CN116418313B - 一种功率放大的数字化功率分配器及方法 - Google Patents

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Abstract

一种功率放大的数字化功率分配器，涉及调节电变量的数字功率分配器技术领域，天线连接耦合器，耦合器连接微带线滤波器，微带线滤波器连接差分放大电路，差分放大电路连接模数转换器，模数转换器连接多通道功率分配单元，数字信号处理器连接多通道功率分配单元；天线接收微波或毫米波转变为高频电信号，耦合器将高频电信号耦合到微带线滤波器，微带线滤波器对高频电信号进行滤波形成第一次滤波的高频电信号，差分放大电路对第一次滤波的高频电信号放大，模数转换器对第一次放大电信号数字化，数字信号处理器控制多通道功率分配单元进行功率分配；一种功率放大的功率分配器的方法，用数字信号处理器控制多通道功率分配单元分配功率。

Description

一种功率放大的数字化功率分配器及方法
技术领域
本发明涉及调节电变量的数字功率分配器技术领域，具体为一种功率放大的数字化功率分配器及方法。
背景技术
模拟功率分配器的精度受到元器件的精度、温度漂移等因素的影响，因此难以实现高精度的功率分配；模拟功率分配器中的元器件容易受到电磁干扰、温度变化等因素的影响，导致工作不稳定或损坏；模拟功率分配器中的元器件存在一定的内阻，会导致功率损耗增大，影响功率分配效率；模拟功率分配器需要使用大量的元器件，因此体积较大、重量较重，不利于集成和应用；模拟功率分配器通常需要手动调节电路参数，难以实现自动化控制，不利于应用于大规模***；同时，现有的功率分配器很难做到处理高频信号并输出高功率。
发明内容
针对以上问题，至少解决其中一个问题，本发明的目的在于对模拟信号进行滤波和放大，采用高速数据转换，将模拟信号转为数字信号，采用多通道功率分配，并对数字信号放大和滤波，提供一种功率放大的数字化功率分配器及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种功率放大的数字化功率分配器及方法，包括：天线、耦合器、微带线滤波器、差分放大电路、模数转换器ADC、多通道功率分配单元、数字信号处理器DSP，天线连接耦合器，耦合器连接微带线滤波器，微带线滤波器连接差分放大电路，差分放大电路连接模数转换器ADC，模数转换器ADC连接多通道功率分配单元，数字信号处理器DSP连接多通道功率分配单元；天线接收微波或毫米波转变为高频电信号，耦合器将高频电信号耦合到微带线滤波器，微带线滤波器对高频电信号进行滤波形成第一次滤波的高频电信号，差分放大电路对第一次滤波的高频电信号放大，形成第一次放大电信号，模数转换器ADC对第一次放大电信号数字化，形成第一次数字化放大电信号，数字信号处理器DSP控制多通道功率分配单元进行功率分配；
进一步地，天线接收微波或毫米波转变为高频电信号；需要说明的是，高频电信号为高频模拟信号，天线是接收微波或毫米波信号的装置，微波的频率范围为1 GHz到300GHz，波长在1毫米到1米之间，微波的应用非常广泛，例如通信、雷达、卫星通信等；毫米波的频率范围一般为30 GHz到300 GHz，波长在1毫米到1厘米之间，毫米波具有高频段的优点，例如，数据传输速度快、信号传输距离短、抗干扰性强等，毫米波的应用领域包括无线通信和雷达等；天线采用振荡子天线、馈源天线或者光栅天线的一种，所述天线通过电磁场与微波信号相互作用，将微波信号转变为电信号进行接收和处理；
进一步地，耦合器将高频电信号耦合到微带线滤波器；需要说明的是，耦合器是将天线接收到的微波或毫米波信号耦合到下游电路中，微波或毫米波信号是高频信号，由于这些频段的信号频率非常高，因此它们具有短波长和高频率，可以实现高速数据传输和高分辨率通信，同时，这些频段的信号也具有较小的传输距离和较强的衰减特性；耦合器采用向量调制耦合器，用向量调制耦合器耦合高频电信号，向量调制耦合器（VectorModulation Coupler，VMC）是一种用于微波和毫米波频段的耦合器，将一个信号分为两个不同的信号，其中一个信号经过调制后再被耦合回来，向量调制耦合器VMC的工作原理是将输入信号分成两路，一路通过一个调制器进行相位或幅度调制，另一路则通过一个相位移器进行相位调整，然后，这两路信号再通过一个耦合节进行耦合，其中调制后的信号与原始信号之间存在相位差或幅度差，向量调制耦合器VMC用于精确控制的高频应用，例如雷达、通信和测量***，实现高精度的相位调制和幅度调制，同时具有较高的带宽和传输速率；
进一步地，微带线滤波器对高频电信号进行滤波形成第一次滤波的高频电信号，微带线滤波器包括：主微带线101、从微带线102、环形共振器和串联带；主微带线101包括：导体、介质和地电平，主微带线101是一个导体条，由金属带制成，采用铜或铝，金属带的宽度、厚度和长度主要决定微带线滤波器的特性，包括阻抗、损耗、带宽和中心频率等，具体来说：宽度：微带线宽度对阻抗和损耗产生影响，较宽的微带线提供较低的阻抗，而较窄的微带线则减少损耗，但会提高阻抗，通常，阻抗会随微带线宽度的增加而减小，损耗会随微带线宽度的减小而减少；厚度：微带线厚度对阻抗和损耗产生影响，较厚的微带线提供较低的阻抗，而较薄的微带线则可以减少损耗，但会提高阻抗，通常，阻抗会随微带线厚度的增加而降低，损耗会随微带线厚度的减少而减小；长度：微带线长度通常由微带线的特性阻抗和目标中心频率决定，较短的微带线提供较高的中心频率，而较长的微带线则提供较低的中心频率，微带线越长，损耗越大；它通常位于微带线滤波器的中心位置，负责传输信号；而介质是导体的下方，用来隔离导体与地电平之间的电场，介质通常使用低介电常数的材料，如聚四氟乙烯（PTFE）或玻璃纤维增强聚酰亚胺（FR-4），地电平则是主微带线101下方的另一层金属，作为信号回流的路径；主微带线101与从微带线102之间的相位移位为90度，这是为了获得更好的滤波效果，主微带线101与从微带线102之间的相位移位为90度是通过在从微带线102上添加相位移位器来实现的，相位移位器是一个单独的元件或一个简单的线圈，它们可以改变微带线上的电流相位，从而实现相位移位；主微带线101和从微带线102之间由反射器进行分离，在微带线天线阵列中，主微带线101和从微带线102之间的信号会相互干扰，影响阵列的性能，因此，反射器被用于反射从微带线102的信号，并将其引导回从微带线102的一个端口，从而避免信号干扰，反射器的原理是利用了微带线上信号的反射特性，在微带线上，当信号遇到一段不同阻抗的负载时，就会发生反射，反射器利用这种特性，在从微带线102和主微带线101之间添加一个开路或短路元件，对从微带线102的信号实现反射，反射器的作用是将从微带线102的信号反射回源端，并防止其进入主微带线101，从而避免信号干扰，此外，反射器还可以在主微带线101和从微带线102之间引入一个固定的相位差，从而控制微带线天线阵列的相位和幅度响应，使其更加优化；反射器采用以下两种之一，反射器包括：短路型反射器和开路型反射器，短路型反射器是在主微带线101和从微带线102之间添加一段短路线段，将从微带线102的信号通过短路反射回去，这种反射器通常比较简单，易于制作，但必须根据微带线的特性和阻抗进行计算和调整，确保反射效果良好；开路型反射器是在主微带线101和从微带线102之间添加一个开路或中间挂载一个反射器，将从微带线102的信号通过开路反射回去，这种反射器需要更多的空间，但因为更容易调整控制相位差；串联带是连接主微带线101和环形共振器的微带线，串联带的长度和宽度决定响应的频率，主微带线101、从微带线102和串联带形成输入端和输出端，其中主微带线101和串联带之间串联有环形共振器，环形共振器包括内圆环和外圆环，内圆环和外圆环之间形成环形空腔，从微带线102从外圆环上引出，主微带线101从环形空腔内引出，串联带绕过环形共振器从内圆环上引出；环形共振器包括环形谐振器和微带线，环形谐振器的内圆环和外圆环形成环形空腔，具体来说，内圆环和外圆环的形状和大小是与频率一一对应的，以便在设定的频率范围内形成共振，比如在50 