8～12GHz小型化三路合成100W固态功放
本发明公开了一种8～12GHz小型化三路合成100W固态功放，包括一分三功率分配单元、第一氮化镓功放芯片A1、第二氮化镓功放芯片A2、第三氮化镓功放芯片A3和三合一功率合成单元，第一氮化镓功放芯片A1、第二氮化镓功放芯片A2、第三氮化镓功放芯片A3并联，输入端均与一分三功率分配单元连接，输入端均与三合一功率合成单元连接；在微组装装配过程采用多温度梯度烧结工艺和多芯片微组装技术。0.1mm厚的功放芯片烧结于0.5mm厚的CPC垫片上表面，再将烧结好的功放芯片和CPC垫片烧结至盒体内。0.254的薄膜基片烧结至1mm厚的MoCu垫片上表面，再将烧结好的薄膜基片和MoCu垫片烧结至盒体内。
发明专利
CN202310028493.9
2023-01-09
CN116094474A
2023-05-09
H03F3/20(2006.01)
中国航天科工集团八五一一研究所
李辰晶;司国梁;吴迪;王赛赛
211103 江苏省南京市江宁区建衡路99号
南京理工大学专利中心
朱沉雁
江苏;32
1.一种8～12GHz小型化三路合成100W固态功放，其特征在于：包括一分三功率分配单元、第一氮化镓功放芯片A1、第二氮化镓功放芯片A2、第三氮化镓功放芯片A3和三合一功率合成单元，第一氮化镓功放芯片A1、第二氮化镓功放芯片A2、第三氮化镓功放芯片A3并联，输入端均与一分三功率分配单元连接，输入端均与三合一功率合成单元连接； 一分三功率分配单元包括第一输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口、第一氮化钽电阻R1、第二氮化钽电阻R2、第三氮化钽电阻R3以及第一微带线～第十五微带线；功率为35dBm的输入信号由第一输入端口传输至第一微带线，经过第二微带线后分开为第三微带线和第四微带线两路，第一氮化钽电阻R1并联在第三微带线和第四微带线之间，第三微带线、第四微带线和第一氮化钽电阻R1组成了1：2不等功率分配结构，沿第四微带线传输的信号功率大小是沿第三微带线传输信号的两倍；沿第三微带线传输的信号经过第五微带线、第七微带线和第八微带线传输至第一输出端口，输出的信号功率为29.5dBm；沿第四微带线传输的信号经过第六微带线、第九微带线后分开为第十微带线和第十一微带线两路；第二氮化钽电阻R2并联在第十微带线和第十一微带线之间；沿第十微带线传输的信号传输至第十二微带线，沿第十一微带线传输的信号传输至第十三微带线，第三氮化钽电阻R3并联在第十二微带线和第十三微带线之间；第十微带线、第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第二氮化钽电阻R2、第三氮化钽电阻R3组成了比例为1：1等功率分配结构；沿第十二微带线传输的信号经过第十四微带线传输至第二输出端口，输出的信号功率为29.5dBm；沿第十三微带线传输的信号经过第十五微带线传输至第三输出端口，输出的信号功率为29.5dBm。 2.根据权利要求1所述的8～12GHz小型化三路合成100W固态功放，其特征在于：选用薄膜基片作为实现微带线的物理载体，薄膜基片的材料为氧化铍，介电常数为6.4，材料厚度为0.254mm； 表1一分三功率分配单元微带线尺寸 /> 表2一分三功率分配单元氮化钽电阻尺寸 名称 长度/mm 宽度/mm 第一氮化钽电阻R1 0.8 0.4 第二氮化钽电阻R2 0.6 0.3 第三氮化钽电阻R3 0.8 0.16 经过电磁仿真进行物理尺寸的迭代优化，得到各微带线对应的线长、线宽见表1所示；氮化钽电阻同步加工在薄膜基片上，其对应的长度、宽度见表2所示。 3.