功率合成模块和功率合成电路的制作方法

本实用新型实施例涉及功率合成领域，尤其涉及一种功率合成模块和功率合成电路。

背景技术：

随着微波技术的飞速发展，系统的功率要求越来越高，功率合成是实现大功率的有效方式。功率越大，系统合成规模越大，整机的可靠性会受到影响，同时会对器件的要求越来越高，如隔离器，环形器，功分器，合成器或滤波器等。传统的合成方式和合成技术会越来受到大功率合成的挑战，因此对于大功率合成情况下的功率合成技术研究很有必要。

通常采用多路合成的功率合成器实现功率合成，但相邻支路会相互影响，导致无法保证功率合成器的稳定性。

现有的提高功率合成器的稳定性的方法，具体如图1所示，在功率合成器的输出端口添加隔离器，起到隔离保护的作用。但输出端口输出的功率较大，从而需要大功率的隔离器适配该功率合成器。目前大功率的隔离器很难实现，而且体积大，笨重，不便于使用，同时还需要考虑散热等问题，不便于工程实现，可行性较差。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种功率合成模块和功率合成电路，可以提高功率合成系统的系统稳定性，降低隔离器的成本，从而降低功率合成系统的成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种功率合成模块，包括：包括至少两个隔离器和功率合成器；

所述隔离器的第一端作为所述功率合成模块的输入端，用于接收输入电路提供的输入信号，所述隔离器的第二端与所述功率合成器的输入端相连，所述隔离器用于隔离输入电路和输出电路，以及隔离不同输入电路，所述功率合成器用于功率合成，所述功率合成器的不同输入端连接的隔离器不同；

所述功率合成器的输出端，作为所述功率合成模块的输出端，用于向输出电路输出合成功率。

进一步的，所述功率合成器包括至少两个输入端，且每个所述输入端与一个隔离器相连。

进一步的，所述功率合成器为径向功率合成器。

进一步的，所述功率合成器为25路径向功率合成器。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种功率合成电路，包括：至少一个输入电路，如本实用新型实施例中任一项所述的功率合成模块，和输出电路；

所述输入电路与功率合成模块的输入端相连，所述输入电路用于向所述功率合成模块提供待合成的输入信号；

所述功率合成模块的输出端与所述输出电路相连，用于将各所述输入电路提供的输入信号进行功率合成，得到放大功率信号，并输出至所述输出电路；

所述输出电路用于接收所述功率合成模块提供的所述放大功率信号。

本实用新型实施例通过在功率合成模块的输入端配置隔离器，通常输入端的功率小于输出端的功率，从而，降低隔离器的功率要求，解决了现有技术中在输出端配置隔离器，造成隔离器的功率要求高，从而导致隔离器成本高、体积大和可行性差的问题，同时降低隔离器的成本、体积和实现难度，从而降低功率合成模块的成本、体积和实现难度，提高功率合成模块的可行性。

附图说明

图1是现有技术中的一种功率合成模块的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的一种功率合成模块的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的一种25路径向功率合成器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中的一种25路径向功率合成器输入端口的输入仿真结果的示意图；

图5是本实用新型实施例中的一种25路径向功率合成器输出端口的输出仿真结果的示意图；

图6是本实用新型实施例中的一种无隔离器的相邻输入端口之间的隔离度的示意图；

图7是本实用新型实施例中的一种有隔离器的相邻输入端口之间的隔离度的示意图；

图8是本实用新型实施例中的一种背靠背级联结构的结构示意图；

图9是本实用新型实施例中的一种无隔离器的输入端口和输出端口的传输特性的示意图；

图10是本实用新型实施例中的一种有隔离器的输入端口和输出端口的传输特性的示意图；

图11是本实用新型实施例中的一种功率合成电路的结构示意图。

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的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例

图2为本实用新型实施例中的一种功率合成模块的示意图，本实施例可应用于将多路输入信号进行功率合成得到一路信号的情况。如图2所示，本实施例的功率合成模块100具体包括：至少两个隔离器120和功率合成器110。

隔离器120的第一端作为功率合成模块100的输入端200，用于接收输入电路提供的输入信号，隔离器120的第二端与功率合成器110的输入端相连，功率合成器110的输出端，作为功率合成模块100的输出端300，用于向输出电路输出合成功率。

其中，功率合成器110用于功率合成。具体的，功率合成器是将至少两路输入信号能量合成一路输出，用于放大功率。本实用新型提供的功率合成器在微波电子设备和系统中得到管饭的应用，如现代无线通信、卫星收发设备、雷达、遥测遥控系统和电子对抗设备等工业装备中。

可选的，功率合成器110为径向功率合成器。示例性的，功率合成器为25路径向功率合成器。其中，径向功率合成器是采用空间功率合成技术实现功率合成，具体的，径向功率合成器是n路空气介质非谐振径向传输线结构(n大于等于1)。输入端口沿平行板径向传输线周边等相间,输出功率在输出端口获取。输入结构为同轴探头或矩形波导,中点输出结构通常为同轴探头。其突出优点:低组合损耗、高功率处理能力、适应大数值(非二进制)的输入、在径向端有好的幅度相位平衡而且尺寸小。径向功率合成器的具体结构可以参考现有技术中的结构，对此，本实用新型实施例不作具体限制。

其中，隔离器120用于隔离输入电路和输出电路，以及隔离不同输入电路，功率合成器110的不同输入端连接的隔离器120不同。

可选的，功率合成器110包括至少两个输入端，且每个输入端与一个隔离器120相连。也即，功率合成器中包括m个输入端，并相应配置有m个隔离器，也即每个输入端分别配置有一个隔离器。

