CN108449054A - 一种L~Ku波段高功率开关滤波功放组件及其加电、关电方法 - Google Patents
一种L~Ku波段高功率开关滤波功放组件及其加电、关电方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种L～Ku波段高功率开关滤波功放组件及其加电、关电方法，包括单刀六掷开关、六只功放模块、六只滤波器、单刀三掷开关、单刀四掷开关、电源及控制保护电路，射频信号从单刀六掷开关的公共端输入，单刀六掷开关的六路输出分别连接到六只功放模块的输入端，功放模块的输出端通过连接器分别连接滤波器的输入端，滤波器的输出端分别与单刀三掷开关的两个选通端和单刀四掷开关的四个选通端连接，单刀四掷开关的公共端连接单刀三掷开关的另外一个选通端，单刀三掷开关的公共端连接到射频信号输出端。本发明可以满足1.2～18GHz带宽，是一种高可靠性、低成本、小型化、高增益的宽带功放组件，切换通道及过流保护响应速度快。
Description
技术领域
本发明涉及一种超宽带高功率开关滤波放大组件，尤其涉及一种L～Ku波段 宽带高功率开关滤波功放组件。
背景技术
为适应现代电子作战环境，各种装备平台不断增加探测设备、电子对抗和通 信设备，致使射频天线的种类和数量不断增加。在提升作战能力的同时，过多的 射频天线将产生电磁干扰和兼容、自身平台的隐身等问题，影响作战效能和生存 能力。为此，针对雷达探测、通信、电子战、信息战等多功能一体化的射频系统 产生，如美国的先进多功能射频系统(MARFS)、多功能电磁辐射系统(MERS)、 多功能电子战(MFFW)计划等。综合射频一体化系统集成了电子对抗、通信、 导航、目标识别等多功能将一体化推进至射频前端及天线，提高了系统集成度和 性能、减少了成本和能耗。应用于射频前端的超宽带功放是综合射频一体化技术 中的一项重要关键技术。目前覆盖L～Ku波段的高功率器件大多数是行波管，辅 助电源电压高，致使其体积大、成本高、可靠性较低。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术存在的问题，提供一种高可靠、低成本、小型 化的宽带功放组件，本发明提供一种L～Ku波段高功率开关滤波功放组件。
本发明的另一目的是提供一种L～Ku波段高功率开关滤波功放组件的加电、 关电方法及装配方法。
技术方案：一种L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，包括单刀六掷开关 SP6T、六只功放模块、六只滤波器、单刀三掷开关SP3T、单刀四掷开关SP4T、 电源及控制保护电路，电源及控制保护电路包括偏置保护电路、控制电路、开关 驱动电路；SP6T的公共端为射频信号的输入端，SP6T的六路输出RF1～RF6分 别连接到六只功放模块的输入端，六只功放模块分别为L、S1、S2、C、X、Ku 波段的功放模块，六只滤波器分别为L、S1、S2、C、X、Ku波段的滤波器，六 只功放模块的输出端通过连接器分别连接到对应的滤波器的输入端；SP4T的选通端RF1、RF2、RF3、RF4分别连接L、S1、S2、C波段滤波器的输出端，SP3T 的选通端RF1、RF2分别连接Ku、X波段滤波器的输出端，SP3T的选通端RF3 连接SP4T的公共端RFC，SP3T的公共端RFC为射频信号的输出端；偏置保护 电路与功放模块连接，用于为功放模块提供偏置电压及过流保护；控制电路的 X1接口用于控制字的输入，控制电路的输出端连接开关驱动电路和偏置保护电 路，用于对SP6T、SP3T、SP4T进行选通以及控制选通的功放模块对应的偏置保护电路工作；开关驱动电路与SP6T、SP3T、SP4T连接，用于驱动SP6T、SP3T、 SP4T。
优选的，电源及控制保护电路还包括稳压电路和温控板电路，稳压电路的输 入端连接电源，稳压电路的输出端与开关驱动电路、控制电路、偏置保护电路相 连接，用于为开关驱动电路、控制电路、偏置保护电路提供电压；温控板电路包 括温度传感器，温度传感器的输出端连接电源控制接口及控制电路的一个输入端。
优选的，所述控制电路包括CPLD复杂可编程逻辑器件和驱动器件，CPLD 复杂可编程逻辑器件的输入接口与输出接口均连接有驱动器件；CPLD复杂可编 程逻辑器件的输入端包括控制字输入端S1～S3、偏置保护电路状态指示输入端 ZC1～ZC6、过温状态指示输入端OV，控制字为电源控制接口的输入控制字，偏 置保护电路状态指示输入端连接六个偏置保护电路的正常指示显示端，过温状态 指示输入端连接温控板电路温度传感器的输出端；控制电路的输出端包括 K1～K6、T1～T12，K1～K6分别连接六个功放模块对应的偏置保护电路的控制端， T1～T12分别连接SP6T、SP3T、SP4T的控制输入端。
