CN101813767B - 一种用于雷达发射机的固态功率放大装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高频大功率雷达发射机领域，特别是一种用于雷达发射机的固态功率放大装置，其包括增益控制电路、线性放大电路、能耗控制电路，增益控制电路包含两输入端口，其中一输入端口用于接来自信号源或系统主机的射频输出，另一输入端口用于接来自AGC控制电路的输出，该增益控制电路的输出端口与线性放大电路的输入端口相联，线性放大电路的输出端口用于联接负载或天线，能耗控制电路的输入端口用于接收信号源或系统主机产生的TP脉冲输出信号，能耗控制电路的输出信号用于控制线性放大电路中各功率放大器件加电或断电，从而使得雷达发射机能耗大大降低，并且预热时间短、效率高、故障率低、寿命长。

Description

一种用于雷达发射机的固态功率放大装置

技术领域

本发明涉及高频大功率雷达发射机领域，特别是一种用于雷达发射机的固态功率放大装置。

背景技术

作为大功率雷达发射机，其基本指标应是它的效率和线性度，这两个技术指标的优劣以及性能的稳定与可靠，对于雷达发射机系统来说是非常重要的。传统的雷达发射机采用电子管作为功率放大，体积大，能耗大，笨重，寿命短，故障率高，需要预热时间，不能适应现代战争快速反应的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗低、线性度高的用于雷达发射机的固态功率放大装置，从而有效提高雷达发射机的便携性及性能稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于雷达发射机的固态功率放大装置，其不同之处在于：其包括增益控制电路、线性放大电路、能耗控制电路，增益控制电路包含两输入端口，其中一输入端口用于接来自信号源或系统主机的射频输出，另一输入端口用于接来自AGC控制电路的输出，该增益控制电路的输出端口与线性放大电路的输入端口相联，线性放大电路的输出端口用于联接负载或天线，能耗控制电路的输入端口用于接收信号源或系统主机产生的TP脉冲输出信号，能耗控制电路的输出信号用于控制线性放大电路中各功率放大器件加电或断电。

按以上方案，所述线性放大电路为三级线性功率放大电路；所述能耗控制电路包括3个控制信号输出端口，分别向线性放大电路对应的各级功率放大器件输出电源控制信号，从而控制线性放大电路中各功率放大器件加电或断电。

按以上方案，所述能耗控制电路包括用于控制所述第一级线性放大电路的第一能耗控制电路、用于控制所述第二级线性放大电路的第二能耗控制电路、用于控制所述第三级线性放大电路的第三能耗控制电路。

按以上方案，所述第一级线性放大电路是单管放大电路，第二、三级线性功率放大电路均为推挽放大电路，三级线性功率放大电路之间通过匹配电路进行匹配连接。

按以上方案，所述三级放大电路之间的匹配电路采用宽频带变压器来进行阻抗匹配。

按以上方案，所述第一能耗控制电路为电阻分压电路，其将输入的脉冲信号分压后送至第一级线性放大电路中功率放大器件的射频信号控制端。

按以上方案，所述第二能耗控制电路为一由TP脉冲控制接通或断开的电子组合开关，电子组合开关一端联接有电源，另一端联接到第二级线性放大电路中功率放大器件的的电源信号控制端。

按以上方案，所述电子组合开关由一个PNP复合管和一个NPN复合管组成。

按以上方案，所述第三能耗控制电路包括电阻分压电路、脉冲信号放大模块，电阻分压电路将输入的脉冲信号分压后送至脉冲信号放大模块进行放大后再送到第三级线性放大电路的偏压电路。

按以上方案，所述增益控制电路由6个PIN管及其相应的外围电路构成，其输出端和线性放大电路的信号输入端相联。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

1、能耗控制电路的输入端口用于接收信号源或系统主机产生的TP脉冲输出信号，能耗控制电路的输出信号用于控制线性放大电路中各功率放大器件加电或断电。本发明通过能耗控制电路有效控制线性放大电路中各功率放大器件的加电或断电，能耗大大降低，并且预热时间短、效率高、故障率低、寿命长。

2、三级放大电路之间通过三个宽频带变压器来进行阻抗匹配，从而达到提高效率和线性度的双重要求。

3、第三能耗控制电路包括电阻分压电路、脉冲信号放大模块，电阻分压电路将输入的脉冲信号分压后送至脉冲信号放大模块进行放大后再送到第三级线性放大电路的偏压电路，通过调节脉冲电压的大小，可以改变第三级线性放大电路的偏压的大小，从而达到改变放大器的线性度的要求。通过对偏压的控制，也使得第三级线性放大电路中的功率放大器件加电或断电。

