專利名稱：多源空間功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體微波放大器領(lǐng)域，更具體地，涉及功率組合系統(tǒng)。在各種組合 (combination)技術(shù)中，本發(fā)明的領(lǐng)域涉及空間功率組合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體元件的輸出功率的降低以及放大裝置的工作頻率的升高，導(dǎo)致需要組合多 個(gè)單獨(dú)的半導(dǎo)體放大器，從而獲得微波領(lǐng)域中某些應(yīng)用所需的輸出功率。 在需要很多個(gè)放大器來(lái)獲得所需的功率水平的情況下，放射結(jié)構(gòu)最適于滿足這種 需要。另一方面，如果數(shù)量有限的放大器就足夠了，那么其他的組合技術(shù)在實(shí)現(xiàn)、性能和封 裝方面可能更有利。目前的基于樹狀線或波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的功率組合系統(tǒng)在具有能夠與下游裝置結(jié)合的矩 形波導(dǎo)輸出接口的受限環(huán)境中，不能夠有效地組合單獨(dú)的放大器。圖IA顯示了用于Ka波段應(yīng)用的基于樹狀結(jié)構(gòu)的示例性功率組合裝置，其采用 了 ·在輸入端，采用平面工藝的功率分配器103，該功率分配器具有微帶線端口來(lái)限 定封裝?！ぞ哂形Ь€端口的兩個(gè)放大器模塊101，每個(gè)包括放大器102和偏置電路107 ；·矩形波導(dǎo)工藝的混合耦合器106，用于最小化組合損耗；·兩個(gè)轉(zhuǎn)換器105，從微帶傳輸模式轉(zhuǎn)換到矩形波導(dǎo)傳輸模式；·矩形波導(dǎo)截線(sections) 100，用于將放大器模塊101連接到混合耦合器106。在本示例中，為了最小化位于功率分配器103的輸出端的微帶線104的長(zhǎng)度，選擇 了放置兩個(gè)互相垂直的放大器模塊101來(lái)使該結(jié)構(gòu)傾斜。這一方案的優(yōu)點(diǎn)是減小了位于功 率分配器103的輸出端的微帶線104的長(zhǎng)度，從而減小了分配器的插入損耗，但是由于矩形 波導(dǎo)截線100的長(zhǎng)度以及矩形波導(dǎo)工藝的混合耦合器106的尺寸，還是具有體積大的缺點(diǎn)。在例如超過(guò)30GHz的高頻上使用這種組合類型，還會(huì)出現(xiàn)其他的缺點(diǎn)。特別是，放 大器模塊的相位匹配很難，且組合損耗不是可忽略的，因?yàn)橛行盘?hào)通過(guò)的眾多元件形成的 插入損耗，且這些損耗隨著工作頻率的升高而增加。針對(duì)組合四個(gè)放大器的實(shí)施例來(lái)著重描述這種結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)。專利US5736908中提出的空間組合技術(shù)是另一種方案。其特征在于放大裝置包括 多個(gè)放大器模塊，這些放大器模塊放置在卡座(deck)上，堆疊于矩形波導(dǎo)中。通過(guò)空間分 配信號(hào)的能量將由單個(gè)源產(chǎn)生的輸入信號(hào)在放大器模塊上分配，且根據(jù)相同的原理，在放 大之后在輸出端重新組合該信號(hào)。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)步驟中一方面組合信號(hào)，另一方 面在平面工藝線和矩形波導(dǎo)輸出接口之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù)這些特征，其確實(shí)能夠最小化組 合損耗以及結(jié)構(gòu)的封裝。然而，如背景技術(shù)所述，這種組合技術(shù)具有缺點(diǎn)和局限性。在實(shí)踐中，堆疊在矩形波導(dǎo)中的卡座的數(shù)量和位于同一卡座上的相關(guān)聯(lián)的放大器 的數(shù)量隨著矩形波導(dǎo)的尺寸的減小而減少，而矩形波導(dǎo)的尺寸因工作頻率的增加而減小。
