一种气密型功率合成装置及实现方法与流程

本发明涉及通信，尤其涉及一种气密型功率合成装置及实现方法。

背景技术：

1、功率合成技术属于微波技术领域的一个重要方向。通过功率合成网络将小功率信号合成为大功率信号，在射频应用领域中发挥着重要作用，广泛应用于雷达系统、卫星通信、无线电发射机等。随着现代武器装备不断更新迭代，对射频模块也提出了小型化、集成化的要求。为了满足这些要求，模块内部电路也就必须相应的往小型化、集成化发展。而功率合成的基本构成单元就是功率放大芯片，一般分为带封装的和裸芯片，为了节约尺寸空间，一般直接使用裸芯片进行功率合成。而裸芯片由于本身很脆弱，易受外部杂物（液体、固体）干扰而损坏，所以对模块内部的裸芯片进行气密保护就尤为重要。

2、目前，功率合成的常规做法是使用电桥进行功率合成，这样的合成方式射频能量损耗大，只适用于低频范围内。而波导的能量损耗小、功率容量更大、频率范围广，因此波导更适合用于功率合成。而使用波导进行功率合成，就需要将射频信号从基片向波导过渡，现有做法一般是微带-探针-波导过渡，然后波导窗使用基片粘接在波导口上，但这种方式只能做到水密，无法达到气密要求。

3、申请号为202011394999.4，发明名称为气密型平面合成模块、混合功率合成装置及实现方法，公开使用功率芯片、平面合成电路、射频绝缘子、馈电绝缘子、壳体、封帽盖、波导口盖、绝缘子盖等组装成气密型平面合成模块，并通过螺钉将低频板、e-t结合两个气密型平面合成模块组装实现气密型混合功率合成。采用了平面电路合成和波导网络合成的混合方式，实现了多路功率芯片的小型化大功率合成，适合各类标准波导口的功率合成。

4、但是其是平面网络合成，再转为波导合成，而且转为波导的方式是平行于波导口。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种气密型功率合成装置及实现方法，实现将射频信号从基片向波导垂直过渡传输，然后在波导腔内进行功率合成。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种气密型功率合成装置的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、步骤1.功放模块的组装：

5、s101.将第一射频绝缘子使用焊锡烧结在功放腔体右侧侧壁上，第二射频绝缘子使用焊锡烧结在功放腔体底面上；

6、s102.将第一功放芯片使用金锡合金共晶在第一钨铜载板上，将第二功放芯片使用金锡合金共晶在第二钨铜载板上，使用导电胶将芯片电容分别粘接在第一钨铜载板、第二钨铜载板上，将第一钨铜载板、第二钨铜载板、第一基片、第二基片、第三基片、第四基片安装在功放腔体的腔体对应位置；

7、将第二射频绝缘子顶端与第一基片进行金丝键合连接，将第一功放芯片的输入输出端与第一基片、第二基片、第三基片通过金丝键合，第二功放芯片的输入输出端与第三基片、第四基片进行金丝键合；将直流绝缘子一端使用焊锡烧结在功放腔体的第二基片上；

8、将低频板使用导电胶粘接在功放腔体背面腔体上，并将低频板上的焊盘与穿过焊盘的直流绝缘子焊接由低频板通过直流绝缘子、第二基片给第一功放芯片馈电，由低频板通过另一直流绝缘子、第四基片给第二功放芯片馈电；

9、s103. 功放腔体正面，将内盖板使用沉头螺钉紧固在功放腔体上，再利用第一外盖板进行激光封焊，功放腔体背面，将第二外盖板使用沉头螺钉紧固在功放腔体上；

10、步骤2.波导合成腔体的组装：

11、s201.将波导合成上腔体、波导合成下腔体通过盘头三组螺钉紧固，接触面应紧密接触，组合成波导合成腔体；

12、波导合成上腔体包括矩形底座和位于矩形底座上的凸台，矩形底座右侧壁中部具有缺口，凸台内部集成波导隔离器，凸台中部具有隔离器输出波导口，隔离器输出波导口两侧均布两排螺纹孔，共6个，缺口两侧具有两个输入波导口，分别是第一输入波导口、第二输入波导口，两个输入波导口四周布置若干孔；波导合成下腔体包括底板和底板上与波导合成上腔体对应的销钉；