GHz到200GHz，当微波或者毫米波信号传输到环形共振器时，它会在环形空腔中反复反射，形成一个稳定的谐振模式，这个谐振模式可以被用于许多应用，例如滤波器、振荡器和频率合成器等，环形共振器下方设置介质衬底分隔环形共振器和地面层，介质衬底采用材料是氮化铝、氧化铝或者玻璃纤维增强聚酰亚胺（FR-4）的一种；微带线上的电场和磁场相互作用产生共振，微带线与环形共振器之间通过耦合元件相连接，比如，耦合电容、耦合电感等，实现谐振器和微带线之间的信号传输，将射频信号引入这个环的一端，信号会在环中反射数次，比如5次或者10次，从而产生谐振，谐振频率取决于环的几何尺寸和介质特性，作为滤波器的中心频率；环形共振器的基本原理是利用谐振器的固有频率，将特定频率的信号从微带线102中截出，达到选择性地滤波的功能，当输入的电磁波的频率等于谐振器的固有频率时，电磁波将在环形谐振器内部形成一个闭合的环路，谐振器内部将产生共振，输出信号将保持一个强大的振幅；而当输入的电磁波的频率离谐振器的固有频率越远时，输入的信号将无法在谐振器内部形成一个闭合的环路，因此输出信号将非常微弱；因此，环形共振器主要是通过调整其尺寸和形状来确定其固有频率，从而实现频率选择和滤波的目的；由于其体积小、低损耗等特点，环形共振器在微波和毫米波频段的滤波和信号选择应用方面有着广泛的应用；在环形共振器与主微带线101连接时，使用电磁耦合的方式，在主微带线101和环形共振器之间，通过直接把环形共振器的一端与主微带线101相连接，形成一个开路或短路的结构，实现电磁耦合，或者将环形共振器与一段串联的微带线相连，实现电磁耦合；在环形共振器与从微带线102连接时，通过将环形共振器的一端与从微带线102直接相连，在相连处通过改变传输线的宽度和长度，实现电磁耦合，或者采用双向耦合的方式，将环形共振器与两条从微带线102直接相连，实现电磁耦合；利用环形共振器抵消了微带线带来的相位移位，避免了传统微带线滤波器的谐振问题，同时环形共振器形成了共振波路径，使带宽得到极大的增加，达到了带有较广带宽的微带线滤波器的效果，此外，微带线滤波器还有较强的抗干扰能力；需要特别说明的是，多通道功率分配单元内也采用了微带线滤波器；
进一步地，差分放大电路对第一次滤波的高频电信号放大，形成第一次放大电信号；需要说明的是，差分放大电路对第一次滤波的高频电信号进行放大并输出高功率信号，能够增强信号的传输距离和穿透力，采用差分放大电路对第一次滤波的高频电信号放大的优点在于：第一个优点是差分放大电路能够放大微弱的第一次滤波的高频电信号，使得信号能够被后续的电路处理；第二个优点是差分放大电路能够抑制共模干扰，虽然共模信号会被同时放大，但是差模信号则会得到更多的放大；第三个优点是提高信噪比，由于抑制了共模干扰，信噪比也会随之提高；第四个优点是减少对地干扰，差分放大电路能够减少对地干扰，差分放大电路不依赖于地线作为信号传输的参考点；第五个优点是增强线性度，差分放大电路的线性度非常好，能够减少非线性失真的发生，提高信号的精度；第一次滤波的高频电信号是由微波或毫米波转变而来，属于高频信号，差分放大电路使用晶体管，其原因在于晶体管适用于低功率、高频率的应用，而场效应晶体管适用于高功率、低频率的应用，差分放大电路通过增加电源电压和使用高功率晶体管来实现高功率输出，当电源电压增加时，差分放大电路的输出电压也会相应增加，使用高功率晶体管可以增加差分放大电路的输出功率，需要注意的是，要做好晶体管的散热和保护措施，以避免损坏晶体管和电路，此外，正确的电路设计和布线也非常重要，可以减少信号损耗和噪声干扰，提高输出功率；
进一步地，模数转换器ADC对第一次放大电信号数字化，形成第一次数字化放大电信号；需要说明的是，第一次滤波的高频电信号是模拟信号，模数转换器ADC（Analog-to-Digital Converter）将第一次放大电信号转换成数字信号，模数转换器ADC包括：采样保持电路、模数转换电路和数字输出接口；采样保持电路是模数转换器ADC的第一部分，用于采集模拟信号并保持其值不变，以便进行后续的模数转换，其运作原理是在采样时将采样开关打开，将模拟信号导入保持电容中，然后关闭采样开关，保持电容维持原来的电压；模数转换电路是模数转换器ADC的核心部分，用于将模拟信号转换成数字信号，模数转换电路采用积分型模数转换器或者逼近型模数转换器，积分型模数转换器将输入信号进行积分，并将积分结果与一个参考电压进行比较，从而输出数字信号，积分型模数转换器的主要优点是实现高分辨率和高精度，但缺点是速度较慢，适用于低速应用；逼近型模数转换器通过比较一个参考电压和一个逐渐变化的数字量，将输入信号转换为数字信号，逼近型模数转换器的主要优点是速度快，适用于高速应用，但精度和分辨率相对较低，逼近型模数转换器又分为两种：单积分型和双积分型，单积分型较简单，精度相对较低；双积分型精度更高，需要更多的电路；数字输出接口是模数转换器ADC的最后一部分，将数字信号转换成可用的数据格式，数据格式是二进制数值，数字输出接口包括串行输出、并行输出和通用总线接口等多种类型；输出格式包括二进制补码、二进制反码和二进制原码等；
进一步地，多通道功率分配单元包括若干个单通道功率分配单元，单通道功率分配单元包括微带线、功率输入端口、功率分配控制电路、氮化镓场效应晶体管、共基放大器、共集放大器、微带线滤波器、功率输出端口，功率分配控制电路控制氮化镓场效应晶体管、共基放大器和共集放大器，多通道功率分配单元由若干个单通道功率分配单元构成且共用一个功率输入端口，需要说明的是，氮化镓场效应晶体管（GaN