因此很難想象能夠在Q波段WR22標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)中放置一個(gè)以上的卡座。此外，在 如圖IB所示的具體情況中，標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)200、200’的寬度比放大器模塊101的寬度小的 多，放大器模塊101包括放大器102和偏置電路107，偏置電路107包括退耦電容和偏置端這樣的結(jié)果是必須采用平面工藝的長(zhǎng)連接線201、201，，從而將放大器模塊101 的端口連接到由單個(gè)源激勵(lì)的空間分配器的轉(zhuǎn)換器202，以及連接到空間組 合器的轉(zhuǎn)換器 203。這些線在這些頻段中造成的大量損耗導(dǎo)致對(duì)空間功率組合用于減少組合損耗的關(guān)注 下降。對(duì)于Q波段以下的工作頻率，例如X波段或Ku波段，由于矩形波導(dǎo)更大，可以在標(biāo) 準(zhǔn)矩形波導(dǎo)中放置多個(gè)卡座，且連接放大器的線的長(zhǎng)度減小。但是，在這些頻段中，如背景 技術(shù)所述，這種技術(shù)仍存在缺點(diǎn)。特別是·輸入端是矩形波導(dǎo)工藝，而非平面工藝；·卡座通常很薄，從而能夠在矩形波導(dǎo)中堆疊多個(gè)卡座。這可能導(dǎo)致熱量管理困 難；·放大器被放置在矩形波導(dǎo)的傳輸軸上，這意味著必須采用額外的平面工藝線將 放大器連接到轉(zhuǎn)換器。盡管平面工藝線的損耗隨著頻率的減小而減小，減小其長(zhǎng)度仍然有 利于最小化其對(duì)組合損耗的貢獻(xiàn)；·由于放大器不在分離的腔中，對(duì)不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)的管理可能很困難；·需要將退耦電容盡量放置在靠近放大器的位置從而使之穩(wěn)定，這一需要與減小 放大器模塊的寬度從而最小化將放大器的端口連接到分配器和組合器的端口的平面線的 長(zhǎng)度的需要是矛盾的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于減少上述缺點(diǎn)。本發(fā)明提出了一種多源空間放大裝置，該裝置將從輸入微波信號(hào)的分配得來(lái)的分 量發(fā)送到連接波導(dǎo)中，這些分量在單個(gè)輸出波導(dǎo)中被放大并組合。有利地，該放大裝置組合工作在微波范圍的多個(gè)放大器模塊有利地，該裝置包括·功率分配器，具有輸入端和至少兩個(gè)輸出端，用于將輸入微波信號(hào)分配為多個(gè)微 波信號(hào)； 連接波導(dǎo)，能夠與功率分配器的輸出端結(jié)合，用于傳輸由功率分配器提供的微波 信號(hào)；·至少一個(gè)平面工藝的輸入轉(zhuǎn)換元件，被放置在每個(gè)連接波導(dǎo)的輸出端，用于接收 在連接波導(dǎo)中傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?hào)；·放大器模塊，連接到每個(gè)輸入轉(zhuǎn)換器，用于放大由每個(gè)輸入轉(zhuǎn)換器接收的信號(hào)， 且包括至少一個(gè)放大器； 平面工藝的輸出轉(zhuǎn)換元件，連接到每個(gè)放大器模塊，且能夠與所有輸出轉(zhuǎn)換元件 共用的輸出波導(dǎo)結(jié)合，以此將從放大器模塊獲得的放大信號(hào)組合，這些組合的信號(hào)構(gòu)成了 輸出微波信號(hào)。
