[发明专利]一种Ka全频段功率合成放大器模块及其波导路径结构

说明书

本发明提供了一种Ka全频段功率合成放大器模块及其波导路径结构，所述波导路径结构包括与所述功率合成放大器模块输入信号或输出信号连接的第一波导路径、从第一波导路径末端分别向纵向两侧对称延伸形成的第二波导路径，以及分别从两段第二波导路径末端横向沿着信号传递方向向前对称延伸形成的第三波导路径；上述波导路径在各段交界处形成空腔通道截面变小的狭窄部。所述功率合成放大器模块显著拓展了波导传输信号的带宽，实现了26.5GHz‑40GHz全带宽的功率分配与合成，同时实现了放大器结构的小型化。

技术领域

本发明涉及微波通信技术领域中的功率放大器，尤其是涉及一种Ka全频段功率合成放大器结构。

背景技术

Ka波段是电磁频谱的微波波段的一部分，其频率范围为26.5-40GHz，其波长位于毫米波段。毫米波功率放大器是毫米波系统中的关键器件，如何提高毫米波固态功放的输出功率与工作效率，一直是国内外相关学者的研究热点。

由于单个MMIC(单片微波集成电路)的输出功率有限，因此在实际应用中需要将若干个功率单元组合来提高功率输出。毫米波段的功率合成主要通过金属波导和平面微带电路的多种组合方式实现。中国专利文献CN108091970A公开了一种Ka波段宽带大功率放大器，其采用了波导功分器，包括波导ET和波导四路功率分配器，能够有效减少合成损耗，且功率放大器模块采用波导输出形式，能够直接与波导功率合成器进行连接，简化了放大器的整体结构。

然而，上述文献公开的功率放大器结构其整个合成网络结构的尺寸仍然较大。同时，其有耗合成网络属于一个窄带系统，无法实现全波段覆盖，如果要提高其工作带宽，需要增加相关网络的支节数，必然会进一步增加整个合成网络的体积。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种Ka全频段小型化功率合成放大器模块及其波导路径结构，以解决现有Ka波段有耗合成网络合成效率低、体积较大的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种波导路径结构，用于构造功率合成放大器模块的输入波导功率分配单元和/或所述输出波导功率合成单元，所述波导路径结构为一空腔通道，包括与所述功率合成放大器模块输入信号或输出信号连接的第一波导路径、从第一波导路径末端分别向纵向两侧对称延伸形成的第二波导路径，以及分别从两段第二波导路径末端横向沿着信号传递方向向前对称延伸形成的第三波导路径；上述波导路径在各段交界处形成空腔通道截面变小的狭窄部。

进一步地，第一波导路径末端具有一截面突然收缩的环形第一狭窄部，第一波导路径通过该第一狭窄部与第二波导路径连接。

进一步地，所述第二波导路径在其相对第一波导路径的另一侧中间位置形成有向第一波导路径方向凹陷的大致V型的凹槽，该V型凹槽使得第二波导路径在该处形成截面突然收缩的第二狭窄部。

进一步地，所述第二波导路径在其向纵向两侧延伸的方向上具有截面逐渐展宽的结构。

进一步地，所述第二波导路径纵向左侧的外轮廓线与所述第一波导路径的外轮廓线夹角小于90度。

进一步地，所述第二波导路径与第三波导路径形成的拐角外侧形成斜切部。

进一步地，所述功率合成放大器模块包括能够相互组合的金属上盖和金属下盖，上盖和下盖内表面分别对应形成有槽道，所述空腔通道由上盖和下盖的槽道组合而成；其中，所述槽道具有与所述狭窄部互补的结构。

进一步地，所述互补结构为凸岛、尖角、斜面中的至少一种。

本发明还提供了一种Ka全频段功率合成放大器模块，包括金属上盖、金属下盖以及印刷基板，所述印刷基板容置在由所述上盖和下盖组成的盒体内；其中，所述印刷基板信号输入端与输入波导功率分配单元连接，信号输出端与输出波导功率合成单元连接；所述输入波导功率分配单元、输出波导功率合成单元包括上述方案任一项所述的波导路径结构。