FET）是一种高性能的半导体器件，主要用于功率放大器、开关和变换器等应用领域，它由氮化镓材料制成，具有高电子迁移率、高耐压、高频率响应和低导通电阻等优势，能够实现高效率、高速度和高功率密度的电路设计，氮化镓场效应晶体管的工作原理是利用栅极控制电子通道的宽度，从而控制电流的流动，与传统的硅基场效应晶体管相比，氮化镓场效应晶体管具有更高的开关速度和更低的开关损耗，能够实现更高的功率密度和更高的效率；采用N型氮化镓场效应晶体管作为单通道功率分配单元的控制开关，三个极分别是源极(S)、漏极(D)和栅极(G)，源极(S)是N型氮化镓场效应晶体管的数字信号输出端，它与负载电路相连，负责输出数字信号，漏极(D)是N型氮化镓场效应晶体管的数字信号输入端，它与信号源相连，负责输入数字信号，栅极(G)是N型氮化镓场效应晶体管的控制端，它控制N型氮化镓场效应晶体管的导通与截止；单通道功率分配单元从功率输入端口到功率输出端口的连接顺序和原理：用微带线作为连接线，将功率输入端口与控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的漏极(D)连接，功率分配控制电路与控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)连接，N型氮化镓场效应晶体管的源极(S)与共基放大器的输入端连接，共基放大器、共集放大器中的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)分别与功率分配控制电路连接，共基放大器的输出端与共集放大器输入端连接，共集放大器输出端与微带线滤波器的输入端连接，微带线滤波器的输出端与功率输出端口连接；第一次数字化放大电信号从功率输入端口流入控制通道的N型氮化镓场效应晶体管，经过共基放大器和共集放大器的放大，然后经过微带线滤波器的滤波，从功率输出端口流出；微带线在单通道功率分配单元内作为连接线的优点是：实现小型化，微带线能制作成非常细小的线路；高频特性好，微带线的特性阻抗可以通过设计和调整来满足高频电路的需求；低损耗，微带线的损耗比同等长度的传统导线低，可提高电路的效率；方便制作和安装，微带线可以通过印刷技术制作，制作和安装都比较方便；低成本，与其他连接线相比，微带线的制作成本比较低；可靠性高，微带线的连接方式简单，可靠性高，不易出现连接问题；控制通道的N型氮化镓场效应晶体管由功率分配控制电路控制单通道功率分配单元开与关；以N型氮化镓场效应晶体管为核心构建共基放大器和共集放大器，共基放大器和共集放大器采用级联，共基放大器的输出端与共集放大器的输入端连接，需要说明的是，共基放大器和共集放大器采用级联，共集放大器在后一级，共集放大器的输出电阻很小，能够有效地匹配负载，降低反射损失，提高功率转换效率；共基放大器能放大电压，不能放大电流，共集放大器不能放大电压，能放大电流，共基放大器和共集放大器都适用于高频信号，由于微波或毫米波都属于高频信号，转为数字信号后，同样具有高频信号的特点；氮化镓场效应晶体管组成的共基放大器具有以下特点：高频特性优良：氮化镓材料具有高电子迁移率和高饱和漂移速度，使得氮化镓场效应晶体管具有优异的高频特性，共基放大器的截止频率和增益带宽积都比较高；低噪声系数：氮化镓材料具有低噪声系数的特点，加上共基放大器的低阻抗输入和高阻抗输出，使得该放大器在高频低噪声应用中具有优势；电源电压低：氮化镓场效应晶体管的门极电压比较低，可以使用低电压电源进行驱动，从而降低功耗；小型化：氮化镓材料具有高的电子密度和热导率，可以制备出微小尺寸的器件，从而实现小型化和集成化；稳定性好：氮化镓材料具有优异的热稳定性和耐辐照性能，可以在高温和辐射环境下长期稳定工作；氮化镓场效应晶体管组成的共集放大器具有以下特点：高频特性优良：氮化镓材料具有高电子迁移率和短载流子寿命，因此，实现高频率的放大和开关操作；低噪声：氮化镓材料的噪声系数低，可以实现低噪声的放大器设计；高增益：共集放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗，可以实现高增益的放大器设计；稳定性好：共集放大器具有负反馈作用，可以提高放大器的稳定性；氮化镓场效应晶体管组成的共基放大器后面级联氮化镓场效应晶体管组成的共集放大器的特点：高增益：氮化镓场效应晶体管具有高增益特性，因此共基放大器和共集放大器的组合可以实现更高的总增益；宽带宽：由于氮化镓场效应晶体管具有高频特性，因此，共基放大器和共集放大器的组合可以实现更宽的带宽；低噪声：氮化镓场效应晶体管具有低噪声特性，因此共基放大器和共集放大器的组合可以实现更低的总噪声；高线性度：由于氮化镓场效应晶体管具有高线性度特性，因此共基放大器和共集放大器的组合可以实现更高的总线性度；稳定性好：由于氮化镓场效应晶体管具有稳定性好的特性，因此，共基放大器和共集放大器的组合可以实现更稳定的工作状态；低功耗：氮化镓材料具有高电子迁移率和低电容，可以实现低功耗的放大器设计；共基放大器的输出端与共集放大器的输入端连接形成级联关系的优点是：有高的放大增益和有低的输出阻抗，共基放大器具有输入电阻低、输出电阻高、电压放大系数大、电流放大系数小等特点；共集放大器具有输入电阻高、输出电阻低、电压放大系数小、电流放大系数大等特点，将两者结合起来使用，可以充分发挥它们各自的优点，从而得到更好的放大效果，具体来说，共基放大器的输出端可以提供较高的电压增益，同时输出电阻较高；而共集放大器的输入端可以提供较低的输入电阻，使得信号能够更好地传输到放大器中，因此，将两者结合使用可以得到高的放大增益和低的输出阻抗，同时还能够保持较好的信号完整性，从而实现更好的放大效果；功率分配控制电路控制共基放大器和共集放大器的增益；微带线滤波器对数字信号进行滤波；
进一步地，数字信号处理器DSP控制多通道功率分配单元；需要说明的是，数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）对多通道功率分配单元的具体控制为：
数据通路模块：数字信号处理器DSP的数据通路主要由算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、寄存器文件、存储器和控制单元组成，算术逻辑单元ALU用于完成加、减、乘、除、移位等运算；寄存器文件用于存储数据和指令；存储器用于存储数据和指令；控制单元用于控制数据通路的运行；数据通路模块通过功率分配控制电路控制多通道功率分配单元，控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)被功率分配控制电路控制，比如，多通道功率分配单元有5个或者10个单通道功率分配单元，在具体的场景中，需要2个或者6个单通道功率分配单元导通，各个单通道功率分配单元从功率输入端口分配的功率大小，通过数据通路模块的计算，进行精准控制，在控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)输入精准的电压，导通2个或者6个单通道功率分配单元，实现2个或者6个单通道功率分配单元是均分功率还非均分功率，通过数字化能够精准控制功率的分配；数据通路模块通过功率分配控制电路控制共基放大器、共集放大器，比如，控制共基放大器、共集放大器的增益；
指令集架构模块：数字信号处理器DSP的指令集架构通常采用精简指令集（Reduced Instruction Set Computing，RISC）或超标量指令集（Very Long InstructionWord，VLIW）结构，RISC结构指令集简单，指令长度固定，指令执行速度较快；超标量指令集VLIW结构指令并行度高，可以同时执行多个指令；并行处理模块：数字信号处理器DSP的并行处理能力是其重要的特点之一，它可以同时对多个数据进行处理，并行处理可以通过多个算术逻辑单元ALU、多个数据通路或多个乘法器来实现；指令集架构模块，同步控制多通道功率分配单元，包括：多个控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)、多个共基放大器和共集放大器；
浮点数运算模块：数字信号处理器DSP通常支持浮点数运算，可以完成浮点数加、减、乘、除等运算，浮点数运算通常采用浮点寄存器和浮点运算单元来实现，提高数字化的控制精度，比如，控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)的输入电压控制，共基放大器、共集放大器的增益控制；
