CN104348426B - 一种p波段大功率放大器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种P波段大功率放大器装置，它涉及通信领域中P波段信道部分的功率放大器装置，本发明包括推动级功放、末级功放、开关控制器、电源、冷却单元、监控接口和环形器。本发明采用了模块化技术、集成化技术、热设计技术和传输线变压器技术完成了大功率的合成，且具有相对较小的体积。本发明具有过低功率保护、热保护和反射保护的功能；本发明还具有快速开关功能，具有很高关断深度，特别适合用于P波段半双工的通信系统中做功率放大器装置。

Description

一种P波段大功率放大器装置
技术领域
本发明的涉及通信领域中的一种P波段大功率放大器装置，特别适用于大功率的突发通信系统中做功率放大器装置。
背景技术
目前在P频段存在很多功率放大器，但是它们的开关速度，收发的隔离度以及功率放大器的关断深度在指标上都存在很大的差距，很难应用在突发通信中，实现半双工通信方式。从体积上看，一般大功率放大器的体积都比较大，很难应用到小体积的机箱当中。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足，提供一种开关速度快、收发隔离度高、功放关断深度大、体积小、功率大的大功率放大器装置。另外，它具有小型化、固态化、高线性、高可靠性和长寿命等特点。同时，由于本发明缩小了体积和重量，机箱为插件结构，可车载，可人工搬移，大大提高了系统的机动性。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：一种P波段大功率放大器装置，包括电源1、监控接口5、冷却单元6和环形器25，其特征在于：还包括推动级功放2、末级功放3和开关控制器4；所述的推动级功放2的输入端口3和末级功放3的输入端口4分别接收开关控制器4输出端口3输出的电源控制信号，推动级功放2的输入端口4接收开关控制器4输出端口2输出的半功率控制信号；推动级功放2的输入端口1接收外部输入的射频信号，在电源控制信号和半功率控制信号的控制下进行初步放大处理并由输出端口2输出至末级功放3的输入端口1；末级功放3将接收的初步放大的射频信号在电源控制信号的控制下进行进一步放大处理并由输出端口2输出至环形器25的输入端口1；环形器25将接收的进一步放大的射频信号进行收发隔离后由输出输入端口2输出，环形器25的输出输入端口2接收对端信号，进行收发隔离后由输出端口3输出；监控接口5的输入输出端口1输出监控信号到开关控制器4的输出输入端口4，开关控制器4的输出输入端口4输出反馈信号到监控接口5的输入输出端口1。
其中，所述的推动级功放2包括开关7、一级放大电路8、第一传输线变压器9、二级放大电路10、第二传输线变压器11、隔离器12和第一开关控制电路13；其中，第一开关控制电路13的输入端口4接收开关控制器4输出端口2输出的半功率控制信号并由输出端口1输出至开关7的输入端口3，第一开关控制电路13的输入端口5接收开关控制器4输出端口3输出的电源控制信号并由输出端口2输出至二级放大电路10的输入端口3；开关7的输入端口1接收外部输入的射频信号，在半功率控制信号的控制下形成激励信号并由输出端口2输出至一级放大电路8输入端口1；一级放大电路8将激励信号进行放大形成初步放大的信号并由输出端口2输出至第一传输线变压器9的输入端口1；第一传输线变压器9对初步放大的信号进行阻抗变换形成阻抗变换后的信号并由输出端口2输出至二级放大电路10的输入端口1；二级放大电路10对接收的阻抗变换后的信号在电源控制信号的控制下进行进一步放大形成进一步放大的信号并由输出端口2输出至第二传输线变压器11的输入端口1；第二传输线变压器11将进一步放大的信号进行阻抗变换形成阻抗变换后的放大信号并由输出端口2输出至隔离器12的输入端口1；隔离器12对阻抗变换后的放大信号进行驻波比改善形成初步放大的射频信号并由输出端口2输出至末级功放3的输入端口1。
其中，所述的末级功放3包括分路器14、第一负载15、第三传输线变压器16、第四传输线变压器17、第一功率模块18、第二功率模块19、第五传输线变压器20、第六传输线变压器21、合路器22、第二负载23和第二开关控制电路24；其中，开关控制电路24的输入端口2接收开关控制器4输出端口3输出的电源控制信号，由输出端口1分别输出至第一功率模块18和第二功率模块19的输入端口3；分路器14的输出端口3输出反射信号至第一负载15的输入端口1，分路器14的输入端口1接收推动级功放2输出端口2输出的初步放大的射频信号，在分路器14分为同相等幅的两路信号，由输出端口2和输出端口4分别输出至第三传输线变压器16的输入端口1和第四传输线变压器17的输入端口1；第三传输线变压器16和第四传输线变压器17分别将接收的分路信号进行输入阻抗变换后