一种大功率波导转换装置、芯片及功放的制作方法

本发明属于功率合成，具体涉及一种大功率波导转换装置、芯片及功放。

背景技术：

1、宽带功放模块是发射系统的关键组成部分，广泛应用于电磁兼容、有源相控阵雷达、雷达模拟器、电子对抗等领域。随着功放频段的宽带整合及兼容设计的需求日益剧增，复杂电磁系统、干扰与反干扰、对抗与反对抗的种种矛与盾，都催使着系统对功放宽带化、大功率、小型化的急迫需求。

2、传统微波大功率功放采用磁控管、行波管等电真空类器件，存在预热时间长、寿命短等使用缺陷，因此，以gan为代表的第三代半导体工艺具备宽禁带、高击穿电压、高功率密度、并采用sic衬底，具备高热传导性和耐高温性能，高可靠性，使得跨倍频程的宽带百瓦甚至千瓦级大功率固态功放研制成为了可能，并逐步取代电真空设备，日益广受射频行业应用。

3、但宽带固态功放芯片的输出功率不高，6～18ghz目前单片输出仅有10w～20w量级，且效率也仅有20%左右，若要大功率的宽带发射机则需采用合成方式实现，现有的合成方式通常采用功分合成器来实现，现有的功分合成器多采用多枝节变换的形式，在使用6～18ghz三倍频的功分合成器时，则需要增大合成器的体积，才能实现，无法满足射频模块固态小型化的需求。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种大功率波导转换装置、芯片及功放，解决了现有技术存在的上述问题。

2、技术方案：一种大功率波导转换装置，包括波导壳和设于波导壳输入端的波导端口，还包括上波导输入腔、下波导输入腔、第一波导腔、第二波导腔和波导同轴转换微带，其中，所述上波导输入腔、下波导输入腔以上下堆叠的方式设置在波导壳内，上波导输入腔、下波导输入腔形成上下并行分支，所述上波导输入腔、下波导输入腔位于波导壳的信号输入端均连通波导端口，所述波导同轴转换微带通过第一波导腔与上波导输入腔连接或通过第二波导腔与下波导输入腔连接，所述波导同轴转换微带设置在波导壳的信号输出端，所述第一波导腔与第二波导腔处于同一水平面，所述上波导输入腔、下波导输入腔、第一波导腔和第二波导腔形成拓扑架构。

3、优选的，所述上波导输入腔的输出端为斜面输出端口，所述下波导输入腔靠近斜面输出端口处形成与斜面输出端口平行的公分斜面。

4、优选的，所述上波导与下波导输入腔的输入端面与第一波导腔、第二波导腔的输出端面均采用wrd500d36的端面。

5、优选的，所述第一波导腔与第二波导腔形成e面分支，所述第一波导腔与第二波导腔的内部高度相同，其高度范围为8.0-8.3mm。

6、优选的，所述上波导输入腔、下波导输入腔的高度范围为31-32mm。

7、优选的，所述第一波导腔包括：

8、第一矩形腔，位于上波导输入腔的左右两侧且其输入端连通上波导输入腔的输出端；

9、第一弧形波导腔，其输入端连通于第一矩形腔的输出端，其内侧内壁设有脊线形成波导脊，所述波导脊的宽度为5.10-5.19mm，高度为4.20-4.29mm，所述波导脊形成半径为5mm的圆弧；

10、第二矩形腔，连通于第一弧形波导腔的输出端。

11、优选的，所述第二波导腔包括：

12、第二弧形波导腔，位于下波导输入腔的左右两侧且其输入端连通于下波导输入腔；所述第二弧形波导腔的相交处形成功分处凸起，所述功分处凸起位于下波导输入腔的对立面；所述第二弧形波导腔内壁设有脊线形成波导脊，所述第二弧形波导腔内壁上设置的波导脊与第一弧形波导腔内壁设置的波导脊结构相同；

13、第三矩形腔，连接于第二弧形波导腔的输出端。

14、一种轻量化功率芯片，包括：芯片本体，其两端分别通信连接波导功分器、波导合成器，其中，波导功分器、波导合成器为上述所述的大功率波导转换装置，所述芯片本体上垂直设置有供电针，所述供电针用于给芯片本体的供电，所述芯片本体下方镶嵌有若干散热部，所述散热部用于给芯片本体散热，所述芯片本体下方剩余部分采用铝材料制成，所述散热部采用无氧铜材料制成，所述芯片本体、散热部之间采用扩散焊接工艺连接。