中断处理模块：数字信号处理器DSP能够快速响应中断请求，并在中断处理中完成复杂的运算和控制，中断处理通常采用中断向量表和中断服务例程来实现，对多通道功率分配单元进行中断处理，比如，导通的2个或者6个单通道功率分配单元，变为导通1个或者5个单通道功率分配单元；
DMA控制模块：数字信号处理器DSP支持直接存储器访问（Direct Memory Access，DMA）控制，实现高速数据传输和存储器访问；
输入输出接口模块：数字信号处理器DSP包括多个输入输出接口，可以与外部设备进行数据传输和通信，输入输出接口通常包括串行口、并行口、模数转换器ADC、数模转换器DAC（Analog-to-digital converter）等；实现对数字信号处理器DSP的数字化控制，比如，设置导通2个或者5个单通道功率分配单元；
时钟同步电路模块：时钟同步电路一般采用有源晶振的结构，有源晶振具有更高的稳定性和精度，能够提供更准确的时钟信号，时钟同步电路同步数字信号处理器DSP内部各个模块之间的时钟，通过时钟同步电路，可以实现各个输入/输出端口的严格同步，从而保证信号的准确分配和参考条件的一致，确保数字信号处理的精度和稳定性；控制电路包括复位电路、存储器控制器、数据总线控制器等，这些电路可以帮助数字信号处理器与其他***组件进行通信和协调工作，控制电路还可以确保数字信号处理器的正确运行，并保护其免受损坏和故障，因此，控制电路对于数字信号处理器的性能和稳定性至关重要。
一种功率放大的功率分配器的方法，数字信号处理器DSP控制多通道功率分配单元进行分配功率的具体步骤如下：
步骤一，在数字信号处理器DSP内设置多通道功率分配单元的参数；需要说明的是，需要按照以下步骤进行：确定需要设置的通道数量和功率分配比例；打开DSP的配置软件，进入功率分配单元的设置界面；选择需要设置的通道，输入对应的功率分配比例；点击保存或应用按钮，将设置保存到DSP内部；测试设置的功率分配是否符合要求，如有需要可以进行调整和优化；最终确认设置无误后，保存设置并退出配置软件；
步骤二，数字信号处理器DSP监控多通道功率分配单元，采用香农熵计算多通道功率分配单元的参数，计算功率分配；需要说明的是，具体来说，数字信号处理器DSP通过采集多通道信号的数据，利用香农熵算法对信号的复杂度和信息量进行评估，从而确定每个通道的功率分配比例，这些比例可以根据具体的应用需求进行调整和优化，以实现最佳的信号处理效果；通过使用数字信号处理器DSP监控多通道功率分配单元，可以实现对多通道信号的高效处理和控制，提高***的可靠性和性能；同时，由于数字信号处理器DSP具有高度的可编程性和灵活性，可以根据不同的应用需求进行定制化设计和优化，满足各种复杂的信号处理任务；
步骤三，数字信号处理器DSP根据香农熵算法的结果，控制多通道功率分配单元的功率输出；需要说明的是，数字信号处理器DSP可以通过多种方式接收控制信息，实现智能化，第一种方式通过串口或网络接口接收控制指令：DSP可以通过串口或网络接口与其他设备通信，接收来自其他设备的控制指令，以实现智能化控制；第二种方式通过传感器接收环境信息：DSP可以通过连接传感器来获取环境信息，从而实现智能化控制；第三种方式通过学习算法实现智能化控制：DSP可以通过学习算法自主学习和优化控制策略，从而实现智能化控制，第四种方式通过人机交互接收控制指令：DSP可以通过人机交互接收控制指令，例如通过触摸屏、语音识别、手势识别等方式，实现智能化控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
（1）、微带线天线阵列的优点包括：低剖面，即它们可以放在相对较小的空间内，可以被轻松地集成到微型电路板上；高直向增益，即它们可以集中辐射能量到一个窄的方向，从而提高天线的信号接收或发送能力；可调谐性，即它们可以通过调整其长度或增加电容和电感器来调整其工作频率；非常适合通信和雷达***；优选的，为了实现更高密度的信号传输和更小的体积，同时提高***的可靠性和稳定性，采用多层印制天线；
（2）、采用差分放大电路对第一次滤波的高频电信号放大的优点在于：第一个优点是差分放大电路能够放大微弱的第一次滤波的高频电信号，使得信号能够被后续的电路处理；第二个优点是差分放大电路能够抑制共模干扰，虽然共模信号会被同时放大，但是差模信号则会得到更多的放大；第三个优点是提高信噪比，由于抑制了共模干扰，信噪比也会随之提高；第四个优点是减少对地干扰，差分放大电路能够减少对地干扰，差分放大电路不依赖于地线作为信号传输的参考点；第五个优点是增强线性度，差分放大电路的线性度非常好，能够减少非线性失真的发生，提高信号的精度；第一次滤波的高频电信号是由微波或毫米波转变而来，属于高频信号，差分放大电路使用晶体管，其原因在于晶体管适用于低功率、高频率的应用，而场效应晶体管适用于高功率、低频率的应用，差分放大电路通过增加电源电压和使用高功率晶体管来实现高功率输出，当电源电压增加时，差分放大电路的输出电压也会相应增加，使用高功率晶体管可以增加差分放大电路的输出功率，需要注意的是，要做好晶体管的散热和保护措施，以避免损坏晶体管和电路，此外，正确的电路设计和布线也非常重要，可以减少信号损耗和噪声干扰，提高输出功率；
（3）、模数转换器ADC对第一次放大电信号数字化的优点，第一个优点是数字信号能够被数字电路处理，数字信号可以被数字电路中的逻辑门、寄存器、微处理器等处理，这种处理方式比模拟电路更加灵活和可靠；第二个优点是数字信号可被数字通信传输，数字信号可以通过数字通信传输，传输过程中可以进行差错检测和纠正，保证数据通信的可靠性；第三个优点是数字信号精度高，数字信号通过模数转换器ADC转换后，可以达到很高的精度，减少了由于模拟电路元件、环境因素等造成的误差；第四个优点是数字信号可保存和复制，数字信号可以保存在数字存储器中，也可以通过数字复制器进行复制，这种方式比模拟信号保存和复制更加方便和精确；第五个优点是数字信号可进行数字信号处理，数字信号可以进行数字信号处理，如数字滤波、数字信号处理算法等，这些处理方式可以提高信号的质量和可靠性；
（4）、利用环形共振器抵消了微带线带来的相位移位，避免了传统微带线滤波器的谐振问题，同时环形共振器形成了共振波路径，使带宽得到极大的增加，达到了带有较广带宽的微带线滤波器的效果，此外，该微带线滤波器还有较强的抗干扰能力；
（5）、功率放大的数字化功率分配器具有以下优点：精度高，使用数字信号处理技术可以实现高精度的信号调节和放大，避免了传统调节器件的温度漂移、非线性等问题；稳定性好，数字信号处理技术可以实现高速反馈控制，提高了稳定性和抗干扰能力；灵活性强，数字信号处理技术可以实现信号的数字化、编程控制等功能，有利于实现功能集成和灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种功率放大的数字化功率分配器功能模块示意图；
图2是一种功率放大的数字化功率分配器的主微带线和从微带线的结构示意图；
图3是一种功率放大的数字化功率分配器的单通道功率分配单元的功能模块的示意图；
图4是一种功率放大的数字化功率分配器的双通道功率分配单元的功能模块示意图；
图5是一种功率放大的数字化功率分配器的方法的流程图。
附图中标记及对应的零部件名称：