根据权利要求2所述的8～12GHz小型化三路合成100W固态功放，其特征在于：三个氮化镓功放芯片A1～A3，型号为WFD080120-P47-2，其工作频段为8～12GHz，功率增益为17dB；前级到达氮化镓功放芯片A1～A3输入端口的信号功率为29.5dBm，三路信号分别经过功放芯片放大后饱和输出，A1～A3输出端口的信号功率均为46.5dBm。 4.根据权利要求3所述的8～12GHz小型化三路合成100W固态功放，其特征在于：三合一功率合成单元包括第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口、第四输出端口、第四氮化钽电阻R4、第五氮化钽电阻R5、第六四氮化钽电阻R6、第十六微带线～第三十微带线；经功放芯片放大后功率为46.5dBm的三路信号分别传输至三合一功率合成单元的第二输入端口，第三输入端口，第四输入端口；第二输入端口的信号经过第十六微带线传输至第十七微带线；第三输入端口的信号经过第十九微带线和第二十一微带线传输至第二十三微带线；第四输入端口的信号经过第二十微带线和第二十二微带线传输至第二十四微带线；第四氮化钽电阻R4并联在第二十一微带线和第二十二微带线之间，第五氮化钽电阻R5并联在第二十三微带线和第二十四微带线之间；第二十一微带线、第二十二微带线、第二十三微带线、第二十四微带线、第四氮化钽电阻R4、第五氮化钽电阻R5组成了比例为1：1等功率合成结构；沿第二十三微带线和第二十四微带线传输的信号合成一路后传输至第二十五微带线，后经第二十六微带线传输至第二十八微带线；沿第十七微带线传输的信号经过第十八微带线传输至第二十七微带线；第六氮化钽电阻R6并联在第二十七微带线和第二十八微带线之间；第二十七微带线、第二十八微带线和第六氮化钽电阻R6组成了比例为1：2不等功率合成结构，沿第二十八微带线传输的信号功率大小是沿第二十七微带线传输信号的两倍；沿微带线和微带线传输的信号合成一路后经过第二十九微带线和第三十微带线传输至第四输出端口，输出的信号功率为50dBm，即100W。 5.根据权利要求4所述的8～12GHz小型化三路合成100W固态功放，其特征在于：选用薄膜基片作为实现微带线的物理载体；薄膜基片的材料为氧化铍，介电常数为6.4，材料厚度为0.254mm； 表3三合一功率合成单元微带线尺寸 名称 长度/mm 宽度/mm 第十六微带线16 14.72 0.36 第十七微带线17 3.6 0.22 第十八微带线18 3.2 0.17 第十九微带线19 6.71 0.36 第二十微带线20 6.71 0.36 第二十一微带线21 3.69 0.22 第二十二微带线22 3.69 0.22 第二十三微带线23 3.66 0.09 第二十四微带线24 3.66 0.09 第二十五微带线25 3.34 0.36 第二十六微带线26 3.2 0.46 第二十七微带线27 3.2 0.08 第二十八微带线28 3.2 0.44 第二十九微带线29 3.12 0.5 第三十微带线30 3.68 0.36 表4三合一功率合成单元氮化钽电阻尺寸 名称 长度/mm 宽度/mm 第四氮化钽电阻R4 0.8 0.16 第五氮化钽电阻R5 0.6 0.3 第六氮化钽电阻R6 0.8 0.4 经过电磁仿真进行物理尺寸的迭代优化，得到各微带线对应的线长、线宽见表3所示；氮化钽电阻同步加工在薄膜基片上，其对应的长度、宽度见表4所示。 6.根据权利要求5所述的8～12GHz小型化三路合成100W固态功放，其特征在于：在微组装装配过程采用多温度梯度烧结工艺和多芯片微组装技术；0.1mm厚的功放芯片烧结于0.5mm厚的CPC垫片上表面，再将烧结好的功放芯片和CPC垫片烧结至盒体内；0.254的薄膜基片烧结至1mm厚的MoCu垫片上表面，再将烧结好的薄膜基片和MoCu垫片烧结至盒体内。