4、脉冲信号放大模块的作用除了对脉冲有放大，提高其负载能力外，还对高频信号有隔离作用。

5、本发明线性度高、体积小、能够适应现代战争快速反应的需要。

附图说明

图1是本发明用于雷达发射机的固态功率放大装置的电路模块框图；

图2是本发明增益控制电路的电路结构图；

图3是本发明多级线性放大电路的电路结构图；

图4是本发明能耗控制电路的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明用于雷达发射机的固态功率放大装置的电路模块框图；如图1所示，一种用于雷达发射机的固态功率放大装置，其包括增益控制电路、线性放大电路、能耗控制电路，增益控制电路包含两输入端口，其中一输入端口用于接来自信号源或系统主机的射频输出，另一输入端口用于接来自AGC控制电路的输出，该增益控制电路的输出端口与线性放大电路的输入端口相联，线性放大电路的输出端口用于联接负载或天线，能耗控制电路的输入端口用于接收信号源或系统主机产生的TP脉冲输出信号，能耗控制电路的输出信号用于控制线性放大电路中各功率放大器件加电或断电。

下面进一步对该用于雷达发射机的固态功率放大装置的各个组成部分进行详细描述：

图2所示为增益控制电路的电路结构图，增益控制电路由6个PIN管D1-D6及其相应的外围电路构成，其输出端和线性放大电路的信号输入端相联。

电容C5、电容C6、电容C7、电容C8等为滤波电容，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4等为耦合电容，系统主机送过来的高频RF信号经过电容C1，然后连接到由D1-D6组成的增益控制电路的输入端，而增益控制输入电压AGC通过电阻R1(电阻R1为控制输入电压AGC的负载)、电阻R2、电阻R3、电阻R4加到增益控制电路的控制输入端；当控制电压变化时，6个二级管的等效电阻跟着变化，从而使RF信号输出也跟着变化，以达到增益控制的目的。

增益控制电路的输入控制信号从控制输入端(AGC)输入，射频信号从RF输入端输入，控制输出信号和线性放大电路的输入端相联。

图3所示为线性放大电路的电路结构图，如图3所示，线性放大电路为三级线性放大电路；所述能耗控制电路包括3个控制信号输出端口，分别向线性放大电路对应的各级功率放大器件输出电源控制信号，从而控制线性放大电路中各功率放大器件加电或断电。

以上三级线性放大电路的第一级线性放大电路是单管放大电路，第二、三级线性放大电路均为推挽放大电路，三级线性功率放大电路之间通过匹配电路进行匹配连接。

具体的，所述三级放大电路之间的匹配电路采用宽频带变压器来进行阻抗匹配。

以下结合图3作进一步详细说明，该线性放大电路由U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8组成的三级放大电路以及三级的外围电路组成。通过增益控制的RF信号经C4后加到U1的1脚，经U1放大后从3脚输出，L1、R5是U1的负载；U7、C24、C25、C23、L2是它的供电电路。U2是一级控制电路，信号经C9后从3脚输入，控制信号通过端点A加到U2的4脚，受控信号从8脚输出；电源从1脚输入，C12、C26、C27、U8及1脚是它的供电电路；5脚及C11和R6是它的匹配电路，C10是滤波电路，C9、C13是它的输入和输出信号的耦合电路。

T1是一个宽频带阻抗匹配电路，其输入阻抗为50欧姆，输出阻抗为100欧姆，匹配电路用铁氧体磁环绕制。受控信号通过C13加到T1的输入端1脚，而T1的输出信号经5脚3脚后加到第二级线性放大器U3及U4的输入端1脚；4脚是U3、U4偏压供电电路输入端，而RP1、C14、R7是U3、U4的偏压供电电路。

U3、U4是一级推挽线性功率放大电路，R8、R9是它的匹配电阻，C15、C16是它的滤波电容。放大后的信号从U3、U4的3脚和1脚输出送往匹配电路T2；

T2是一个宽频带阻抗匹配电路，其输入阻抗为100欧姆，输出阻抗为100欧姆电路，匹配电路用铁氧体磁环绕制。控制信号通过端点B连接到T2的2脚，T2的1脚接U3的3脚，T2的3脚接U4的3脚，T2的4，5脚分别接第三级线性放大电路U5及U6的输入端1脚。

U5、U6是第三级线性功率放大器，它采用推挽电路形式，输入信号通过T2的4、5脚加到U5、U6的1脚，放大后的信号分别从U5、U6的3脚输出送到T3的3脚和1脚，控制信号从端点C加入，经过一个温控开关后加到R10、R11的中点，C17、C18是滤波电容，C19、C20是匹配电容，C21、C22、L3是供电电路；

T3也是一个宽频带阻抗匹配电路，其输入阻抗为100欧姆，输出阻抗为50欧姆电路，匹配电路用铁氧体磁环绕制。它的输入信号来自U5、U6的3脚，输出的信号从4、5脚送出，可以接天线，也可以接50欧姆负载，也可以通过滤波器后再接天线或负载；

图4是本发明能耗控制电路的电路结构图，如图4所示，能耗控制电路包括用于控制所述第一级线性放大电路的第一能耗控制电路、用于控制所述第二级线性放大电路的第二能耗控制电路、用于控制所述第三级线性放大电路的第三能耗控制电路。

结合图3、图4，第一能耗控制电路为电阻分压电路，其将输入的脉冲信号分压后送至第一级线性放大电路中功率放大器件的射频信号控制端A，控制电子开关U2的接通和断开。第一能耗控制电路可由R18、R17组成，脉冲信号TP通过SMA接头输入，经R18、R17分压后送到图3中第一级线性放大电路中功率放大器件的射频信号控制端A。