101-主微带线，102-从微带线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：如图1至图5所示，本发明提供了一种功率放大的数字化功率分配器及方法，包括：天线、耦合器、微带线滤波器、差分放大电路、模数转换器ADC、多通道功率分配单元、数字信号处理器DSP，天线连接耦合器，耦合器连接微带线滤波器，微带线滤波器连接差分放大电路，差分放大电路连接模数转换器ADC，模数转换器ADC连接多通道功率分配单元，数字信号处理器DSP连接多通道功率分配单元；天线接收微波或毫米波转变为高频电信号，耦合器将高频电信号耦合到微带线滤波器，微带线滤波器对高频电信号进行滤波形成第一次滤波的高频电信号，差分放大电路对第一次滤波的高频电信号放大，形成第一次放大电信号，模数转换器ADC对第一次放大电信号数字化，形成第一次数字化放大电信号，数字信号处理器DSP控制多通道功率分配单元进行功率分配；
进一步地，天线接收微波或毫米波转变为高频电信号；需要说明的是，高频电信号为高频模拟信号，天线是接收微波或毫米波信号的装置，微波的频率范围为1 GHz到300GHz，波长在1毫米到1米之间，微波的应用非常广泛，例如通信、雷达、卫星通信等；毫米波的频率范围一般为30 GHz到300 GHz，波长在1毫米到1厘米之间，毫米波具有高频段的优点，例如，数据传输速度快、信号传输距离短、抗干扰性强等，毫米波的应用领域包括无线通信和雷达等；天线采用振荡子天线、馈源天线或者光栅天线的一种，所述天线通过电磁场与微波信号相互作用，将微波信号转变为电信号进行接收和处理；为了提高接收信号的质量，将若干个单元天线集成在一起，形成一个天线阵列，实现多路输入和输出，提高***的灵活性和可靠性，具体的：采用微带线方式将若干个单元天线组成微带线天线阵列，比如，10个或者20个单元天线，单元天线采用微带线，每个微带线天线都是一种小型板载天线，形成一个天线阵列；微带线天线阵列的优点包括：低剖面，即它们可以放在相对较小的空间内，可以被轻松地集成到微型电路板上；高直向增益，即它们可以集中辐射能量到一个窄的方向，从而提高天线的信号接收或发送能力；可调谐性，即它们可以通过调整其长度或增加电容和电感器来调整其工作频率；非常适合通信和雷达***；优选的，为了实现更高密度的信号传输和更小的体积，同时提高***的可靠性和稳定性，采用多层印制天线。
进一步地，耦合器将高频电信号耦合到微带线滤波器；需要说明的是，耦合器是将天线接收到的微波或毫米波信号耦合到下游电路中，微波或毫米波信号是高频信号，由于这些频段的信号频率非常高，因此它们具有短波长和高频率，可以实现高速数据传输和高分辨率通信，同时，这些频段的信号也具有较小的传输距离和较强的衰减特性；耦合器采用向量调制耦合器，用向量调制耦合器耦合高频电信号，向量调制耦合器（VectorModulation Coupler，VMC）是一种用于微波和毫米波频段的耦合器，将一个信号分为两个不同的信号，其中一个信号经过调制后再被耦合回来，向量调制耦合器VMC的工作原理是将输入信号分成两路，一路通过一个调制器进行相位或幅度调制，另一路则通过一个相位移器进行相位调整，然后，这两路信号再通过一个耦合节进行耦合，其中调制后的信号与原始信号之间存在相位差或幅度差，向量调制耦合器VMC用于精确控制的高频应用，例如雷达、通信和测量***，实现高精度的相位调制和幅度调制，同时具有较高的带宽和传输速率。
进一步地，微带线滤波器对高频电信号进行滤波形成第一次滤波的高频电信号；如图2所示，微带线滤波器包括：主微带线101、从微带线102、环形共振器和串联带；主微带线101包括：导体、介质和地电平，主微带线101是一个导体条，由金属带制成，采用铜或铝，金属带的宽度、厚度和长度主要决定微带线滤波器的特性，包括阻抗、损耗、带宽和中心频率等，具体来说：宽度：微带线宽度对阻抗和损耗产生影响，较宽的微带线提供较低的阻抗，而较窄的微带线则减少损耗，但会提高阻抗，通常，阻抗会随微带线宽度的增加而减小，损耗会随微带线宽度的减小而减少；厚度：微带线厚度对阻抗和损耗产生影响，较厚的微带线提供较低的阻抗，而较薄的微带线则可以减少损耗，但会提高阻抗，通常，阻抗会随微带线厚度的增加而降低，损耗会随微带线厚度的减少而减小；长度：微带线长度通常由微带线的特性阻抗和目标中心频率决定，较短的微带线提供较高的中心频率，而较长的微带线则提供较低的中心频率，微带线越长，损耗越大；它通常位于微带线滤波器的中心位置，负责传输信号；而介质是导体的下方，用来隔离导体与地电平之间的电场，介质通常使用低介电常数的材料，如聚四氟乙烯（PTFE）或玻璃纤维增强聚酰亚胺（FR-4），地电平则是主微带线101下方的另一层金属，作为信号回流的路径；主微带线101的结构采用以下两种类型之一：第一种主微带线101的结构是单层结构，单层结构由导体和介质构成，第二种主微带线101的结构是双层结构，在双层结构中，导体和介质之间还有一层和地电平相连的金属层，称为屏蔽层，防止信号干扰；从微带线102是连接到主微带线101的微带线，是较窄的导体条，从微带线102的结构与主微带线101类似，从微带线102包括：导体、介质和地电平，不同之处在于，从微带线102是从主微带线101分离出来的较短的微带线，用来连接电路中的不同部分或者连接其它电路，虽然从微带线102的导体也采用铜或铝，但是宽度、厚度和距离主微带线101的距离等参数不同于主微带线101，从微带线102导体的宽度、厚度、介质厚度和距离主微带线101的距离对信号传输性能的影响，以确保从微带线102具有良好的同轴性能、低损耗和高质量的信号传输能力；从微带线102和主微带线101之间的连接通常由反射器完成，反射器可以通过改变微带线的几何形状来实现，反射器的作用是避免信号在从微带线102和主微带线101之间来回反射，从而影响信号传输的质量，反射器的设计也需要考虑多个参数，如微带线的宽度、长度、距离等，以确保反射器具有良好的性能；主微带线101与从微带线102之间的相位移位为90度，这是为了获得更好的滤波效果，主微带线101与从微带线102之间的相位移位为90度是通过在从微带线102上添加相位移位器来实现的，相位移位器是一个单独的元件或一个简单的线圈，它们可以改变微带线上的电流相位，从而实现相位移位；主微带线101和从微带线102之间由反射器进行分离，在微带线天线阵列中，主微带线101和从微带线102之间的信号会相互干扰，影响阵列的性能，因此，反射器被用于反射从微带线102的信号，并将其引导回从微带线102的一个端口，从而避免信号干扰，反射器的原理是利用了微带线上信号的反射特性，在微带线上，当信号遇到一段不同阻抗的负载时，就会发生反射，反射器利用这种特性，在从微带线102和主微带线101之间添加一个开路或短路元件，对从微带线102的信号实现反射，反射器的作用是将从微带线102的信号反射回源端，并防止其进入主微带线101，从而避免信号干扰，此外，反射器还可以在主微带线101和从微带线102之间引入一个固定的相位差，从而控制微带线天线阵列的相位和幅度响应，使其更加优化；反射器采用以下两种之一，反射器包括：短路型反射器和开路型反射器，短路型反射器是在主微带线101和从微带线102之间添加一段短路线段，将从微带线102的信号通过短路反射回去，这种反射器通常比较简单，易于制作，但必须根据微带线的特性和阻抗进行计算和调整，确保反射效果良好；开路型反射器是在主微带线101和从微带线102之间添加一个开路或中间挂载一个反射器，将从微带线102的信号通过开路反射回去，这种反射器需要更多的空间，但因为更容易调整控制相位差；串联带是连接主微带线101和环形共振器的微带线，串联带的长度和宽度决定响应的频率，主微带线101、从微带线102和串联带形成输入端和输出端，其中主微带线101和串联带之间串联有环形共振器，环形共振器包括内圆环和外圆环，内圆环和外圆环之间形成环形空腔，从微带线102从外圆环上引出，主微带线101从环形空腔内引出，串联带绕过环形共振器从内圆环上引出；环形共振器包括环形谐振器和微带线，环形谐振器的内圆环和外圆环形成环形空腔，具体来说，内圆环和外圆环的形状和大小是与频率一一对应的，以便在设定的频率范围内形成共振，比如在50 