空氣與該複數個輸入天線接地導體分開。
- 如申請專利範圍第12項之空間功率組合裝置，其中該複數個輸入天線信號導體與該輸入內部殼體成一整體單一組件，且該複數個輸入天線接地導體與該輸入外部殼體成一整體單一組件。
- 如申請專利範圍第11項之空間功率組合裝置，其中該輸出中心波導區段包含：
一輸出內部殼體，該輸出內部殼體包含複數個輸出天線信號導體；以及
一輸出外部殼體，該輸出外部殼體包含複數個輸出天線接地導體。 - 如申請專利範圍第15項之空間功率組合裝置，其中該複數個輸出天線信號導體藉由空氣與該複數個輸出天線接地導體完全分開。
- 如申請專利範圍第15項之空間功率組合裝置，其中該複數個輸出天線信號導體與該輸出內部殼體成一整體單一組件，且該複數個輸出天線接地導體與該輸出外部殼體成一整體單一組件。
- 如申請專利範圍第11項之空間功率組合裝置，其進一步包含：
一輸入同軸波導，該輸入同軸波導經組態以將一信號同時提供至該輸入中心波導區段及該複數個放大器連接器；以及
一輸出同軸波導，該輸出同軸波導經組態以同時接收來自該輸出中心波導區段之放大信號。 - 如申請專利範圍第11項之空間功率組合裝置，其進一步包含一導熱結構，該導熱結構組態在該複數個放大器模組與該板區段之間。
- 如申請專利範圍第19項之空間功率組合裝置，其中該導熱結構包含：
一或多個通道；以及
在該一或多個通道中之一流體。
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|---|---|---|---|
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Families Citing this family (21)
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