如图4所示，所述第二能耗控制电路为一由TP脉冲控制接通或断开的电子组合开关，电子组合开关一端联接有电源，另一端联接到第二级线性放大电路中功率放大器件的的电源控制端B，控制U3、U4电源的接通和断开。具体的，所述电子组合开关由一个PNP复合管和一个NPN复合管组成。更具体的，第二能耗控制电路是一个电子组合开关，它由4个三极管U9、U10、U11、U12及其外围电路组成，U9、U10构成NPN复合管，U11、U12构成PNP复合管。当TP脉冲到来时，4个三极管全部饱和导通，相当开关处于接通状态，当TP脉冲没有到来时，开关处于断开状态，通过这种方式控制第二级线性放大电路的电源。R12是限流电阻，R14、R15是U9、U10的负载电阻，R13是U9、U10的偏置电阻，信号TP脉冲通过SMA接头后再经R12输入到U9的基极，从而使U9、U10、U11、U12饱和导通，相当开关处于接通状态，从而使附图4中的24V电压经U12这个接通的开关直接加到图3中的第二级线性放大电路的电源控制端B。

如图4所示，第三能耗控制电路包括电阻分压电路、脉冲信号放大模块，电阻分压电路将输入的脉冲信号分压后送至脉冲信号放大模块进行放大后再送到第三级线性放大电路的偏压电路。

具体的，所述第三能耗控制电路包括电阻分压电路、脉冲放大电路，脉冲放大电路还具有信号隔离作用，其将输入的脉冲信号分压后送至U13进行放大，然后再送到第三级线性放大电路的偏压电路，通过对脉冲电压的大小调节，可以改变第三级线性放大电路的偏压的大小，从而达到改变放大器的线性度的要求。通过对偏压的控制，也使得第三级线性放大电路中的功率放大器件加电或断电。

更具体的，如图4所示，第三能耗控制电路可由R16、RP2、U13、R19、R20、R21、D7组成，信号TP通过SMA接头输入，经R16、RP2分压后送到U13的3脚，U13是一个脉冲放大器，2、3脚是信号的输入脚，6脚是输出脚，7脚是电源输入，1、5、8脚是空脚，R20、R21是决定放大倍数的电阻，R19是输出负载，D7是隔离二极管。脉冲信号经过U13放大后，增强了负载能力，并经C点连接到第三级线性放大器的端点C，从而控制图3中U5、U6的偏压的接通和断开。

以上实施例只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作较多的限制，凡是依据对本发明的技术本质作简单修改或等同的变化和修饰，均仍属本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：其包括增益控制电路、线性放大电路、能耗控制电路，增益控制电路包含两输入端口，其中一输入端口用于接来自信号源或系统主机的射频输出，另一输入端口用于接来自AGC控制电路的输出，该增益控制电路的输出端口与线性放大电路的输入端口相联，线性放大电路的输出端口用于联接负载或天线，能耗控制电路的输入端口用于接收信号源或系统主机产生的TP脉冲输出信号，能耗控制电路的输出信号用于控制线性放大电路中各功率放大器件加电或断电。

2.根据权利要求1所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述线性放大电路为三级线性功率放大电路；所述能耗控制电路包括3个控制信号输出端口，分别向线性放大电路对应的各级功率放大器件输出电源控制信号，从而控制线性放大电路中各功率放大器件加电或断电。

3.根据权利要求2所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述能耗控制电路包括用于控制所述第一级线性放大电路的第一能耗控制电路、用于控制所述第二级线性放大电路的第二能耗控制电路、用于控制所述第三级线性放大电路的第三能耗控制电路。

4.根据权利要求3所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述第一级线性放大电路是单管放大电路，第二、三级线性功率放大电路均为推挽放大电路，三级线性功率放大电路之间通过匹配电路进行匹配连接。

5.根据权利要求4所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述三级放大电路之间的匹配电路采用宽频带变压器来进行阻抗匹配。

6.根据权利要求3所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述第一能耗控制电路为电阻分压电路，其将输入的脉冲信号分压后送至第一级线性放大电路中功率放大器件的射频信号控制端。

7.根据权利要求3所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述第二能耗控制电路为一由TP脉冲控制接通或断开的电子组合开关，电子组合开关一端联接有电源，另一端联接到第二级线性放大电路中功率放大器件的电源信号控制端。

8.根据权利要求7所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述电子组合开关由一个PNP复合管和一个NPN复合管组成。

9.根据权利要求3所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述第三能耗控制电路包括电阻分压电路、脉冲信号放大模块，电阻分压电路将输入的脉冲信号分压后送至脉冲信号放大模块进行放大后再送到第三级线性放大电路的偏压电路。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的用于雷达发射机的固态功率放大装置，其特征在于：所述增益控制电路由6个PIN管及其相应的外围电路构成，其输出端和线性放大电路的信号输入端相联。 

Images