有利地，每個(gè)放大器模塊及其輸入轉(zhuǎn)換元件和輸出轉(zhuǎn)換元件在同一個(gè)平面上。有利地，放大器模塊及其輸入轉(zhuǎn)換元件和輸出轉(zhuǎn)換元件在彼此平行的平面上。有利地，轉(zhuǎn)換元件是鰭狀線(firmed lines)，用于在連接波導(dǎo)、放大器模塊和輸出 波導(dǎo)之間提供電匹配。有利地，該裝置包括構(gòu)成輸出波導(dǎo)的一部分的至少兩個(gè)外部半殼(half-shells)， 在所述至少兩個(gè)外部半殼上接觸有至少一個(gè)放大器模塊，從而促進(jìn)放大器模塊和裝置的外 部之間的熱交換。有利地，放大器模塊的軸垂直于由組合的信號(hào)獲得的微波信號(hào)的傳輸軸。有利地，分配器的輸入端可由金屬波導(dǎo)工藝或平面工藝制造。有利地，連接波導(dǎo)和輸出金屬波導(dǎo)是矩形或圓形金屬波導(dǎo)。有利地，每個(gè)連接波導(dǎo)具有用于校正在每個(gè)連接波導(dǎo)中傳輸?shù)男盘?hào)的相位的元 件。有利地，與放大器模塊相關(guān)聯(lián)的輸入轉(zhuǎn)換器和輸出轉(zhuǎn)換器在同一印刷電路上實(shí) 現(xiàn)。有利地，與放大器模塊相關(guān)聯(lián)的輸入轉(zhuǎn)換元件和輸出轉(zhuǎn)換元件，以及功率分配器 在同一印刷電路上實(shí)現(xiàn)。有利地，輸出轉(zhuǎn)換器在輸出波導(dǎo)內(nèi)部通過(guò)金屬壁分開。有利地，金屬壁通過(guò)電阻膜延伸。有利地，所述裝置能夠減少組合損耗和分配損耗。有利地，所述裝置的結(jié)構(gòu)是緊湊的。有利地，所述裝置在連接波導(dǎo)中具有相位校正元件，從而補(bǔ)償放大器模塊的相位 離差(phase dispersion)。有利地，所述裝置能夠處理微波域的高頻，特別是高于30GHz的高頻。


根據(jù)以下附圖及說(shuō)明，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯，其中附圖如下·圖IA 現(xiàn)有技術(shù)中具有樹狀結(jié)構(gòu)的第一放大裝置；·圖IB 針對(duì)單個(gè)卡座的，現(xiàn)有技術(shù)的具有功率空間組合的第二放大裝置；·圖2 根據(jù)本發(fā)明的多源空間放大裝置的示意圖；·圖3 本發(fā)明的多源空間放大裝置；·圖4A 從印刷電路的上面看到的轉(zhuǎn)換元件的實(shí)施例的視圖；·圖4B 從印刷電路的底面看到的圖4A所示的實(shí)施例的視圖；·圖5A:所述裝置的第一實(shí)施例的第一視圖，包括兩個(gè)放大器，上半殼顯示為透 明；·圖5B 從上面看到的圖5A所示的裝置的實(shí)施例的分解視圖；·圖5C 從下面看到的圖5A所示的裝置的實(shí)施例的分解視圖；·圖6A 從上面看到的包括四個(gè)放大器的所述裝置的實(shí)施例的分解視圖；·圖6B 從下面看到的圖6A所示的裝置的實(shí)施例的分解視圖；·圖6C 顯示了組合的圖 6A所示的裝置的實(shí)施例的組合器端口的視·圖6D 顯示了組合的圖6A所示的裝置的實(shí)施例的分配器端口的視圖·圖6E 顯示了組合的圖6A所示的裝置的實(shí)施例的信號(hào)分配部分的橫截面視圖； 圖6F 顯示了組合的圖6A所示的裝置的實(shí)施例的在放大器模塊層面的橫截面視 圖；·圖7A 具有分離兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)換元件的金屬壁的實(shí)施例的視圖；·圖7B 具有上半殼的圖7A所示的實(shí)施例的視圖； 圖8A和8B 實(shí)施例的兩個(gè)視圖，其中分離兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)換元件的金屬壁通過(guò)電阻 膜延伸；·圖9 實(shí)施例的視圖，其中電阻膜結(jié)合于兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)換元件之間；·圖IOA 包括兩個(gè)堆疊的放大器模塊的所述裝置的實(shí)施例的外部視圖； 圖IOB 圖IOA所示的實(shí)施例的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式圖2表示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的示意圖，其包括四個(gè)組合的放大器模塊30。所示 的裝置包括前面接有功率分配器27的兩個(gè)連接波導(dǎo)4。功率分配器27用來(lái)將輸入微波信 號(hào)1分配為在兩個(gè)連接波導(dǎo)4中傳輸?shù)膬蓚€(gè)分量25。