一种功率合成装置的制作方法

1.本实用新型涉及高功率合成设备领域，更具体地，涉及一种功率合成装置。


背景技术：

2.常见的功率放大一般是通过放大电路直接对输入信号进行放大输出，但受限于技术，放大电路的提升速度已经无法满足部分高功率的放大需求。为了解决这一问题，现有技术通过功率分配器，将输入信号分为多路，然后通过逐一放大后再合成，以此满足高功率的需要。通过高功率合成电路，能将两个功率放大芯片分别放大的信号合并输出，以达到高功率输出的目的。但这种功率合成具有一定的局限性，在输出信号合成的过程中，为了达到良好的合成效果，需要两个功率放大芯片的输出功率相近。当输出功率越接近，其合成输出的效果越好。由于生产和其他配合元件的影响，两个功率放大芯片在工作的过程中不可避免地存在一定的差异，当两个功率放大芯片输出的功率差异过大，合成功率不对称，易造成反射，增加功率放大芯片损坏的风险。
3.为了保证输出效果，现有技术需要在功率放大芯片配合使用前，预先对大量的功率放大芯片进行性能测试，从而提取出性能相近且一致性符合需求的功率放大芯片。然后通过电流检测以及功率放大芯片的运行温度检测，结合输入的电压变化，形成适合功率放大芯片组合的芯片调温电路，在功率放大芯片自身性能接近和配套芯片调温电路下，才能满足两个功率放大芯片的一致性需求。实际操作过程中，功率放大芯片的前期测试和挑选需要花大量的时间和工序，进行参数多样的检测和筛选成本高。并且在后续使用过程中，对芯片调温电路的依赖性强，而芯片调温电路不但使得电路复杂，故障率提高，还增加了耗能。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种功率合成装置，用于解决不同功率放大芯片在配合使用时由于差异性问题导致前期工作繁琐，配合电路复杂，组合效果不好的问题。
5.本实用新型采取的技术方案是，一种功率合成装置，包括：波导功率分配器，设有信号输入端和至少两个分配输出端；至少两个带功率放大芯片的匹配电路，设有匹配电路输入端、匹配电路输出端；波导合成器，设有至少两个合成输入端和合成输出端；温度检测电路，设有至少两个测温端；电压控制电路，设有至少两个电压输出端；电流检测电路，设有至少两个电流检测端；功率检测电路，设有检测端；所述分配输出端、所述匹配电路和合成输入端的数量匹配；所述分配输出端与所述匹配电路输入端相连；所述匹配电路输出端与所述合成输入端相连；所述检测端与所述合成输出端相连；所述电压输出端、所述电流检测端、所述测温端与所述匹配电路相连；所述电流检测电路、所述温度检测电路、所述功率检测电路分别与所述电压控制电路相连。
6.本技术方案中，所述波导功率分配器用于将射频信号分成多路子信号；所述信号
输入端用于输入射频信号，所述分配输出端用于输出经处理后分开的子信号；所述匹配电路用于承载和运行所述功率放大芯片，所述功率放大芯片用于分别放大一路子信号形成放大信号；所述匹配电路输入端用于输入未放大的子信号；所述匹配电路输出端用于输出放大信号；所述波导合成器用于将多路放大信号重新合成，形成高功率的输出信号；所述温度检测电路用于分别功率放大芯片的温度变化；所述测温度端与功率放大芯片的芯片衬底或导热腔体相连，用于准确测量功率放大芯片的温度；所述电压控制电路用于控制并根据各个所述功率放大芯片的温度分别对各个所述功率放大芯片进行供电；所述电压输出端用于输出驱动所述功率放大芯片的电压；所述功率检测电路用于检测合成输出端的功率，并反馈信号至电压控制电路。
7.具体地，所述分配输出端、匹配电路和合成输入端的数量匹配，使得每一被拆分的子信号都具有独立的放大支路，经功率放大后重新合成，避免了信号丢失；而合成输入端匹配的波导合成器能实现电路的高效利用，避免浪费或功能不足。通过温度检测电路获取功率放大芯片的温度的变化；通过电流检测电路获取功率放大芯片电流的变化，电压控制电路获得功率放大芯片温度、电流与输出功率之间的关联，通过电压控制电路设置每个芯片的电压，使每个功率放大芯片在不同温度下均能达到同样的工作状态。从而稳定输出功率，避免功率放大芯片之间的差异性对输出功率造成的影响；使得功率放大芯片之间的搭配难度降低，无需额外设置保温电路，并能减少前期繁琐复杂的筛选和测试，提高功率合成装置的适应性。
