[發明專利]一種W波段脈沖行波管大功率合成系統

有效

• 申請號: 201410167705.2
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103929158B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 葛俊祥;周勇;朱成;周俊萍;于兵;李家強;萬發雨;祁博宇
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H03K5/13
• 分類號: H03K5/13
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本發明屬于微波毫米波技術領域，具體涉及一種W波段脈沖行波管大功率合成系統。

背景技術

在現代微波毫米波雷達系統中，雷達發射功率是衡量雷達系統性能的一項非常重要的指標，發射功率的提高意味著雷達具有更大的探測半徑和更強的抗干擾能力。為追求全相參脈沖雷達和成像雷達的大功率發射，以行波管放大器為代表的電真空器件被廣泛地應用于該類雷達的發射機系統中。由于受工藝和材料等基礎條件限制，目前單支行波管放大器輸出脈沖功率只能達到100-150W左右，難以滿足毫米波雷達系統對大功率發射的要求。而解決此類問題最直接和有效的途徑之一就是采用大功率合成技術。功率合成技術主要分四大類：芯片型，單腔型，空間型和復合型。在被合成器件數減少的情況下，單腔型功率合成技術由于其結構簡單和較高合成效率，被廣泛應用。

隨著脈沖體制毫米波雷達的廣泛應用，脈沖功率合成技術研究也引起了很多研究者的關注，與連續波功率合成不同是，脈沖功率合成的輸出功率和效率受到兩路合成信號之間時延等因素的影響。另外，隨著頻率的升高，器件的體積大幅度減小，對加工的精度和加工的工藝要求更高，這些都增加了系統的設計難度，然而整個系統最大的技術難點是如何防止高增益行波管放大器的自激和行波管放大器輸出端電磁波能量的倒灌，因為在此情況下將發生行波管放大器的燒毀。就目前調研的情況而言，國內外均未發現有大功率W波段脈沖行波管放大器大功率合成研制成功的報道。

?發明內容

本發明提供一種W波段脈沖行波管大功率合成系統，在技術上實現了W波段兩路脈沖行波管的大功率合成，兩路均設置了隔離器，能夠保證固態放大器不被燒毀；本發明采用輸出相位差90度的功率分配器將同一信號源功率一分為二，兩路間存在90度相位差，以防止兩路行波管放大器間的干擾和自激，功率合成器的兩輸入被設計為-90度的相位差，以保障兩路功率的有效合成；本發明功率合成器的兩個輸入端采用高隔離設計電路，以防止兩路放大器輸出功率的倒灌燒毀行波管放大器；本發明兩路信號相位相差90度時，功率合成達到最佳狀態，為此其中一路設有移相器，以補償兩路波導傳輸線長度差異等所產生的相位差，兩路正交的信號經過行波管放大器放大后進入波導功率合成器進行合成，得到大功率合成輸出，調節移相器，使系統的輸出功率達到最大；本發明采用了脈沖調制時延技術，通過脈沖產生電路產生兩路調制脈沖，一路脈沖對其中一路行波管放大器進行直接調制，另一路脈沖經過時延控制電路后對另一路行波管進行調制，調節時延電路使兩路信號在同一時刻疊加，使得輸出的脈沖功率達到最大；本發明可應用于W波段雷達，可成倍增加雷達發射功率，使得W波段大功率雷達成為可能，從而提升雷達探測距離和探測精度，增強抗干擾性能，具有巨大的社會和經濟效益。

本發明技術方案如下：

一種W波段脈沖行波管大功率合成系統，其特征在于，包括波導功率分配器、第一可調衰減器、第一固態放大器、第一隔離器、第一行波管放大器、第二可調衰減器、移相器、第二固態放大器、第二隔離器、第二行波管放大器和波導功率合成器；所述波導功率分配器分別連接第一可調衰減器和第二可調衰減器；所述第一可調衰減器、第一固態放大器、第一隔離器和第一行波管放大器依次相連；所述第二可調衰減器、移相器、第二固態放大器、第二隔離器和第二行波管放大器依次相連；所述第一行波管放大器和第二行波管放大器均與波導功率合成器相連。

還包括匹配負載、時延控制電路、脈沖產生電路和大功率負載；所述匹配負載和波導功率分配器相連；所述脈沖產生電路、時延控制電路和第一行波管放大器依次相連；所述脈沖產生電路還和第二行波管放大器相連；所述大功率負載和波導功率合成器相連。?????

所述波導功率分配器為輸出相位差90度的波導功率分配器；所述波導功率合成器為輸入相位差-90度的波導功率合成器。

所述波導功率分配器包括RF輸入端、輸出端和隔離輸出端；所述輸出端有若干個，輸出端為輸出相位差90度的輸出端，其中兩個輸出端分別與第一可調衰減器和第二可調衰減器相連；所述隔離輸出端與匹配負載相連。

所述波導功率合成器包括RF輸出端、輸入端和隔離輸出端；所述輸入端有若干個，輸入端為輸入相位差-90度的輸入端，其中兩個輸入端分別與第一行波管放大器和第二行波管放大器相連，隔離輸出端與大功率負載相連。

所述第一可調衰減器和第二可調衰減器、第一固態放大器和第二固態放大器、第一隔離器和第二隔離器以及第一行波管放大器和第二行波管放大器均采用同種型號或為不同種型號的可調衰減器、固態放大器、隔離器以及行波管放大器。