功率分配器27可以是平面工藝，或例 如金屬波導(dǎo)工藝，諸如“隔膜分配器”，這種“隔膜分配器(s印turn divider) ”是指一種包含 輸入端和兩個(gè)矩形波導(dǎo)輸出端的分配器。通常在這種類型的分配器中，兩個(gè)輸出波導(dǎo)在分 配點(diǎn)由薄壁(即拉丁文中的“隔膜”)分離，薄壁可以是金屬性的或電阻性的。在一個(gè)實(shí)施例中，平面工藝的分配器27與未在圖2中示出的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)， 使得信號(hào)的傳輸模式在平面結(jié)構(gòu)和連接波導(dǎo)4之間轉(zhuǎn)換。在每個(gè)連接波導(dǎo)4中，平面工藝 的兩個(gè)輸入轉(zhuǎn)換元件5將輸入微波信號(hào)25的分量分配到放大模塊30中，每個(gè)放大模塊包 括至少一個(gè)放大器6。然后，適當(dāng)放大的信號(hào)通過(guò)平面工藝的四個(gè)輸出轉(zhuǎn)換元件7傳輸?shù)捷?出波導(dǎo)8中，輸出波導(dǎo)8用來(lái)重新組合出輸出微波信號(hào)26。圖3表示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施例，其包括功率分配器2，通過(guò)微帶型輸 入端來(lái)訪問(wèn)該功率分配器2。功率分配器2用來(lái)將輸入微波信號(hào)1分配為兩個(gè)分量，從而通 過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)換器3、3’射入兩個(gè)矩形連接波導(dǎo)4。信號(hào)在連接矩形波導(dǎo)4中傳輸，從分配器的 輸出轉(zhuǎn)換器3、3’傳輸?shù)椒糯笃髂K30的輸入轉(zhuǎn)換元件5。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器5位于每 個(gè)連接波導(dǎo)4的輸出端。每個(gè)放大器模塊30包括放大器6，具有退耦電容10的偏置電路。輸出轉(zhuǎn)換元件7 在放大器模塊30和矩形波導(dǎo)8之間提供電匹配。在優(yōu)選的實(shí)施例中，兩個(gè)放大器模塊30 的輸入軸和輸出軸與輸出微波信號(hào)26的傳輸軸垂直。這種配置能夠減小將放大器模塊30 連接到輸出轉(zhuǎn)換元件7以及連接到輸入轉(zhuǎn)換元件6的平面線的長(zhǎng)度，從而線的長(zhǎng)度被最小 化。因此使組合損耗和分配損耗最小化。在另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括位于連接波導(dǎo)4中的相位校正元件15， 用來(lái)控制在連接波導(dǎo)4中傳輸?shù)男盘?hào)25之間的相對(duì)相位，從而確保輸出波導(dǎo)8中的這些信 號(hào)在通過(guò)放大器模塊30放大之后即被同相重新組合。這一功能使得能夠通過(guò)除去由組合 的信號(hào)中的相位失衡造成的損耗，來(lái)最小化組合損耗。在一個(gè)實(shí)施例中，相位校正元件15可由弓丨入到連接波導(dǎo)中的介電元件實(shí)現(xiàn)。這些介電元件插入連接波導(dǎo)4的深度能夠影響在連接波導(dǎo)4中傳輸?shù)男盘?hào)25的相位。在其他實(shí)施例中，可用轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)代替轉(zhuǎn)換器，可用放大器網(wǎng)絡(luò)代替放大器。此外，可用與微帶線相關(guān)聯(lián)的鰭狀線或狹槽線來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換元件。多個(gè)轉(zhuǎn)換器可放 置在同一個(gè)印刷電路中，從而制造轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。電路可制造在有機(jī)襯底上，例如R04003 。