GHz到200GHz，当微波或者毫米波信号传输到环形共振器时，它会在环形空腔中反复反射，形成一个稳定的谐振模式，这个谐振模式可以被用于许多应用，例如滤波器、振荡器和频率合成器等，环形共振器下方设置介质衬底分隔环形共振器和地面层，介质衬底采用材料是氮化铝、氧化铝或者玻璃纤维增强聚酰亚胺（FR-4）的一种；微带线上的电场和磁场相互作用产生共振，微带线与环形共振器之间通过耦合元件相连接，比如，耦合电容、耦合电感等，实现谐振器和微带线之间的信号传输，将射频信号引入这个环的一端，信号会在环中反射数次，比如5次或者10次，从而产生谐振，谐振频率取决于环的几何尺寸和介质特性，作为滤波器的中心频率；环形共振器的基本原理是利用谐振器的固有频率，将特定频率的信号从微带线102中截出，达到选择性地滤波的功能，当输入的电磁波的频率等于谐振器的固有频率时，电磁波将在环形谐振器内部形成一个闭合的环路，谐振器内部将产生共振，输出信号将保持一个强大的振幅；而当输入的电磁波的频率离谐振器的固有频率越远时，输入的信号将无法在谐振器内部形成一个闭合的环路，因此输出信号将非常微弱；因此，环形共振器主要是通过调整其尺寸和形状来确定其固有频率，从而实现频率选择和滤波的目的；由于其体积小、低损耗等特点，环形共振器在微波和毫米波频段的滤波和信号选择应用方面有着广泛的应用；在环形共振器与主微带线101连接时，使用电磁耦合的方式，在主微带线101和环形共振器之间，通过直接把环形共振器的一端与主微带线101相连接，形成一个开路或短路的结构，实现电磁耦合，或者将环形共振器与一段串联的微带线相连，实现电磁耦合；在环形共振器与从微带线102连接时，通过将环形共振器的一端与从微带线102直接相连，在相连处通过改变传输线的宽度和长度，实现电磁耦合，或者采用双向耦合的方式，将环形共振器与两条从微带线102直接相连，实现电磁耦合；利用环形共振器抵消了微带线带来的相位移位，避免了传统微带线滤波器的谐振问题，同时环形共振器形成了共振波路径，使带宽得到极大的增加，达到了带有较广带宽的微带线滤波器的效果，此外，微带线滤波器还有较强的抗干扰能力；需要特别说明的是，多通道功率分配单元内也采用了微带线滤波器。
进一步地，差分放大电路对第一次滤波的高频电信号放大，形成第一次放大电信号；需要说明的是，微带线滤波器的主微带线101的输出端和从微带线102的输出端分别连接到差分放大电路的正向输入端和反向输入端，以实现两个输入信号的反向相位，具体地，将主微带线101的输出端连接到差分放大电路的正向输入端，将从微带线102的输出端连接到差分放大电路的反向输入端，这样，主微带线101的输出端和从微带线102的输出端之间的信号差异就被差分放大电路放大，并输出到差分放大电路的输出端，需要注意的是，在连接微带线和差分放大电路时，应该采取合适的阻抗匹配措施，以确保信号传输的质量和稳定性。
进一步地，模数转换器ADC对第一次放大电信号数字化，形成第一次数字化放大电信号；需要说明的是，第一次滤波的高频电信号是模拟信号，模数转换器ADC（Analog-to-Digital Converter）将第一次放大电信号转换成数字信号，模数转换器ADC包括：采样保持电路、模数转换电路和数字输出接口；采样保持电路是模数转换器ADC的第一部分，用于采集模拟信号并保持其值不变，以便进行后续的模数转换，其运作原理是在采样时将采样开关打开，将模拟信号导入保持电容中，然后关闭采样开关，保持电容维持原来的电压；模数转换电路是模数转换器ADC的核心部分，用于将模拟信号转换成数字信号，模数转换电路采用积分型模数转换器或者逼近型模数转换器，积分型模数转换器将输入信号进行积分，并将积分结果与一个参考电压进行比较，从而输出数字信号，积分型模数转换器的主要优点是实现高分辨率和高精度，但缺点是速度较慢，适用于低速应用；逼近型模数转换器通过比较一个参考电压和一个逐渐变化的数字量，将输入信号转换为数字信号，逼近型模数转换器的主要优点是速度快，适用于高速应用，但精度和分辨率相对较低，逼近型模数转换器又分为两种：单积分型和双积分型，单积分型较简单，精度相对较低；双积分型精度更高，需要更多的电路；数字输出接口是模数转换器ADC的最后一部分，将数字信号转换成可用的数据格式，数据格式是二进制数值，数字输出接口包括串行输出、并行输出和通用总线接口等多种类型；输出格式包括二进制补码、二进制反码和二进制原码等；模数转换器ADC对第一次放大电信号数字化的优点，第一个优点是数字信号能够被数字电路处理，数字信号可以被数字电路中的逻辑门、寄存器、微处理器等处理，这种处理方式比模拟电路更加灵活和可靠；第二个优点是数字信号可被数字通信传输，数字信号可以通过数字通信传输，传输过程中可以进行差错检测和纠正，保证数据通信的可靠性；第三个优点是数字信号精度高，数字信号通过模数转换器ADC转换后，可以达到很高的精度，减少了由于模拟电路元件、环境因素等造成的误差；第四个优点是数字信号可保存和复制，数字信号可以保存在数字存储器中，也可以通过数字复制器进行复制，这种方式比模拟信号保存和复制更加方便和精确；第五个优点是数字信号可进行数字信号处理，数字信号可以进行数字信号处理，如数字滤波、数字信号处理算法等，这些处理方式可以提高信号的质量和可靠性。
进一步地，多通道功率分配单元包括若干个单通道功率分配单元，单通道功率分配单元包括微带线、功率输入端口、功率分配控制电路、氮化镓场效应晶体管、共基放大器、共集放大器、微带线滤波器、功率输出端口，功率分配控制电路控制氮化镓场效应晶体管、共基放大器和共集放大器，多通道功率分配单元按照功率输入端口和功率输出端口的配对数量，比如，一个功率输入端口对应三个或者五个功率输出端口，多通道功率分配单元由若干个单通道功率分配单元构成且共用一个功率输入端口，需要说明的是，氮化镓场效应晶体管（GaN