專利名稱：功率合成模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通訊和雷達技術領域，特別涉及一種用于W波段收發(fā)組件中的功率合成模塊。
背景技術：
根據(jù)頻率劃分，毫米波一般指的是波長介于Imm IOmm的電磁波，毫米波相較其他波段有波長短，穿透電離層的能力強，具有比紅外和可見光更強的穿透煙塵、云霧等惡劣天氣的能力，能全天候工作，而且由于相對帶寬較寬，可以實現(xiàn)點對點大容量通信和高分辨率成像。其中W波段是毫米波中的重要的窗口頻率，該波段的收發(fā)技術研究是目前毫米波應用中的熱門課題。W波段由于頻率更高，波長更短，在同樣口徑的天線下，波長短能實現(xiàn)窄波束、低副瓣，這樣就能提高精度和分辨力。W波段的系統(tǒng)可以應用于很多場合如高鐵防撞、精確制導、盲降等領域。目前國外很多國家都在開展W波段設備的研制工作，并且已經(jīng)取得了很大的進展。美國的毫米波設備在W波段已實用化，正在向更高頻率發(fā)展；而國內(nèi)由于工藝條件和器件的限制所以這方面工作開展相對較晚，所以在技術水平上已經(jīng)落后于發(fā)達國家。W波段系統(tǒng)中的重要組成部份W波段收發(fā)組件，一般包括發(fā)射鏈路、接收鏈路及本振鏈路。功率合成模塊用于發(fā)射鏈路，它將上變頻到W波段的射頻信號進行放大輸出。作為W波段收發(fā)組件中的·重要組成部件一功率合成模塊，目前還難以達到小型化、高集成度、高可靠性的要求，其性能的優(yōu)劣也直接影響到整個W波段收發(fā)組件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種用以滿足W波段收發(fā)組件使用需求的小型化、高集成度的功率合成模塊。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術方案:
功率合成模塊，包括兩塊結(jié)構相同且對稱設置的上、下功放模塊，以及位于兩功放模塊之間的中間層腔體，中間層腔體內(nèi)包括波導結(jié)構，所述上、下功放模塊分別包括腔體、安裝在腔體內(nèi)的功放印制電路板、安裝在腔體正面的射頻鏈路和絕緣子，所述功放印制電路板通過絕緣子與射頻鏈路垂直連接。上述功率合成模塊中，所述上功放模塊的上層腔體，下功放模塊的下層腔體，與中間層腔體呈上、下、中分布，并通過銷釘定位，緊固螺釘將其組裝在一起。上述功率合成模塊中，由于上、下功放模塊的腔體與中間層腔體垂直互連，所述波導結(jié)構也分別與上層功放模塊和下層功放模塊垂直相連。所述波導結(jié)構用于波導到微帶的過渡。上述功率合成模塊中，所述射頻鏈路包括射頻芯片、功分器、合路器。處于同一層的射頻芯片采用平面混合集成的方式布置。所述功分器、合路器結(jié)合射頻芯片共同完成對信號的分配、放大與合成。
上述功率合成模塊中，所述功放印制電路板包括多個輸入輸出的焊盤、一個LDO穩(wěn)壓電路、一個由調(diào)制器和MOS管組成的脈沖調(diào)制電路。功放印制電路板用于完成模塊的供電及控制工作。上述功率合成模塊中，所述功率合成模塊還包括輸入、輸出波導接口，兩個檢測波導接口，所述輸入、輸出波導接口分別位于模塊的左右兩端，兩個檢測波導接口分別位于模塊的前后兩側(cè)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的功率合成模塊中各元器件采用三維立體結(jié)構布置，射頻鏈路中的元器件與功放印制電路板通過絕緣子垂直互連，增強了電源和元器件的隔離，提高了模塊的電磁兼容性，保證了功率合成模塊的穩(wěn)定性和可靠性；不同腔體層安裝不同的電子元器件，再通過絕緣子進行垂直互連；處于同層的各元器件采用平面混合集成的方式布置，使模塊中信號走線、焊盤、管腳等的間距和尺寸極大的減小，實現(xiàn)功率合成模塊的小型化和集成化。