可以理解的是，相较于现有技术的集中式隔离方式，本实用新型的隔离器的配置方式为分布式隔离。

实际上，隔离器的功率等于输入电路提供的功率。输出电路的功率等于多个输入电路的功率进行合成后的功率，通常，输出电路的功率大于每个输入电路的功率，由此，隔离器与输入电路相连替代与输出电路相连，相应的，隔离器的功率变小。由此，本实用新型的实施例可以降低隔离器的功率要求，从而降低隔离器的体积和成本。

通常，输入电路向功率合成器提供输入信号，功率合成器合成输出信号，并输出到输出电路，在输出电路接收到输出信号时，发生驻波，生成部分电磁波反馈至功率合成器，甚至经由功率合成器的输入端反馈至输入电路，此时，由于功率合成器中的放大器、晶体管或者其他器件，以及输入电路的可承载的功率较小，导致器件损毁等情况，降低功率合成器的稳定性。从而，在输入端和功率合成器之间配置隔离器，可以避免经由功率合成器反射回来的信号反馈至输入电路，导致输入电路中的元器件损毁，起到保护输入电路的作用。

此外，功率合成器包括多个输入端，每个输入端均可以连接输入电路，每个输入端上均配置有隔离器，每个支路上的隔离器可以彼此隔离，避免其他支路对当前支路的信号干扰。

本实用新型实施例通过在功率合成模块的输入端配置隔离器，通常输入端的功率小于输出端的功率，从而，降低隔离器的功率要求，解决了现有技术中在输出端配置隔离器，造成隔离器的功率要求高，从而导致隔离器成本高、体积大和可行性差的问题，同时降低隔离器的成本、体积和实现难度，从而降低功率合成模块的成本、体积和实现难度，提高功率合成模块的可行性。

在一个具体的例子中，如图3所示，功率合成器为25路径向功率合成器。例如，隔离器的隔离度为30db，25路径向功率合成器的最大输出功率为73.6dbm。此时，图4示出了25路径向功率合成器输入端口的输入仿真结果，图5示出了25路径向功率合成器输出端口的输出仿真结果。

若发生全反射，计算得到反射到每个输入电路的功率大小为：

73.6dbm-0.3db-6.5db-14.5db-30db-9.5db＝12.8dbm(<20mw)

由此可知，在25路径向功率合成器最大输出功率和全反射情况下，反射到每个输入电路的功率很小，可保证全反射发生情况下，整个系统的使用安全。

此外，图6示出了，在不添加任何隔离器的情况下，功率合成器的相邻输入端口之间的隔离度。图7示出了，在配置隔离器的情况下，功率合成器的相邻输入端口之间的隔离度。由此可知，在不添加任何无隔离器的情况下，功率合成器的相邻输入端口之间噪音比配置有隔离器的功率合成器的相邻输入端口之间的噪音大。具体是，后者的隔离度比前者的隔离度提高了30db。综上，添加隔离器可以避免相邻输入电路之间的相互干扰，提高整个系统的稳定性。

进一步的，图8示出了一种功率分配器和功率合成器处于背靠背级联的结构示意图。图9示出了，在不添加任何隔离器的情况下，输入端口和输出端口的传输特性。图10示出了，在配置隔离器的情况下，输入端口和输出端口的传输特性。由此可知，可以看到无隔离器情况下，回波损耗恶化，插入损耗增加，而在配置有隔离器的情况下，回波损耗基本没有恶化。从而，配置有隔离器的功率合成模块可以改善输入电路和功率合成模块级联之间的驻波，从而提高功率合成系统的稳定性。

图11为本实用新型实施例中的一种功率合成电路的示意图，本实施例可应用于将多路输入信号进行功率合成得到一路信号的情况。如图11所示，本实施例的功率合成电路400具体包括：至少两个输入电路410，本实用新型实施例任一所述的功率合成模块100，和输出电路420；

输入电路410与功率合成模块100的输入端200相连，输入电路410用于向功率合成模块100提供待合成的输入信号；

功率合成模块100的输出端300与输出电路420相连，用于将各输入电路410提供的输入信号进行功率合成，得到放大功率信号，并输出至输出电路420；

输出电路420用于接收功率合成模块100提供的放大功率信号。

通常功率合成器应用在通信的场景下，示例性的，输入电路包括射频信号生成电路，例如包括基带芯片、射频芯片和信号处理电路(如滤波电路和模数转换器等)等，此外，还可以包括其他元器件，对此，本实用新型实施例不作具体限制。输出电路包括天线系统，示例性的，输出电路包括天线，输出电路在接收到放大功率信号之后，将放大的功率信号发射出去，由此，其他通信设备可以接收到该放大的功率信号并进行解析，以得到更为准确的通信数据。

此外，功率合成模块100的不同输入端200连接的输入电路410可以不同，也可以相同。图11仅仅是示出了不同输入端200连接的输入电路410可以不同的情况，不同输入端200连接的输入电路410可以是同一个，具体可以根据需要进行设定，对此，本实用新型实施例不作具体限制。

本实用新型实施例通过在电路中配置分布式配置隔离器的功率合成器，提高功率合成器的各相邻输入端之间的隔离效果，以及降低功率合成器与每个输入端之间的驻波，导致过高电压反射至各输入端引起的损毁情况，从而，提高功率合成电路的稳定性，同时提高功率合成模块的可行性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。