15、一种小型化超宽带功放，包括：

16、下壳体；

17、芯片，沿水平向安装于下壳体，所述芯片为上述所述的轻量化功率芯片；

18、射频输入口，设于下壳体的一端且通信连接芯片；

19、射频输出口，设于下壳体的另一端且通信连接芯片；

20、供电保护板，安装于下壳体，所述供电保护板用于对芯片防护且供电；

21、上壳体，可拆卸安装于下壳体上，所述上壳体与下壳体相互配合形成容纳腔，放置芯片与供电保护板。

22、有益效果：本发明涉及一种大功率波导转换装置、芯片及功放，采用双脊波导实现6～18ghz三倍频的宽带功分或合成，所述上波导与下波导输入腔的输入端面与第一波导腔、第二波导腔的输出端面均采用wrd500d36的端面，方便进行二次高效合成，上波导输入腔和下波导输入腔上下堆叠的方式形成上下并行分支，第一波导腔与上波导输入腔连通，第二波导腔与下波导输入腔连通实现工作带宽的功分，其中，第一波导腔与第二波导腔处于同一水平面的方式，上波导输入腔、下波导输入腔、第一波导腔和第二波导腔形成拓扑架构，不仅提高了宽带功分的功率，同时，该结构加工更为简单；

23、其次，由于第一波导腔与第二波导腔处于同一水平面的形式与上波导输入腔、下波导输入腔连通，缩小分支高度，减少波导装置占用空间，且采用空气介质波导结构，具有消耗小，耐击穿场强，功率容量大等特点。

技术特征：

1.一种大功率波导转换装置，包括波导壳和设于波导壳输入端的波导端口（1），其特征在于，还包括上波导输入腔（2）、下波导输入腔（3）、第一波导腔（4）、第二波导腔（5）和波导同轴转换微带（6），其中，所述上波导输入腔（2）、下波导输入腔（3）以上下堆叠的方式设置在波导壳内，上波导输入腔（2）、下波导输入腔（3）形成上下并行分支，所述上波导输入腔（2）、下波导输入腔（3）位于波导壳的信号输入端均连通波导端口（1），所述波导同轴转换微带（6）通过第一波导腔（4）与上波导输入腔（2）连接或通过第二波导腔（5）与下波导输入腔（3）连接，所述波导同轴转换微带（6）设置在波导壳的信号输出端，所述第一波导腔（4）与第二波导腔（5）处于同一水平面，所述上波导输入腔（2）、下波导输入腔（3）、第一波导腔（4）和第二波导腔（5）形成拓扑架构。

2.根据权利要求1所述的一种大功率波导转换装置，其特征在于，所述上波导输入腔（2）的输出端为斜面输出端口，所述下波导输入腔（3）靠近斜面输出端口处形成与斜面输出端口平行的公分斜面。

3.根据权利要求1所述的一种大功率波导转换装置，其特征在于，所述上波导与下波导输入腔（3）的输入端面与第一波导腔（4）、第二波导腔（5）的输出端面均采用wrd500d36的端面。

4.根据权利要求1所述的一种大功率波导转换装置，其特征在于，所述第一波导腔（4）与第二波导腔（5）形成e面分支，所述第一波导腔（4）与第二波导腔（5）的内部高度相同，其高度范围为8.0-8.3mm。

5.根据权利要求1所述的一种大功率波导转换装置，其特征在于，所述上波导输入腔（2）、下波导输入腔（3）的高度范围为31-32mm。

6.根据权利要求1所述的一种大功率波导转换装置，其特征在于，所述第一波导腔（4）包括：

7.根据权利要求6所述的一种大功率波导转换装置，其特征在于，所述第二波导腔（5）包括：

8.一种轻量化功率芯片，其特征在于，包括：芯片本体（7），其两端分别通信连接波导功分器、波导合成器，其中，波导功分器、波导合成器为权利要求1-7任意一项所述的大功率波导转换装置，所述芯片本体（7）上垂直设置有供电针（9），所述供电针（9）用于给芯片本体（7）的供电，所述芯片本体（7）下方镶嵌有若干散热部，所述散热部用于给芯片本体（7）散热，所述芯片本体（7）下方剩余部分采用铝材料制成，所述散热部采用无氧铜材料制成，所述芯片本体（7）、散热部之间采用扩散焊接工艺连接。

9.一种小型化超宽带功放，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种大功率波导转换装置、芯片及功放，属于功率合成技术领域。包括波导壳和波导端口，还包括上波导输入腔、下波导输入腔、第一波导腔、第二波导腔和波导同轴转换微带，其中，上波导输入腔、下波导输入腔以上下堆叠的方式设置在波导壳内，上波导输入腔、下波导输入腔位于波导壳的信号输入端均连通波导端口，波导同轴转换微带通过第一波导腔与上波导输入腔连接或通过第二波导腔与下波导输入腔连接，上波导输入腔、下波导输入腔、第一波导腔和第二波导腔形成拓扑架构。本发明采用波导输入腔上下堆叠，波导腔则处于同一水平面的方式，缩小分支高度，减少波导装置占用空间，具有消耗小，耐击穿场强高，功率容量大等特点。

技术研发人员：吕刚,吴勇军,唐荣,高梅,王祥,袁萍,李荣明
受保护的技术使用者：南京纳特通信电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15