8.作为优选，所述分配输出端与所述匹配电路输入端通过微带波导转换装置相连；所述匹配电路输出端与所述合成输入端通过微带波导转换装置相连。本技术方案中，所述微带波导转换装置将波导信号转换为微带传输。具体地，采用微带传输使得信号传输过程中频带更宽、可靠性更高，优化功率放大中信号的传输过程。
9.作为优选，所述波导功率分配器和所述波导合成器之间设有隔离电路。本技术方案中，所述隔离电路分别用于隔离波导功率分配器的两个分配输出端和波导合成器的两个合成输入端。具体地，所述隔离电路有助于减少所述波导功率分配器和所述波导合成器之间的相互干扰和失配。
10.作为优选，所述微带波导转换装置为带探针的微带线。本技术方案中，所述探针平行放置，利用电激励的方法接入所述波导分配器或波导合成器宽边电场强度的最强处。
11.作为优选，所述合成输出端上还设有信号耦合端，所述检测端通过所述信号耦合端与合成输出端相连。本技术方案中，所述信号耦合端用于形成小信号的采样检测。
12.作为优选，所述波导功率分配器与所述波导合成器形成对称结构。
13.作为优选，所述波导功率分配器为波导e面功率分配器；所述波导功率合成装置为波导e面功率合成装置。
14.作为优选，所述波导e面功率合成装置具有隔离保护且为二进制功率合成。本技术方案中，所述波导e面功率合成装置具有隔离保护且为二进制功率合成有助于降低损耗，提高效率。
15.作为优选，所述匹配电路为两个。
16.作为优选，所述功率放大芯片为gan芯片。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：降低功率放大过程中的损耗，提高了
合成的效率，通过检测功率放大芯片实际运行的温度和功率，控制对功率放大芯片的输出电压，达到理想的性能输出。实现无需预筛选和硬件调温，降低系统复杂度，提高生产效率。
附图说明
18.图1为本实用新型的整体结构示意图。
19.图2为本实用新型中波导功率分配器的结构俯视图。
20.图3为本实用新型中匹配电路的示意图。
21.图4为本实用新型中温度检测电路的示意图。
22.图5为本实用新型中功率检测电路的示意图。
23.图6为本实用新型中电压控制电路的示意图。
24.图7位本实用新型中电流检测电路的示意图。
25.附图标记说明：主臂101，分支臂102，微带线200，探针201。
具体实施方式
26.本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
27.实施例1
28.本实施例是一种功率合成装置，包括：波导功率分配器，设有信号输入端和至少两个分配输出端；至少两个带功率放大芯片的匹配电路，设有匹配电路输入端、匹配电路输出端；波导合成器，设有至少两个合成输入端和合成输出端；温度检测电路，设有测温端；电压控制电路，设有至少两个电压输出端；电流检测电路，设有至少两个电流检测端；功率检测电路，设有至少一个检测端；分配输出端、匹配电路和合成输入端的数量匹配；分配输出端与匹配电路输入端相连；匹配电路输出端与合成输入端相连；检测端与合成输出端相连；电压输出端、电流检测端、测温端与匹配电路相连；电流检测电路、温度检测电路、功率检测电路分别与电压控制电路相连。
29.分配输出端与匹配电路输入端通过微带波导转换装置相连；匹配电路输出端与合成输入端通过微带波导转换装置相连。微带波导转换装置将波导信号转换为微带传输。所述波导功率分配器和所述波导合成器之间设有隔离电路。微带波导转换装置为带探针201的微带线200。合成输出端上还设有信号耦合端，检测端通过信号耦合端与合成输出端相连。波导功率分配器与波导合成器形成对称结构。
30.实施例2