FET）是一种高性能的半导体器件，主要用于功率放大器、开关和变换器等应用领域，它由氮化镓材料制成，具有高电子迁移率、高耐压、高频率响应和低导通电阻等优势，能够实现高效率、高速度和高功率密度的电路设计，氮化镓场效应晶体管的工作原理是利用栅极控制电子通道的宽度，从而控制电流的流动，与传统的硅基场效应晶体管相比，氮化镓场效应晶体管具有更高的开关速度和更低的开关损耗，能够实现更高的功率密度和更高的效率；采用N型氮化镓场效应晶体管作为单通道功率分配单元的控制开关，三个极分别是源极(S)、漏极(D)和栅极(G)，源极(S)是N型氮化镓场效应晶体管的数字信号输出端，它与负载电路相连，负责输出数字信号，漏极(D)是N型氮化镓场效应晶体管的数字信号输入端，它与信号源相连，负责输入数字信号，栅极(G)是N型氮化镓场效应晶体管的控制端，它控制N型氮化镓场效应晶体管的导通与截止；如图3所示，单通道功率分配单元从功率输入端口到功率输出端口的连接顺序和原理：用微带线作为连接线，将功率输入端口与控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的漏极(D)连接，功率分配控制电路与控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)连接，N型氮化镓场效应晶体管的源极(S)与共基放大器的输入端连接，共基放大器、共集放大器中的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)分别与功率分配控制电路连接，共基放大器的输出端与共集放大器输入端连接，共集放大器输出端与微带线滤波器的输入端连接，微带线滤波器的输出端与功率输出端口连接；第一次数字化放大电信号从功率输入端口流入控制通道的N型氮化镓场效应晶体管，经过共基放大器和共集放大器的放大，然后经过微带线滤波器的滤波，从功率输出端口流出；微带线在单通道功率分配单元内作为连接线的优点是：实现小型化，微带线能制作成非常细小的线路；高频特性好，微带线的特性阻抗可以通过设计和调整来满足高频电路的需求；低损耗，微带线的损耗比同等长度的传统导线低，可提高电路的效率；方便制作和安装，微带线可以通过印刷技术制作，制作和安装都比较方便；低成本，与其他连接线相比，微带线的制作成本比较低；可靠性高，微带线的连接方式简单，可靠性高，不易出现连接问题；控制通道的N型氮化镓场效应晶体管由功率分配控制电路控制单通道功率分配单元开与关；以N型氮化镓场效应晶体管为核心构建共基放大器和共集放大器，共基放大器和共集放大器采用级联，共基放大器的输出端与共集放大器的输入端连接，需要说明的是，共基放大器和共集放大器采用级联，共集放大器在后一级，共集放大器的输出电阻很小，能够有效地匹配负载，降低反射损失，提高功率转换效率；如图4所示，双通道功率分配单元是在单通道功率分配单元的基础上扩展，功率输入端口依次连接第一通道氮化镓场效应晶体管、第一通道共基放大器、第一通道共集放大器、第一通道微带线滤波器、第一通道功率输出端口，第一通道功率分配控制电路分别连接第一通道氮化镓场效应晶体管、第一通道共基放大器、第一通道共集放大器；功率输入端口依次连接第二通道氮化镓场效应晶体管、第二通道共基放大器、第二通道共集放大器、第二通道微带线滤波器、第二通道功率输出端口，第二通道功率分配控制电路分别连接第二通道氮化镓场效应晶体管、第二通道共基放大器、第二通道共集放大器；在单通道功率分配单元的基础上扩展成多通道功率分配单元，比如，多通道功率分配单元为三通道或者为n通道，n为自然数，扩展的方式采用单通道功率分配单元扩展成双通道功率分配单元的方式一样。
进一步地，数字信号处理器DSP控制多通道功率分配单元；需要说明的是，数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）对多通道功率分配单元的具体控制为：
数据通路模块：数字信号处理器DSP的数据通路主要由算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、寄存器文件、存储器和控制单元组成，算术逻辑单元ALU用于完成加、减、乘、除、移位等运算；寄存器文件用于存储数据和指令；存储器用于存储数据和指令；控制单元用于控制数据通路的运行；数据通路模块通过功率分配控制电路控制多通道功率分配单元，控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)被功率分配控制电路控制，比如，多通道功率分配单元有5个或者10个单通道功率分配单元，在具体的场景中，需要2个或者6个单通道功率分配单元导通，各个单通道功率分配单元从功率输入端口分配的功率大小，通过数据通路模块的计算，进行精准控制，在控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)输入精准的电压，导通2个或者6个单通道功率分配单元，实现2个或者6个单通道功率分配单元是均分功率还非均分功率，通过数字化能够精准控制功率的分配；数据通路模块通过功率分配控制电路控制共基放大器、共集放大器，比如，控制共基放大器、共集放大器的增益；
指令集架构模块：数字信号处理器DSP的指令集架构通常采用精简指令集（Reduced Instruction Set Computing，RISC）或超标量指令集（Very Long InstructionWord，VLIW）结构，RISC结构指令集简单，指令长度固定，指令执行速度较快；超标量指令集VLIW结构指令并行度高，可以同时执行多个指令；并行处理模块：数字信号处理器DSP的并行处理能力是其重要的特点之一，它可以同时对多个数据进行处理，并行处理可以通过多个算术逻辑单元ALU、多个数据通路或多个乘法器来实现；指令集架构模块，同步控制多通道功率分配单元，包括：多个控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)、多个共基放大器和共集放大器；
浮点数运算模块：数字信号处理器DSP通常支持浮点数运算，可以完成浮点数加、减、乘、除等运算，浮点数运算通常采用浮点寄存器和浮点运算单元来实现，提高数字化的控制精度，比如，控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极(G)的输入电压控制，共基放大器、共集放大器的增益控制；
中断处理模块：数字信号处理器DSP能够快速响应中断请求，并在中断处理中完成复杂的运算和控制，中断处理通常采用中断向量表和中断服务例程来实现，对多通道功率分配单元进行中断处理，比如，导通的2个或者6个单通道功率分配单元，变为导通1个或者5个单通道功率分配单元；
DMA控制模块：数字信号处理器DSP支持直接存储器访问（Direct Memory Access，DMA）控制，实现高速数据传输和存储器访问；
输入输出接口模块：数字信号处理器DSP包括多个输入输出接口，可以与外部设备进行数据传输和通信，输入输出接口通常包括串行口、并行口、模数转换器ADC、数模转换器DAC（Analog-to-digital converter）等；实现对数字信号处理器DSP的数字化控制，比如，设置导通2个或者5个单通道功率分配单元；
时钟同步电路模块：时钟同步电路一般采用有源晶振的结构，有源晶振具有更高的稳定性和精度，能够提供更准确的时钟信号，时钟同步电路同步数字信号处理器DSP内部各个模块之间的时钟，通过时钟同步电路，可以实现各个输入/输出端口的严格同步，从而保证信号的准确分配和参考条件的一致，确保数字信号处理的精度和稳定性；控制电路包括复位电路、存储器控制器、数据总线控制器等，这些电路可以帮助数字信号处理器与其他***组件进行通信和协调工作，控制电路还可以确保数字信号处理器的正确运行，并保护其免受损坏和故障，因此，控制电路对于数字信号处理器的性能和稳定性至关重要。
实施例2：如图5所示，本发明提供了一种功率放大的功率分配器的方法，数字信号处理器DSP控制多通道功率分配单元进行分配功率的具体步骤如下：
步骤一，在数字信号处理器DSP内设置多通道功率分配单元的参数；