圖4A和4B表示在印刷電路41上位于構(gòu)成矩形波導(dǎo)49的兩個(gè)半殼44之間的轉(zhuǎn) 換元件的實(shí)施例。兩個(gè)半殼44顯示為透明。圖4A和圖4B分別顯示了印刷電路41的 頂面和底面。 印刷電路41兩面的金屬平面43和48由一組金屬化的孔連接，在圖4A和4B中未示出，以 在半殼44和44’之間提供電連續(xù)性。在底面，利用逐步縮短分離金屬平面48的兩個(gè)內(nèi)部 邊緣45的距離，來(lái)逐漸地從矩形波導(dǎo)49中的傳輸模式轉(zhuǎn)換為狹槽47中的狹槽傳輸模式。 通過(guò)狹槽線50和金屬化孔46進(jìn)行在狹槽47中傳輸?shù)莫M槽模式和在線42與鍍金平面48 之間傳輸?shù)奈Ｊ街g的轉(zhuǎn)換，狹槽線50的長(zhǎng)度為λ /4，通過(guò)短路截止，金屬化孔46連 接線42和金屬平面48。在圖4Α和4Β中表示的實(shí)施例中，印刷電路41被切割，從而消除所有導(dǎo)致轉(zhuǎn)換元 件的插入損耗惡化的印刷電路部分，以及對(duì)觀察轉(zhuǎn)換器的電和機(jī)械應(yīng)力無(wú)用的印刷電路部 分。然后在金屬平面48的兩個(gè)內(nèi)部邊緣45之間切割電路。圖5Α表示了組合兩個(gè)放大器6的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，在下半殼 13和上半殼14之間插入印刷電路9。在圖5Α中上半殼14顯示為透明。半殼13、14可以由金拋光的鋁制成。印刷電路9可由例如R04003 的有機(jī)襯底制 成。兩個(gè)半殼13、14以及印刷電路9的組合構(gòu)成兩個(gè)連接波導(dǎo)4以及輸出波導(dǎo)8。印刷電 路9包括微帶功率分配器2，功率分配器2的輸出轉(zhuǎn)換器3，輸入轉(zhuǎn)換元件5和輸出轉(zhuǎn)換元 件7以及鍍金平面31。印刷電路9每一面的鍍金平面31通過(guò)一組金屬化孔連接，從而在與 兩個(gè)半殼13、14接觸的印刷電路的兩面之間提供電連續(xù)性。這些金屬化孔，以及用于將放 大器模塊連接到平面輸入和輸出轉(zhuǎn)換元件以及偏置端口的線沒有在該圖或后續(xù)圖中示出。 放大器6的偏置電壓通過(guò)偏置端口 11傳輸，并通過(guò)退耦電容10來(lái)退耦。兩個(gè)相位校正元 件15用來(lái)控制在輸出波導(dǎo)8中組合的信號(hào)的相位。放大器和退耦電容安裝在具有高熱傳 導(dǎo)率的元件32上，且它們構(gòu)成了用于該實(shí)施例的放大器模塊30。在另一實(shí)施例中，放大器模塊30僅包括放大器。該放大器模塊30被放置為直接 與放大裝置的主體接觸，該裝置的主體包括下半殼13。該配置具有促進(jìn)放大器模塊30和該 裝置的外部之間的熱交換的優(yōu)點(diǎn)。圖5Β是圖5Α所示的本發(fā)明的實(shí)施例的從上面看到的分解視圖，其包括印刷電路 9，具有相位校正元件15的上半殼14以及具有放大器模塊30和偏置端口 11的下半殼。該 圖顯示了一種簡(jiǎn)化，本發(fā)明的該實(shí)施例可以通過(guò)將半殼14、15以及電路9堆疊，以及在一個(gè) 印刷電路9上實(shí)現(xiàn)功率分配器2和輸入轉(zhuǎn)換元件5及輸出轉(zhuǎn)換元件7來(lái)構(gòu)成。圖5C是圖5Α所示的本發(fā)明的實(shí)施例從下面看到的分解視圖。其表示了導(dǎo)向下半 殼13的外部的偏置端口 11，以及電路9的下金屬平面33，以及容納放大器模塊30和偏置 端口 11所需的上半殼14的腔32。圖6Α和圖6Β表示了組合了四個(gè)放大器的本發(fā)明的實(shí)施例的兩個(gè)分解視圖，分別 為平面圖和下視圖。在該實(shí)施例中，堆疊了三個(gè)電路22、23、23’，兩個(gè)半殼20、20’以及兩個(gè)光柵21、21’。這些元件的組合構(gòu)成了兩個(gè)連接波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)。在圖6A和6B中，半殼 20，、電路23，以及光柵21，組合在一起，且兩個(gè)半殼20、20，具有放大器模塊30和偏置端口 11。