圖1為本發(fā)明中功率合成模塊的整體結(jié)構示意圖。圖2為本發(fā)明中功率合成模塊的拆分結(jié)構示意圖。圖3為本發(fā)明的外部連接關系示意圖(正面)。圖4為本發(fā)明的外部連接關系示意圖(背面)。圖5為本發(fā)明中功率合成模塊的電路原理圖。圖6為圖2中功放印制電路板的電路原理框圖。圖中標記:1-上功放模塊，2-下功放模塊，101-上層腔體，102-下層腔體，103-中間層腔體，3-功放印制電路板，4-絕緣子。401-輸入波導接口，402-輸出波導接口，403-檢測波導接口。201-第一分配器，222-第一合路器，202-第二功分器，203-第三功分器，204-第四功分器，212-第五功分器，213-第六功分器，214-第七功分器，211-第二合路器，210-第三合路器，209-第四合路器，221-第五合路器，219-第六合路器，220-第七合路器，205-第一射頻芯片，206-第二射頻芯片，207-第三射頻芯片，208-第四射頻芯片，215-第五射頻芯片，216-第六射頻芯片，217-第七射頻芯片，218-第八射頻芯片。301-第一 LDO穩(wěn)壓芯片、302-第二 LDO穩(wěn)壓芯片。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1
如附圖1、附圖2 所示，本實施例的功率合成模塊，包括兩塊結(jié)構相同且對稱設置的上功放模I和下功放模塊2，以及位于兩功放模塊之間的中間層腔體103，中間層腔體103內(nèi)包括波導結(jié)構，所述上功放模塊I和下功放模塊2分別包括腔體(上功放模塊I包括上層腔體101、下功放模塊2包括下層腔體102)，分別安裝在上層腔體101、下層腔體102內(nèi)的功放印制電路板3，分別安裝在上層腔體101、下層腔體102正面的射頻鏈路和絕緣子(所述上層腔體101、下層腔體102的正面分別為與中間層腔體103接觸的面)，所述功放印制電路板3通過絕緣子4與射頻鏈路垂直連接。如附圖3所示，所述射頻鏈路包括四個平行設置射頻芯片、功分器、合路器，處于同一層的射頻芯片采用平面混合集成的方式布置。模塊中的各元器件采用三維立體結(jié)構布置，射頻鏈路中的元器件與電源印制電路板通過絕緣子垂直互連，增強了電源和元器件的隔離，提高了功率合成模塊的電磁兼容性，保證了功率合成模塊的穩(wěn)定性和可靠性；不同腔體層安裝不同的電子元器件，再通過絕緣子進行垂直互連。處于同層的各元器件采用平面混合集成的方式布置，使模塊中信號走線、焊盤、管腳等的間距和尺寸極大的減小，實現(xiàn)功率合成模塊的小型化和集成化。功率合成模塊中的上層腔體101、下層腔體102與中間層腔體103呈上、下、中分布，并通過銷釘定位，緊固螺釘將其組裝在一起。中間層腔體103內(nèi)的波導結(jié)構也分別與上層功放模塊I和下層功放模塊2垂直相連。所述功放印制電路板304包括輸入輸出的焊盤、LDO穩(wěn)壓電路以及由調(diào)制器和MOS管組成的脈沖調(diào)制電路。如附圖3、4所示，功率合成模塊還包括輸入、輸出波導接口，兩個檢測波導接口，輸入波導接口 401、輸出波導接口 402分別位于功率合成模塊的左右兩端，兩個檢測波導接口 403分別位于功率合成模塊的前后兩側(cè)。功率合成模塊的功率合成工作原理為:如附圖5所示，中間層腔體103內(nèi)除波導結(jié)構外，還設置有第一分配器201,第一合路器222。波導結(jié)構、第一分配器201,第一合路器222與各個功放模塊中射頻鏈路所包含的功分器、合路器、射頻芯片共同完成信號的分配、放大與合成。第一功放模塊I包括三個功分器(第二功分器202、第三功分器203、第四功分器204)、三個合路器(第二合路器211、第三合路器210、第四合路器209)、四路平行設置的射頻芯片(第一射頻芯片205、第二射頻芯片206、第三射頻芯片207、第四射頻芯片208)。第二功放模塊同樣包括三個功分器(第五功分器212、第六功分器213、第七功分器214)、三個合路器(第五合路器221、第六合路器219、第七合路器220)、四路平行設置的射頻芯片(第五射頻芯片215、第六射頻芯片216、第七射頻芯片217、第八射頻芯片218)。其中第二功分器202、第三功分器203、第四功分器204、第五合路器212、第六功分器213、第七功分器214均為3dB、0度功分器；第四合路器209、第三合路器210、第二合路器211、第六合路器219、第七合路器220、第五合路器221均為3dB、0度合路器；第一分配器201為3dB、90度分配器，第一合路器222為3dB、90度合路器。發(fā)射信號通過輸入波導接口 401將信號饋入，經(jīng)波導結(jié)構傳輸?shù)降谝环峙淦?01。第一分配器201的作用是把輸入的信號分為上下兩路，分別送入上功放模塊I和下功放模塊2。