[實用新型]一種Q頻段衛星通信100W固態功率放大器鏈路

有效

• 申請號: 201620370882.5
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN206149219U
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 呂濤
• 申請（專利權）人: 四川天和晟電子科技有限公司
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F3/20
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司50219
• 代理人: 劉立春

技術領域

本實用新型涉及電子技術領域，尤其是高頻大功率放大器的鏈路實現方案。

背景技術

毫米波功放目前已經廣泛的應用于空間電子、雷達、衛星、公路交通、民航系統、電子對抗、通信系統等多種尖端科技中，是目前研究的熱點領域。毫米波固態功放采用GaAs器件MMIC(毫米波單片集成電路)功率合成技術實現，具有體積小、效率高、易集成、使用方便等優點。而微波固態功放是否具備足夠大的發射功率是其能否在系統中可靠工作的重要因素。單個MMIC功放芯片的功率輸出有限，無法達到一些系統正常工作所需要的功率，特別是在大功率應用場合。為了滿足微波固態功放對功率的需求，通常采用微波功率合成技術實現。對于百瓦量級的功率放大器，內部鏈路的設計也是保證其正常工作的重要方面。內部鏈路的設計會關系到功率放大器輸入輸出信號的幅度和相位一致性、功率分配與合成網絡的效率、功率放大器的增益平坦度、帶寬、駐波比、回波損耗等各項指標，進而關系到功率放大器的整體性能。

現有技術方案的微波功率放大器的鏈路前端是信號的預處理模塊，主要實現對輸入的射頻小信號作衰減和增益調節。為了使該預處理模塊的射頻輸出信號具有良好的線性化度，通常采用功率回退技術，其實現方法就是把前級功率放大器的輸入功率從1dB壓縮點向后回退6～10dB，使其工作在遠小于1dB壓縮點的電平上，遠離飽和區，進入線性工作區，改善功率放大器的三階交調系數。對于鏈路的功率分配與合成網絡，采用的是Wilkinson或者二進制功率分配/合成器實現射頻信號的分配與合成。與功率分配器和合成器相連的是多個具有相同參數的MMIC實現對各路分配后的射頻信號信號放大。

以上所述的現有技術具有以下缺點：

1.前級放大模塊中采用功率回退技術使前級放大器遠離飽和區，進入線性工作區，這樣做雖然能善放大器線性度，但效率大為降低，其工作時的輸出功率非常小，甚至難以達到足夠的功率電平以推動鏈路的下一級模塊實現射頻信號的進一步放大。

2.功率回退法簡單且易實現，不需要增加任何附加設備，但是當功率回退到一定程度，繼續回退將不再改善放大器的線性度。因此，此方法在線性度要求很高的場合不再適用。

3.采用的Wilkinson或者二進制功率分配/合成器實現射頻信號的分配與合成。在功率需求較小、支路較少的場合能達到相當高的合成效率。對于大功率需求，設計鏈路時所需的支路較多的情況下，整個功率分配/合成網絡的損耗顯著增大，效率急劇降低。

4.系統鏈路中功率分配/合成網絡中的的功率放大芯片在系統的各功率分配支路上單獨工作，各支路間需要采取相應的隔離措施，以防止信號間的干擾。在支路較多的情況下，系統的體積會變得異常龐大，不利于小型化應用。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供一種Q頻段衛星通信100W固態功率放大器鏈路方案：

一種Q頻段衛星通信100W固態功率放大器鏈路，包括前級放大模塊、驅動功率放大器模塊、12路徑向波導功率分配器、末級功率放大器、12路徑向波導功率合成器、定向耦合器、若干隔離器及波導窗；其中前級放大模塊對射頻輸入的小信號進行預處理；驅動功率放大器模塊對鏈路前端的前級放大模塊的輸出信號進行放大，使其達到足夠的功率電平經過12路徑向波導功率分配器以推動鏈路的末級功率放大器實現射頻信號的進一步放大；12路徑向波導功率合成器將經過各末級功率放大器放大后的信號進行功率合成并通過波導窗實現信號輸出；定向耦合器是在鏈路中耦合一小部分功率以實現功率檢測；隔離器是為了保證鏈路各級之間信號的良好隔離，以避免各級之間信號的相互影響；前級放大模塊還能對耦合器耦合出的正反向功率實施功率檢測以進行調節，整個功率放大器鏈路構成具有負反饋的閉合回路。

所述前級放大模塊包括信號放大、衰減、增益均衡、正反向功率檢測功能，還含有預失真線性化器、自動電平控制(ALC)功能。

所述驅動功率放大器模塊內也包含有位于12路徑向波導功率分配器與12路徑向波導功率合成器之間的末級功率放大器模塊。

所述的功率分配器和功率合成器為12路徑向波導功率分配器與12路徑向波導功率合成器，它是空間功率分配與合成技術的一種實現形式，其內部含有波導模的轉換結構。

所述的末級功率放大器模塊是一種內部含有兩個波導魔T結構和基于GaAs為材料的8個微波功率放大芯片TGA4046。該模塊是一個有內部MMIC實現射頻信號放大的功率放大器12W模塊。