半殼20、20，以及光柵21、21，可由金拋光的鋁制成。電路22、23、23，可由例如R04003 的襯底制成。電路22包括微帶功率分配器2，功率分配器3的輸出轉(zhuǎn)換器，以及鍍金平面 34、35。電路23、23’包括輸入轉(zhuǎn)換元件5和輸出轉(zhuǎn)換元件7以及鍍金平面36、37。電路的 每一面上的鍍金平面通過(guò)一組金屬化孔連接，從而提供與半殼或光柵接觸的電路的兩面之 間的電連續(xù)性。放大器6的偏置電壓通過(guò)偏置端口 11發(fā)送并通過(guò)退耦電容10退耦。
在一個(gè)變化實(shí)施例中，可添加相位校正元件來(lái)控制在輸出波導(dǎo)中組合的信號(hào)的相 位。在另一變化實(shí)施例中，放大器和退耦電容安裝在具有高導(dǎo)熱率的元件32上，這些 元件構(gòu)成了用于本實(shí)施例的放大器模塊。在另一變化實(shí)施例中，放大器模塊可只包括一個(gè)放大器。該放大器模塊30放置為 直接與放大裝置的主體接觸，主體由半殼20、20’構(gòu)成，從而促進(jìn)放大器模塊30和裝置外部 的熱交換。圖6C和圖6D表示了由圖6A和6B的實(shí)施例組合而成的本發(fā)明的實(shí)施例的兩個(gè)視 圖。圖6C表示了從輸出波導(dǎo)8與輸出轉(zhuǎn)換元件7在一起的一側(cè)看到的視圖。圖6D表示了 從功率分配器2所在一側(cè)看到的視圖。這些視圖6C和6D顯示了三個(gè)電路22、23、23 ’，兩個(gè) 光柵21、21，和與偏置端口 11相結(jié)合的兩個(gè)半殼20、20，。圖6E表示了圖6C和6D所示的本發(fā)明的實(shí)施例在功率分配器2層面的橫截面視 圖。該圖示出了功率分配器2的輸出端跟隨有兩個(gè)轉(zhuǎn)換器3，所述轉(zhuǎn)換器3用于將分配的輸 入微波信號(hào)的分量發(fā)射到連接波導(dǎo)4。圖6F表示了圖6C和6D中的本發(fā)明的實(shí)施例在放大器模塊層面的橫截面視圖。在 每個(gè)連接波導(dǎo)4中，平面工藝的兩個(gè)輸入轉(zhuǎn)換元件6用來(lái)將輸入微波信號(hào)的分量分配到放 大模塊30。然后適當(dāng)放大的信號(hào)通過(guò)平面工藝的四個(gè)輸出轉(zhuǎn)換元件7發(fā)送到用來(lái)重新組合 輸出微波信號(hào)的輸出波導(dǎo)8中。每個(gè)放大器模塊30及其相關(guān)聯(lián)的平面工藝的輸入轉(zhuǎn)換元 件5和輸出轉(zhuǎn)換元件7被放置在同一平面中。放大器模塊30被分開在兩個(gè)平行的平面中， 每個(gè)平面包括兩個(gè)放大器模塊30。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換元件5和7是鰭狀線，用來(lái)提供連接波導(dǎo)4、放大器模塊30 和輸出波導(dǎo)8之間的電匹配。放大器模塊30的軸垂直于由組合的信號(hào)得來(lái)的微波信號(hào)的 傳輸軸。放大器模塊30被放置為直接與放大裝置的主體接觸，從而通過(guò)放大器的面向布置 (facingarrangement)來(lái)促進(jìn)放大器模塊和裝置外部的熱交換?？刹捎秒娐?2的鍍金平面 使放大器模塊30在分離的腔中絕緣。圖7A和7B表示了本發(fā)明的另一實(shí)施例，包括具有和不具有上半殼的輸出波導(dǎo)的 視圖。在本實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的該裝置包括元件38，該元件構(gòu)成將兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)換元件7 從輸出波導(dǎo)8分離開的分離金屬壁。在另一實(shí)施例中，金屬壁可通過(guò)電阻表面延伸，從而提高組合的放大路徑之間的 絕緣性。在圖8A和8B所示的實(shí)施例中，電阻膜39安裝在電路51上。在這些圖中沒有表 示上半殼。尺寸和電路51 —樣但沒有電阻膜的電路40被放置為與電路51接觸，從而使該 結(jié)構(gòu)平衡。電路50和51可由例如鋁或AIN構(gòu)成。