形成阻抗变换后的分路信号并由输出端口2分别输出至第一功率模块18的输入端口1和第二功率模块19的输入端口1；第一功率模块18和第二功率模块19将接收的阻抗变换后的分路信号进行功率放大形成放大的分路信号并由输出端口2分别输出至第五传输线变压器20的输入端口1和第六传输线变压器21的输入端口1；第五传输线变压器20和第六传输线变压器21分别对放大的分路信号进行输出阻抗变换形成形成阻抗变换后的放大信号并由输出端口2分别输出至出合路器22的输入端口1和输入端口3；合路器22对输入的两路阻抗变换后的放大信号进行合并形成进一步放大的射频信号并由输出端口4输出至环形器25的输入端口1，合路器22的输出端口2输出隔离信号至第二负载23的输入端口1。
本发明的相比背景技术具有如下优点：
1.本发明的P波段大功率放大器装置采用了大功率模块化技术，提高了发射功率、可靠性，缩短了维修时间。
2.本发明的P波段大功率放大器装置采用了多级放大电路设计，使收发隔离度可以达到80分贝，关断深度达到70分贝以上，在大功率发射的同时不会影响接收机的性能。
3、本发明的P波段大功率放大器装置采用了多级放大电路设计，使得功放快速开关速度可以很快，这样可以节省信号带宽，降低误码率等。
附图说明
图1是本发明的电原理方框图；
图2是本发明的推动级功放2实施例的电原理图；
图3是本发明的末级功放3实施例的电原理图。
具体实施方式
参照图1至图3，本发明由电源1、推动级功放2、末级功放3、开关控制器4、监控接口5、冷却单元6和环形器25组成。图1是本发明的电原理方框图，实施例按图1连接线路。其中电源1采用市售集成稳压直流电源模块制作，其输出+V1电压为+28V，作用是给推动级功放2、末级功放3、开关控制器4以及冷却单元6提供直流工作电压。环行器25采用市售的通用部件制作，具有对输出信号进行阻抗匹配、提供反射功率检波通道通、提供接收回路通道等功能。开关控制器4完成对于推动级功放2和末级功放3的开关功能。监控接口5配合功放完成显示和控制等功能。冷却单元6快速的将推动级功放2和末级功放3的热损耗功率从功放机箱散发到空气中；实施例冷却单元6采用4个高转速小尺寸的风扇及散热面积大的插齿散热器制作组成。
图2是本发明推动级功放2的电原理图，实施例按图2连接线路。本发明的推动级功放2的作用是将射频输入的小信号放大到末级功放3所需要的功率电平，完成功率放大。推动级功放2包括开关7、一级放大电路8、第一传输线变压器9、二级放大电路10、第二传输线变压器11、隔离器12和第一开关控制电路13，其中开关7在半功率控制信号的控制下使外部输入的射频信号满足系统功率控制需求；一级放大电路8将信号放大到一定电平；第一传输线变压器9完成阻抗变换；二级放大电路10对输入信号进行进一步放大；第二传输线变压器11完成阻抗变换；隔离器12将信号进行驻波比改善输出至末级功放3；开关控制电路完成对开关7和二级放大电路10的控制。一级放大电路8、二级放大电路10和第一开关控制电路13分别接入+28V直流电。
图3是本发明末级功放3的电原理图，实施例按图3连接线路。本发明的末级功放3对推动级功放2放大的信号进行进一步放大，达到系统所需电平，同时实现功放的快速开关功能。末级功放3由分路器14、第一负载15、第三传输线变压器16、第四传输线变压器17、第一功率模块18、第二功率模块19、第五传输线变压器20、第六传输线变压器21、合路器22、第二负载23和第二开关控制电路24组成。分路器14将推动级功放2放大的信号分为同幅等相两路信号；第三传输线变压器16和第四传输线变压器17完成对于输入阻抗变换；第一功率模块18和第二功率模块19将信号放大；第五传输线变压器20和第六传输线变压器21完成输出阻抗的变换；合路器22将两路信号合成大功率信号；负载23吸收两路信号不平衡漏出的功率；开关控制电路24在信号突发时控制第一功率模块18和第二功率模块19的开启和关断。第一功率模块18、第二功率模块19和开关控制电路24分别接入+28V直流电。
本发明的简要工作原理如下：推动级功放2把外部输入的射频信号放大到额定电平后输出至末级功放3；在末级功放3经过进一步放大处理达到系统所需的功率电平值输出至环形器25；环形器25接收对端信号，对末级功放3输出的信号和对端信号进行收发隔离后，与外部设备进行信号的传输。
本发明的安装结构如下：把图1至图3中整部件安装在一个长358mm、宽400mm、高90mm机箱内，一个完整的收发信机；推动级功放2的结构尺寸为：长108mm、宽75mm、高27mm；末级功放3的结构尺寸为：长158mm、宽139mm、高30mm。电源1安装在机箱的左侧，为一个独立的模块；推动级功放2和末级功放3安装在一个长330mm、宽160mm、高50mm的散热器上；开关控制器4安装在机箱底板上；监控接口5安装在系统中的小信号机箱内；冷却单元6的4个风扇分别安装在机箱的前后面板上；射频输入输出接口、电源插座、监控接口安装在机箱的后面板上；功率开关、复位开关、指示灯安装在前面板上。组装成本发明。