31.本实施例是一种功率合成装置，用于ku频段40w发射机，包括：波导功率分配器，设有信号输入端和两个分配输出端；两个带功率放大芯片的匹配电路，各设有匹配电路输入端、匹配电路输出端，匹配电路如图3所示；波导合成器，设有至少两个合成输入端和合成输出端；温度检测电路，设有测温端，温度检测电路如图4所示；电压控制电路，设有两个电压输出端，电压控制电路如图6所示；电流检测电路，设有至少两个电流检测端；电源检测电路如图7所示；功率检测电路，设有检测端，功率检测电路如图5所示；分配输出端与匹配电路输入端相连；匹配电路输出端与合成输入端相连；检测端与合成输出端相连；电压输出端、
电流检测端、测温端与匹配电路相连；电流检测电路、温度检测电路、功率检测电路分别与电压控制电路相连。
32.如图1所示，波导功率分配器用于将射频信号分成两路子信号；信号输入端用于输入射频信号，分配输出端用于输出经处理后分开的子信号；匹配电路用于承载和运行功率放大芯片，功率放大芯片用于分别放大一路子信号形成放大信号；匹配电路输入端用于输入未放大的子信号；匹配电路输出端用于输出放大信号；波导合成器用于将多路放大信号重新合成，形成高功率的输出信号；温度检测电路用于分别功率放大芯片的温度变化；测温端与功率放大芯片的芯片衬底或导热腔体相连，用于准确测量功率放大芯片温度；电压控制电路用于控制并根据各个功率放大芯片的温度分别对各个功率放大芯片进行供电；电压输出端用于输出驱动功率放大芯片的电压；功率检测电路用于检测合成输出端的功率，并反馈信号至电压控制电路。
33.波导功率分配器设有分配隔离端，波导合成器设有合成隔离端，波导功率分配器与波导合成器之前设有第一隔离电路和第二隔离电路，第一隔离电路与分配隔离端通过微带波导转换装置相连；第二隔离电路与合成隔离端通过微带波导转换装置相连。分配隔离端用于和波导功率分配器的信号输入端、分配输出端组成平衡网络；合成隔离端用于和波导合成器的合成输入端、合成输出端组成平衡网络；隔离电路能进一步用于吸收反射信号。
34.波导功率分配器与波导合成器形成对称结构。分配输出端与匹配电路输入端通过微带波导转换装置相连；匹配电路输出端与合成输入端通过微带波导转换装置相连。微带波导转换装置为带探针201的微带线200。射频信号通过信号输入端进入波导功率分配器，经波导功率分配器分成两路信号，通过微带线200进入匹配电路，经功率放大芯片进行放大后，形成两路放大信号，再经探针201进入波导合成器，最后经波导合成器将放大信号合成后输出。微带线200和匹配电路集成在同一pcb板上。电压控制电路、温度检测电路、功率检测电路和电流检测电路集成在同一pcb板上。两个测温端分别贴附在两个功率放大芯片的芯片衬底上。
35.功率放大芯片为gan芯片。波导功率分配器为波导e面功率合成装置，具有隔离保护且为二进制功率合成。采用波导e面功率分配方式，如图2所示，射频信号以te10波的形式经信号输入端，即波导功率分配器的主臂101输入波导功率分配器，然后通过分配输出端，即波导功率分配器的分支臂102输出。微带线200的探针201插入波导功率分配器宽边电场强度最强处，探针201顶端的交变电荷产生时变电场，从而在波导功率分配器中激起电磁波，将te10波转为准tem波，并传输至功率放大芯片中。经信号放大后，准tem波再次经微带线200转换为te10波，传输至波导功率合成装置。
36.温度检测电路根据检测到的功率放大芯片温度和功率检测电路检测到的合成输出端的功率，通过电压控电路调节每个芯片的偏置电压，使两个功率放大芯片在不同温度下都能达到同样的工作状态。分配输出端与匹配电路输入端通过微带波导转换装置相连；匹配电路输出端与合成输入端通过微带波导转换装置相连。微带波导转换装置将波导信号转换为微带传输。所述波导功率分配器和所述波导合成器之间设有隔离电路。隔离电路分别用于隔离波导功率分配器的两个分配输出端和波导合成器的两个合成输入端，合成输出端上还设有信号耦合端，检测端通过信号耦合端与合成输出端相连。
37.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的
举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。