步骤二，数字信号处理器DSP监控多通道功率分配单元，采用香农熵计算多通道功率分配单元的参数，计算功率分配；
步骤三，数字信号处理器DSP根据香农熵算法的结果，控制多通道功率分配单元的功率输出。
其中，步骤一，在数字信号处理器DSP内设置多通道功率分配单元的参数；需要说明的是，需要按照以下步骤进行：确定需要设置的通道数量和功率分配比例；打开DSP的配置软件，进入功率分配单元的设置界面；选择需要设置的通道，输入对应的功率分配比例；点击保存或应用按钮，将设置保存到DSP内部；测试设置的功率分配是否符合要求，如有需要可以进行调整和优化；最终确认设置无误后，保存设置并退出配置软件；
为了更好的实现本发明的目的，步骤二，数字信号处理器DSP监控多通道功率分配单元，采用香农熵计算多通道功率分配单元的参数，计算功率分配；需要说明的是，具体来说，数字信号处理器DSP通过采集多通道信号的数据，利用香农熵算法对信号的复杂度和信息量进行评估，从而确定每个通道的功率分配比例，这些比例可以根据具体的应用需求进行调整和优化，以实现最佳的信号处理效果；通过使用数字信号处理器DSP监控多通道功率分配单元，可以实现对多通道信号的高效处理和控制，提高***的可靠性和性能；同时，由于数字信号处理器DSP具有高度的可编程性和灵活性，可以根据不同的应用需求进行定制化设计和优化，满足各种复杂的信号处理任务；香农熵是信息论中的一个概念，用于衡量信息的不确定性或随机性；在多通道功率分配单元中，通过以下步骤计算其参数的香农熵：
步骤A1，确定每个通道的概率分布，例如，假设有三个通道，其概率分别为p1、p2和p3；
步骤A2，计算每个通道的信息熵，信息熵的公式为：H = -Σ(pi* log2(pi))，其中pi是第i个通道的概率，i为自然数，Σ表示求和，H表示总香农熵，例如，第一个通道的信息熵为H1= -p1* log2(p1)，第二个通道的信息熵为H2= -p2* log2(p2)，第三个通道的信息熵为H3= -p3* log2(p3)，以此类推，第n个通道的信息熵为Hn= -pn* log2(pn) ，n为自然数；
步骤A3，将每个通道的信息熵相加，得到多通道功率分配单元的总香农熵，例如，假设有三个通道，总香农熵为H = H1+ H2+ H3；H1表示第一个通道的信息熵，H2表示第二个通道的信息熵，H3表示第三个通道的信息熵，根据总香农熵的大小，可以调整各个通道的功率分配比例，以达到最优的性能；需要注意的是，香农熵的计算需要基于概率分布，因此，需要对通道的概率进行合理的估计和调整，此外，多通道功率分配单元的参数还受到其他因素的影响，如噪声、干扰等，因此需要综合考虑多个因素来进行优化设计。
为了更好的实现本发明的目的，步骤三，数字信号处理器DSP根据香农熵算法的结果，控制多通道功率分配单元的功率输出；需要说明的是，数字信号处理器DSP可以通过多种方式接收控制信息，实现智能化，第一种方式通过串口或网络接口接收控制指令：DSP可以通过串口或网络接口与其他设备通信，接收来自其他设备的控制指令，以实现智能化控制；第二种方式通过传感器接收环境信息：DSP可以通过连接传感器来获取环境信息，从而实现智能化控制；第三种方式通过学习算法实现智能化控制：DSP可以通过学习算法自主学习和优化控制策略，从而实现智能化控制，第四种方式通过人机交互接收控制指令：DSP可以通过人机交互接收控制指令，例如通过触摸屏、语音识别、手势识别等方式，实现智能化控制。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种功率放大的数字化功率分配器，包括：天线、耦合器、微带线滤波器、差分放大电路、模数转换器ADC、多通道功率分配单元、数字信号处理器DSP，其中，微带线滤波器包括：主微带线（101）、从微带线（102）、环形共振器和串联带，主微带线（101）和串联带之间串联有环形共振器，环形共振器包括内圆环和外圆环，内圆环和外圆环之间形成环形空腔，从微带线（102）从外圆环上引出，主微带线（101）从环形空腔内引出，串联带绕过环形共振器从内圆环上引出；多通道功率分配单元包括若干个单通道功率分配单元，单通道功率分配单元包括微带线、功率输入端口、功率分配控制电路、氮化镓场效应晶体管、共基放大器、共集放大器、微带线滤波器、功率输出端口，用微带线作为连接线，将功率输入端口与控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的漏极连接，功率分配控制电路与控制通道的N型氮化镓场效应晶体管的栅极连接，N型氮化镓场效应晶体管的源极与共基放大器的输入端连接，共基放大器、共集放大器中的N型氮化镓场效应晶体管的栅极分别与功率分配控制电路连接，共基放大器的输出端与共集放大器输入端连接，共集放大器输出端与微带线滤波器的输入端连接，微带线滤波器的输出端与功率输出端口连接，其特征在于，天线连接耦合器，耦合器连接微带线滤波器，微带线滤波器连接差分放大电路，差分放大电路连接模数转换器ADC，模数转换器ADC连接多通道功率分配单元，数字信号处理器DSP连接多通道功率分配单元；
天线接收微波或毫米波转变为高频电信号，耦合器将高频电信号耦合到微带线滤波器，微带线滤波器对高频电信号进行滤波形成第一次滤波的高频电信号，差分放大电路对第一次滤波的高频电信号放大，形成第一次放大电信号，模数转换器ADC对第一次放大电信号数字化，形成第一次数字化放大电信号，数字信号处理器DSP控制多通道功率分配单元进行功率分配。
2.根据权利要求1所述的一种功率放大的数字化功率分配器，其特征在于：采用微带线方式将若干个单元天线组成微带线天线阵列。
3.根据权利要求1所述的一种功率放大的数字化功率分配器，其特征在于：耦合器采用向量调制耦合器。
4.根据权利要求1所述的一种功率放大的数字化功率分配器，其特征在于：主微带线（101）与从微带线（102）之间的相位移位为90度。
5.根据权利要求1所述的一种功率放大的数字化功率分配器，其特征在于：微带线滤波器的主微带线（101）的输出端和从微带线（102）的输出端分别连接到差分放大电路的正向输入端和反向输入端。
6.根据权利要求1所述的一种功率放大的数字化功率分配器，其特征在于：功率分配控制电路控制氮化镓场效应晶体管、共基放大器和共集放大器。
7.根据权利要求1所述的一种功率放大的数字化功率分配器，其特征在于：多通道功率分配单元由若干个单通道功率分配单元构成且共用一个功率输入端口。
8.根据权利要求1所述的一种功率放大的数字化功率分配器，其特征在于：以N型氮化镓场效应晶体管为核心构建共基放大器和共集放大器。
9.根据权利要求8所述的一种功率放大的数字化功率分配器，其特征在于：共基放大器和共集放大器采用级联。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种功率放大的数字化功率分配器的方法，其特征在于：数字信号处理器DSP控制多通道功率分配单元进行分配功率的具体步骤如下：
步骤一，在数字信号处理器DSP内设置多通道功率分配单元的参数；
步骤二，数字信号处理器DSP监控多通道功率分配单元，采用香农熵计算多通道功率分配单元的参数，计算功率分配；
步骤三，数字信号处理器DSP根据香农熵算法的结果，控制多通道功率分配单元的功率输出。
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