Claims (2)

1.一种P波段大功率放大器装置，包括电源(1)、监控接口(5)、冷却单元(6)和环形器(25)，其特征在于：还包括推动级功放(2)、末级功放(3)和开关控制器(4)；所述的推动级功放(2)的第三输入端口和末级功放(3)的第四输入端口分别接收开关控制器(4)第三输出端口输出的电源控制信号，推动级功放(2)的第四输入端口接收开关控制器(4)第二输出端口输出的半功率控制信号；推动级功放(2)的第一输入端口接收外部输入的射频信号，在电源控制信号和半功率控制信号的控制下进行初步放大处理并由第二输出端口输出至末级功放(3)的第一输入端口；末级功放(3)将接收的初步放大的射频信号在电源控制信号的控制下进行进一步放大处理并由第二输出端口输出至环形器(25)的第一输入端口；环形器(25)将接收的进一步放大的射频信号进行收发隔离后由第二输出输入端口输出，环形器(25)的第二输出输入端口接收对端信号，进行收发隔离后由第三输出端口输出；监控接口(5)的第一输入输出端口输出监控信号到开关控制器(4)的第四输出输入端口，开关控制器(4)的第四输出输入端口输出反馈信号到监控接口(5)的第一输入输出端口；
其中，所述的推动级功放(2)包括开关(7)、一级放大电路(8)、第一传输线变压器(9)、二级放大电路(10)、第二传输线变压器(11)、隔离器(12)和第一开关控制电路(13)；其中，第一开关控制电路(13)的第四输入端口接收开关控制器(4)第二输出端口输出的半功率控制信号并由第一输出端口输出至开关(7)的第三输入端口，第一开关控制电路(13)的第五输入端口接收开关控制器(4)第三输出端口输出的电源控制信号并由第二输出端口输出至二级放大电路(10)的第三输入端口；开关(7)的第一输入端口接收外部输入的射频信号，在半功率控制信号的控制下形成激励信号并由第二输出端口输出至一级放大电路(8)第一输入端口；一级放大电路(8)将激励信号进行放大形成初步放大的信号并由第二输出端口输出至第一传输线变压器(9)的第一输入端口；第一传输线变压器(9)对初步放大的信号进行阻抗变换形成阻抗变换后的信号并由第二输出端口输出至二级放大电路(10)的第一输入端口；二级放大电路(10)对接收的阻抗变换后的信号在电源控制信号的控制下进行进一步放大形成进一步放大的信号并由第二输出端口输出至第二传输线变压器(11)的第一输入端口；第二传输线变压器(11)将进一步放大的信号进行阻抗变换形成阻抗变换后的放大信号并由第二输出端口输出至隔离器(12)的第一输入端口；隔离器(12)对阻抗变换后的放大信号进行驻波比改善形成初步放大的射频信号并由第二输出端口输出至末级功放(3)的第一输入端口。
2.根据权利要求1所述的一种P波段大功率放大器装置，其特征在于：所述的末级功放(3)包括分路器(14)、第一负载(15)、第三传输线变压器(16)、第四传输线变压器(17)、第一功率模块(18)、第二功率模块(19)、第五传输线变压器(20)、第六传输线变压器(21)、合路器(22)、第二负载(23)和第二开关控制电路(24)；其中，开关控制电路(24)的第二输入端口接收开关控制器(4)第三输出端口输出的电源控制信号，由第一输出端口分别输出至第一功率模块(18)和第二功率模块(19)的第三输入端口；分路器(14)的第三输出端口输出反射信号至第一负载(15)的第一输入端口，分路器(14)的第一输入端口接收推动级功放(2)第二输出端口输出的初步放大的射频信号，在分路器(14)分为同相等幅的两路信号，由第二输出端口和第四输出端口分别输出至第三传输线变压器(16)的第一输入端口和第四传输线变压器(17)的第一输入端口；第三传输线变压器(16)和第四传输线变压器(17)分别将接收的分路信号进行输入阻抗变换后形成阻抗变换后的分路信号并由第二输出端口分别输出至第一功率模块(18)的第一输入端口和第二功率模块(19)的第一输入端口；第一功率模块(18)和第二功率模块(19)将接收的阻抗变换后的分路信号进行功率放大形成放大的分路信号并由第二输出端口分别输出至第五传输线变压器(20)的第一输入端口和第六传输线变压器(21)的第一输入端口；第五传输线变压器(20)和第六传输线变压器(21)分别对放大的分路信号进行输出阻抗变换形成阻抗变换后的放大信号并由第二输出端口分别输出至出合路器(22)的第一输入端口和第三输入端口；合路器(22)对输入的两路阻抗变换后的放大信号进行合并形成进一步放大的射频信号并由第四输出端口输出至环形器(25)的第一输入端口，合路器(22)的第二输出端口输出隔离信号至第二负载(23)的第一输入端口。
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