在圖9所示的另一實(shí)施例中，電阻表面直接結(jié)合在分離轉(zhuǎn)換元件7的壁中。圖IOA和IOB表示了組合兩個(gè)堆疊的放大器模塊的根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖 IOA和IOB分別為該實(shí)施例的外部視圖和橫截面視圖。在本實(shí)施例中，堆疊了三個(gè)電路56、 56’、57，兩個(gè)半殼58、58’和兩個(gè)光柵59、59’。這些元件的組合構(gòu)成了兩個(gè)連接波導(dǎo)4、輸 出波導(dǎo)8和輸入波導(dǎo)55。兩個(gè)連接波導(dǎo)通過(guò)襯底57任一面上的鍍金平面53分離。電路 57還包括轉(zhuǎn)換器54，用來(lái)提供裝置的微帶端口和輸入波導(dǎo)55之間的匹配。電路56、56’包 括輸入轉(zhuǎn)換元件5和輸出轉(zhuǎn)換元件7，放大器模塊30的偏置端口 11，以及鰭狀線轉(zhuǎn)換元件 52。功率分配器27通過(guò)兩個(gè)鰭狀線轉(zhuǎn)換器52實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)鰭狀線轉(zhuǎn)換器52用于獲取在輸入 矩形波導(dǎo)55中傳輸?shù)男盘?hào)并發(fā)射到兩個(gè)堆疊的連接波導(dǎo)4。采用兩個(gè)相位校正元件15獨(dú) 立地控制在輸出波導(dǎo)8中組合的信號(hào)的相位。最后一個(gè)實(shí)施例也可以在圖6A，6B，6C，6D，6E和6F的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)，從而能夠分 別控制在四個(gè)連接波導(dǎo)中傳輸?shù)男盘?hào)的相位。
本說(shuō)明書中提出的方案可用于組合二到四個(gè)放大器模塊甚至更多，這取決于工作 頻率，其具有·非常低的組合器插入損耗，從而不降低裝置的附加功率效率；·矩形波導(dǎo)輸出，從而直接與位于下游的電路接口兼容；·平面工藝的輸入端，使得與位于上游的電路的兼容性更好；·放大器周圍足夠的空間，以能夠放置放大器的電穩(wěn)定性所需的退耦電容；·使易于補(bǔ)償兩個(gè)放大器模塊的相位離差的裝置，從而最小化組合損耗；·非常好的熱管理，以觀察半導(dǎo)體節(jié)溫度的空間約束；·縮減的封裝，以使裝置的重量最小化；·將放大器放置在分離的腔中的可能性，從而避免諧振和耦合問(wèn)題；·低分配損耗；·易于組裝，使得能夠提供廉價(jià)的方案。
權(quán)利要求
一種放大裝置，其組合了多個(gè)放大器模塊，所述放大器模塊工作在微波范圍，其特征在于，該放大裝置包括功率分配器(27)，具有輸入端和至少兩個(gè)輸出端，用于將輸入微波信號(hào)(1)分配為多個(gè)微波信號(hào)(25)；連接波導(dǎo)(4)，能夠與功率分配器(27)的輸出端結(jié)合，用于傳輸由功率分配器(27)提供的微波信號(hào)(25)；至少一個(gè)平面工藝的輸入轉(zhuǎn)換元件(5)，被放置在每個(gè)連接波導(dǎo)(4)的輸出端，用于接收在連接波導(dǎo)(4)中傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?hào)(25)；放大器模塊(30)，連接到每個(gè)輸入轉(zhuǎn)換器(5)，用于放大由每個(gè)輸入轉(zhuǎn)換器(5)接收的信號(hào)，并且包括至少一個(gè)放大器(6)；平面工藝的輸出轉(zhuǎn)換元件(7)，連接到每個(gè)放大器模塊(30)，并能夠與所有輸出轉(zhuǎn)換元件(7)共用的輸出波導(dǎo)(8)結(jié)合，以此將從放大器模塊獲得的放大信號(hào)組合，這些組合的信號(hào)構(gòu)成輸出微波信號(hào)(26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大裝置，其特征在于，每個(gè)放大器模塊(30)及其輸入轉(zhuǎn)換 