送入上功放模塊I中的信號先進入第二功分器202，從第二功分器202出來的兩路信號分別進入第三功分器203和第四功分器204，第三功分器203和第四功分器204再分別將信號分成兩路，由多個功分器逐級分配后的四路信號分別由四路平行設置的射頻芯片(第一射頻芯片205、第二射頻芯片206、第三射頻芯片207、第四射頻芯片208)進行放大，信號放大后再由第三合路器210、第四合路器209、第二合路器211逐級功率合成；從第一功分器201出來的另一路 信號到下功放模塊2中同樣先經(jīng)逐級分路，分成的四路信號經(jīng)射頻芯片放大后再通過合路器進行逐級合成。最終從上功放模塊I和下功放模塊2中出來的信號由合路器222合成后通過輸出波導接口 402輸出。功率合成模塊供電及控制工作原理為:如圖6所75,功放印制電路板3包含多個輸入輸出的焊盤、兩個LDO穩(wěn)壓芯片(第一 LDO穩(wěn)壓芯片301、第二 LDO穩(wěn)壓芯片302)、一個由調(diào)制器和MOS管組成的脈沖調(diào)制電路。功放印制電路板3的負電壓通過外部飛線到印制電路板的輸入焊盤，經(jīng)由第一 LDO穩(wěn)壓芯片301穩(wěn)壓后到輸出焊盤，再經(jīng)飛線連接到絕緣子4，給射頻芯片5柵極供電；正電壓由外部飛線到印制電路板的輸入焊盤，經(jīng)由第二LDO穩(wěn)壓芯片302穩(wěn)壓后到MOS開關303，通過開關控制后到印制電路板輸出焊盤，再經(jīng)飛線連接到絕緣子4，給射頻芯片5提供正電壓；控制信號由外部飛線到印制電路板輸入焊盤，再經(jīng)由MOS驅(qū)動304形成控制信號，控制MOS開關303的通斷，以達到脈沖工作模式的功能。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修·改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.功率合成模塊，其特征在于:包括兩塊結(jié)構相同且對稱設置的上、下功放模塊，以及位于兩功放模塊之間的中間層腔體，中間層腔體內(nèi)包括波導結(jié)構，所述上、下功放模塊分別包括腔體、安裝在腔體內(nèi)的功放印制電路板、安裝在腔體正面的射頻鏈路和絕緣子，所述功放印制電路板通過絕緣子與射頻鏈路垂直連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的功率合成模塊，其特征在于:所述上功放模塊的上層腔體、下功放模塊的下層腔體與中間層腔體呈上、下、中分布，并通過銷釘定位，緊固螺釘將其組裝在一起。
3.根據(jù)權利要求1所述的功率合成模塊，其特征在于:所述射頻鏈路包括射頻芯片、功分器、合路器。
4.根據(jù)權利要求1所述的功率合成模塊，其特征在于:所述功放印制電路板包括輸入輸出的焊盤、LDO 穩(wěn)壓電路以及由調(diào)制器和MOS管組成的脈沖調(diào)制電路。
5.根據(jù)權利要求1所述的功率合成模塊,其特征在于:所述功率合成模塊還包括輸入、輸出波導接口，兩個檢測波導接口，所述輸入、輸出波導接口分別位于模塊的左右兩端，兩個檢測波導接口分別位于模塊的前后兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及通訊和雷達技術領域，特別涉及一種用于W波段收發(fā)組件中的功率合成模塊。功率合成模塊，包括兩塊結(jié)構相同且對稱設置的上、下功放模塊，以及位于兩功放模塊之間的中間層腔體，中間層腔體內(nèi)包括波導結(jié)構，所述上、下功放模塊分別包括腔體、安裝在腔體內(nèi)的功放印制電路板、安裝在腔體正面的射頻鏈路和絕緣子，所述功放印制電路板通過絕緣子與射頻鏈路垂直連接。本發(fā)明的功率合成模塊中各元器件采用三維立體結(jié)構布置，射頻鏈路中的元器件與功放印制電路板通過絕緣子垂直互連，增強了電源和元器件的隔離，提高了模塊的電磁兼容性，保證了功率合成模塊的穩(wěn)定性和可靠性；不同腔體層安裝不同的電子元器件，再通過絕緣子進行垂直互連。處于同層的各元器件采用平面混合集成的方式布置，實現(xiàn)功率合成模塊的小型化和集成化。
文檔編號H01P5/12GK103247842SQ20131018825
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月20日 優(yōu)先權日2013年5月20日
發(fā)明者方勇, 楊萬群, 袁野, 崔玉波 申請人:成都雷電微力科技有限公司