[發(fā)明專利]一種固態(tài)微波功率合成驅(qū)動(dòng)模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110419293.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN113141743B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱梁;馬文東;王茂;趙連敏;劉勝;吳則革;劉成周;單家芳;劉甫坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H05K5/02
• 分類號(hào): H05K5/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發(fā)明公開了一種固態(tài)微波功率合成驅(qū)動(dòng)模塊，包括有高速開關(guān)、相位調(diào)整模塊、多級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊、可調(diào)衰減模塊、末級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊，各個(gè)模塊依次相連，采用模塊一體集成設(shè)計(jì)。高速開關(guān)采用兩級(jí)或多級(jí)串聯(lián)的方式來提高開關(guān)隔離度。相位調(diào)整模塊在一定調(diào)整電壓范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)0?360°的相位調(diào)整。多級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊的串聯(lián)，可以有效降低幅度受相位變化的影響，N級(jí)驅(qū)動(dòng)功放的輸出幅度變化可以控制在±0.2dB以內(nèi)；之后串聯(lián)一個(gè)或多個(gè)可調(diào)衰減模塊，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)提高隔離度、增大衰減度的效果。在每一級(jí)串聯(lián)之前，要先串聯(lián)一組π形電阻，這樣可以進(jìn)一步減小整個(gè)電路的駐波，提高每一級(jí)模塊之間隔離度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)微波領(lǐng)域，尤其是涉及適用于高功率固態(tài)微波合成領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磁控管、速調(diào)管這類真空器件一直是千瓦級(jí)高功率微波源的主流，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，單片可以輸出幾百瓦功率的半導(dǎo)體器件研發(fā)日趨成熟，同時(shí)價(jià)格也在不斷下降，以這種半導(dǎo)體固態(tài)器件的固態(tài)微波源逐漸成為主流。

高功率固態(tài)微波源主要通過多路合成的方式來實(shí)現(xiàn)，微波功率合成的核心就是各個(gè)模塊的相位幅度一致性。尤其是高頻功放模塊，很難保證各個(gè)功放模塊的相位幅度一致性，LDMOS、GaN這些常用的半導(dǎo)體功放芯片，由于內(nèi)部鍵合金線的差異，每個(gè)芯片本身相位差異在±3°-5°，通常的合成方式直接將各個(gè)功放模塊接在合路器的輸入端，在保證功放模塊一致性的情況下，每個(gè)功放模塊輸出功率可以保證在±0.5dB,但是由于電感電容批次不同，相位往往差異較大，尤其是＞1G的高頻領(lǐng)域，頻率越高，波長(zhǎng)越短，相位受焊接方式、電容電感位置的影響更大，造成的結(jié)果就是合成效率極低，不但散熱量極大，而且需要的功放模塊眾多，無疑大大增加了成本。

隨著高功率固態(tài)微波源的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)在功放模塊中增加調(diào)相模塊，在一定程度上提高了合成效率，數(shù)字移相器和模擬移相器中，通過一定的電壓調(diào)節(jié)可以達(dá)到一定范圍內(nèi)的相位變化，如果相位變化超過45°，功率變化會(huì)急劇變大，0-360°相位變化范圍內(nèi)，功率變化范圍最高在±2dB。在增加相位一致性的同時(shí)增加了幅度的不一致性，因此該方式只適用于相位變化不大范圍內(nèi)的微波合成。

但是大部分情況下，尤其是高頻情況下，可以在物理結(jié)構(gòu)上保證模塊一致性，但是由于芯片內(nèi)部的原因，相位仍然不可避免的有很大差異，需要更大范圍的相位調(diào)節(jié)，這時(shí)顯然上述方式不再適用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種固態(tài)微波功率合成驅(qū)動(dòng)模塊，很好的解決了這個(gè)問題，增加相位調(diào)整模塊的同時(shí)，增加了至少兩級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊，這樣至少保證有一級(jí)是飽和輸出，同時(shí)后面串聯(lián)一個(gè)可調(diào)衰減模塊，之后串聯(lián)一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，在相位調(diào)整的同時(shí)可以做到功率的調(diào)整，而且相位和功率的調(diào)整相互獨(dú)立，互不影響。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種固態(tài)微波功率合成驅(qū)動(dòng)模塊，包括依次相連的高速開關(guān)、相位調(diào)整模塊、多級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊組成的驅(qū)動(dòng)模塊組、可調(diào)衰減模塊、末級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊；所述模塊之間連接有π型電阻電路；

所述高速開關(guān)模塊采用多級(jí)串聯(lián)的方式來提高開關(guān)隔離度；

所述相位調(diào)整模塊用于在一定調(diào)整電壓范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)0-360°的相位調(diào)整；

所述驅(qū)動(dòng)模塊組包括多級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊串聯(lián)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊是以獨(dú)立輸出不大于24dBm的小型功放芯片為核心的功放電路，通過多級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊串聯(lián)，有效降低幅度受相位變化的影響，多級(jí)驅(qū)動(dòng)功放的輸出幅度變化控制在±0.2dB以內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述相位調(diào)整模塊為數(shù)字調(diào)相模塊，或?yàn)槟M調(diào)相模塊，用于最大實(shí)現(xiàn)0-360°全相域調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，所述多級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊，至少為兩級(jí)，或根據(jù)幅度平坦度的要求，增加串聯(lián)級(jí)數(shù)。

進(jìn)一步的，所述可調(diào)衰減模塊在多級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊之后，根據(jù)功率變化范圍的大小選擇可調(diào)衰減模塊的串聯(lián)級(jí)數(shù)。

進(jìn)一步的，所述末級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊用于滿足末級(jí)功放的輸入要求。