13、s202.将2颗第二射频绝缘子分别插入第一输入波导口、第二输入波导口，并使用盘头螺钉对功放模块、波导合成腔体进行紧固安装，接触面紧密接触，组合成气密型功率合成装置。

14、进一步的，步骤s101前，包括所述功放腔体一面加工出射频芯片装配凹槽，功放腔体一面加工出直流绝缘子装配腔，将直流绝缘子使用焊锡烧结在直流绝缘子装配腔处，将所述功放腔体加工出内盖板的装配凸台，将所述功放腔体加工出封焊盖板的装配凸台，将所述功放腔体加工出与波导合成腔体配合的销钉孔、螺钉孔。

15、进一步的，步骤s102中，第一钨铜载板、第二钨铜载板使用焊料焊接在功放腔体的射频芯片装配凹槽上。

16、进一步的，步骤s101中，第一射频绝缘子通过金丝键合与第四基片相接。

17、进一步的，步骤s201前，还包括将波导合成下腔体底板上加工出功率容纳腔、沉头螺钉孔、盘头螺钉孔、销钉孔。

18、一种气密功率合成装置，其特征在于，包括：

19、一个功放模块，所述功放模块包括功放腔体、功放芯片、射频绝缘子、直流绝缘子、基片、盖板；

20、所述功放腔体一面具有出射频芯片装配凹槽，第一功放芯片使用金锡合金共晶在第一钨铜载板上，第二功放芯片使用金锡合金共晶在第二钨铜载板上，所述第一钨铜载板、第二钨铜载板使用焊料焊接在功放腔体的射频芯片装配凹槽上，第一射频绝缘子、第二射频绝缘子使用焊锡烧结在射频绝缘子装配腔处；

21、所述功放腔体一面加工出直流绝缘子装配腔，直流绝缘子使用焊锡烧结在直流绝缘子装配腔处，低频板使用导电胶粘接在功放腔体另一面，直流绝缘子的一端焊接在低频板对应焊盘处，直流绝缘子的另一端焊接在第二基片、第四基片对应处，用于射频功放芯片的馈电；

22、第一射频绝缘子与第四基片进行焊接连接，第二射频绝缘子的一端与第一基片金丝键合，第一功放芯片的输入输出端与第一基片、第二基片、第三基片通过金丝键合、第二功放芯片的输入输出端与第三基片、第四基片进行金丝键合；

23、内盖板使用沉头螺钉紧固在功放腔体上，第二外盖板使用沉头螺钉紧固在功放腔体上，第一外盖板采用激光封焊的方式与功放腔体连接；

24、一个波导合成腔体，所述波导合成腔体包括波导合成上腔体、波导合成下腔体；波导合成上腔体正面分为矩形底座和凸台，矩形底座一侧具有两个输入波导口，分别是第一输入波导口、第二输入波导口，波导合成上腔体的凸台上具有一个隔离器输出波导口，波导合成上腔体的壳体另一面具有功率容纳腔和孔，波导合成下腔体包括底板和底板上的销钉，底板上具有功率容纳腔，在底板上具有沉头螺钉孔、盘头螺钉孔、销钉孔，沉头螺钉将波导合成上腔体和波导合成下腔体紧固，使波导合成上腔体和波导合成下腔体的接触面紧密接触；

25、将销钉安装在波导合成腔体上的销钉孔，并使用螺纹胶固定，第二射频绝缘子的一端对准波导合成腔体的输入波导口后插入，并使用盘头螺钉将功放模块和波导合成腔体紧固。

26、进一步的，功放腔体，由铝制成；内盖板，由铝制成；外盖板，由铝制成；波导合成腔体，由铝制成。

27、进一步的，第一射频绝缘子使用焊锡烧结在功放腔体右侧侧壁上，第二射频绝缘子使用焊锡烧结在功放腔体底面。

28、本发明的有益效果：

29、1.相较于微带-探针-波导的过渡方式，本发明可以做到气密性，保护了模块内的裸芯片，也提高了可靠性。

30、2.本发明使用波导进行功率合成，具备合成效率高、合成损耗小、功率容量大、频率范围广的优点。

31、3.相较于使用微带-电桥-微带的合成方式，本发明尺寸更小，加工精度高，达到了小型化、集成化的目的。

32、4.本发明集成了波导隔离器，较大地改善了输出驻波，保护了功放芯片，提高了可靠性，同时也达到了小型化、集成化的目的。