元件(5)和輸出轉(zhuǎn)換元件(7)位于同一個(gè)平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大裝置，其特征在于，放大器模塊(30)及其輸入轉(zhuǎn)換元件 (5)和輸出轉(zhuǎn)換元件(7)位于彼此平行的平面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)換元件(5，7)是鰭 狀線，用于提供連接波導(dǎo)(4)、放大器模塊(30)和輸出波導(dǎo)(8)之間的電匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，所述裝置包括構(gòu)成輸 出波導(dǎo)(8)的一部分的至少兩個(gè)外部半殼，在所述至少兩個(gè)外部半殼上接觸有至少一個(gè)放 大器模塊(30)，從而促進(jìn)放大器模塊(30)和該裝置的外部之間的熱交換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，放大器模塊(30)的 軸垂直于由組合的信號(hào)獲得的微波信號(hào)(26)的傳輸軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，分配器(27)的輸入 端是金屬波導(dǎo)工藝的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，分配器(27)的輸入 端是平面工藝的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，連接波導(dǎo)(4)和輸出 金屬波導(dǎo)(8)是矩形或環(huán)形金屬波導(dǎo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，每個(gè)連接波導(dǎo)(4) 具有用于校正在每個(gè)連接波導(dǎo)(4)中傳輸?shù)男盘?hào)的相位的元件(15)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，與放大器模塊相關(guān) 聯(lián)的輸入轉(zhuǎn)換器(5)和輸出轉(zhuǎn)換器(7)在同一個(gè)印刷電路上實(shí)現(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的放大裝置，其特征在于，與放大器模塊(30)相關(guān)聯(lián)的輸入 轉(zhuǎn)換元件(5)和輸出轉(zhuǎn)換元件(7)，以及功率分配器(27)在同一個(gè)印刷電路上實(shí)現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任意一項(xiàng)所述的放大裝置，其特征在于，輸出轉(zhuǎn)換器(7)在 輸出波導(dǎo)(8)內(nèi)通過(guò)金屬壁(28)被分離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的放大裝置，其特征在于，金屬壁(28)通過(guò)電阻膜(39)延伸。
全文摘要
一種放大器，包括多個(gè)放大模塊并且工作在微波范圍，其特征在于該放大器包括功率分配器，具有輸入端和至少兩個(gè)輸出端，用于將輸入微波信號(hào)1分配為多個(gè)微波信號(hào)25；連接波導(dǎo)4，用于傳輸由功率分配器27提供的微波信號(hào)25；至少一個(gè)輸入轉(zhuǎn)換元件5，放置在每個(gè)連接波導(dǎo)4的輸出端，用于接收所述微波信號(hào)25；放大模塊30，連接到每個(gè)輸入轉(zhuǎn)換器5，用于放大由每個(gè)所述輸入轉(zhuǎn)換器5接收的信號(hào)；以及平面工藝的輸出轉(zhuǎn)換元件7，連接到每個(gè)所述放大模塊30，組合從放大模塊輸出的放大信號(hào)。
文檔編號(hào)H03F3/60GK101971490SQ200980108583
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者J-P·弗雷斯 申請(qǐng)人:泰勒斯公司