优选的，L、S1、S2、C、X、Ku波段的功放模块均包括前级放大和末级放 大，L、S1波段的功放模块采用同一种电路实现，均包括采用功放管HMC636 的前级放大和采用功放管AM003536的末级放大；X、Ku波段的功放模块采用 同一种电路实现，均包括采用功放管HMC1082的前级放大和采用功放管 TGA2214的末级放大；S2和C波段的功放模块的前级放大都采用功放管 HMC788A，S2和C波段的末级放大分别选用功放管AM204437和功放管AM357037。
优选的，末级放大采用内部集成两级或三级级联放大管芯的GaN功率放大 器；前级放大选用增益起伏为0.5dB的功率放大芯片；前级放大与末级放大之间 接有固定衰减器，固定衰减器选用贴片电阻形式；所述前级放大的输入端设有温 补衰减器，温补衰减器选用贴片电阻形式。
优选的，所述SP6T、SP3T、SP4T均为基于固态器件的射频开关，所述SP6T、 SP3T、SP4T均包括射频电路和驱动电路，结构上采用双面腔体形式，正面腔体 为射频电路板，背面腔体为驱动电路板。
优选的，所述偏置保护电路的输入端连接控制电路的输出端K1～K6，偏置 保护电路的输出端包括VD1、VD2、VGS端口，VD1连接所述功放模块前级放 大器的供电端，VD2、VGS分别连接末级放大的GaN功放管的漏极和栅极供电 端；偏置保护电路包括时序电路、电流采样电路、过流保护电路、栅极压偏置电 路、栅极压切换电路；电流采样电路的输出端连接过流保护的输入端，栅极压偏 置电路采用负压调整器LM337和三极管，提供栅极截止电压VG_off和栅极额定 电压VG_on，栅极切换电路采用SPDT的模拟开关实现，用于控制VG_on和VG_off之间的相互切换。
一种L～Ku波段高功率开关滤波功放组件的加电和关电方法，采用偏置保护 电路保证GaN功放管的正确加电和关电顺序：
加电顺序是：1)栅极源电压VGS＝0V，漏极源电压VDS＝0V；2)VGS先 达到保证漏极截止的额定负压值VG_off；3)VDS再达到漏极所需的供电电压VD； 4)VGS再调整到漏极需要的静态电流对应的负压VG_on；5)加射频信号正常 使用；
关电顺序同开启顺序刚好相反，保证漏极电压VDS＝0V时栅极一定是负压， 关电顺序为：1)关掉射频信号；2)将VGS调整到VG_off；3)漏极源电压VDS 减小到0V；4)栅极电压VGS调整至0V。
一种L～Ku波段高功率开关滤波功放组件的装配方法，包括以下步骤：
(1)分别装配SP6T、SP3T、SP4T、六只功放模块：
SP6T、SP3T、SP4T装配：均采用双面腔体装配，正面腔体采用微组装工艺 安装开关射频电路板；背面腔体采用普通电装工艺安装驱动电路板；
功放模块装配：(1a)用导电胶焊接玻璃绝缘子到功放盒子上；(1b)焊接元 器件到功放射频电路板上；(1c)安装射频连接器到功放盒子上，同时用螺钉按 顺序固定功放射频电路板、功放管到功放盒子里；(1d)焊接玻璃绝缘子、射频 连接器、功放管法兰到功放射频电路板的微带线上；
(2)将各模块电路板组装到组件壳体中，组件壳体包括正面腔和背面腔：
(2a)分别将多个稳压电路板、预加电板、偏置保护电路板、控制电路板上 的元器件电装完成；
(2b)用螺钉将所述稳压电路板、预加电板、偏置保护电路板、控制电路板 安装在组件壳体的背面腔内；
(2c)用螺钉将SP6T、SP3T、SP4T、六只功放模块、六只滤波器、温控板、 射频连接器固定在组件壳体的正面腔内；
(2d)用射频电缆将正面腔内的组件按照接线关系连接好；
(2e)按照接线关系将各模块电路板之间的电线焊接好。
优选的，所述步骤(1)中的SP6T的装配步骤包括：
(3a)将开关射频电路板采用压块形式用180°焊膏焊接到正面腔体内；
(3b)将裸芯的PIN管、用于滤波和隔直的贴片电容采用导电胶烧结放入 方式装配在射频电路板上；
(3c)采用金丝键合的方式将PIN管、贴片电容连接到射频电路板的微带线 上上；
(3d)电源控制线穿过壳体过孔将正背面的两块板子连接。
所述步骤(1)中的SP3T、SP4T装配步骤相同，包括：
(4a)将射频电路板采用压块形式用180°焊膏焊接到正面腔体内；
(4b)用导电胶将开关器件烧结到射频电路板上；
(4c)用螺丝将测试好的驱动电路板固定到背面腔体内；
(4d)电源控制线穿过壳体过孔将正背面的两块板子连接。
有益效果：本发明提供一种L～Ku波段高功率开关滤波功放组件及其加电、 关电方法及装配方法，可以满足1.2～18GHz带宽，采用固态功放管、高功率开 关和滤波组件构成了一种高可靠性、低成本、小型化的宽带功放组件。功放模块 采用级联的方式，采用模块化设计方式，简化电路，保证宽带功放的高增益。偏 置保护电路为各个功放的GaN功放管供电，通道切换及过流保护响应速度快。
附图说明
图1为L~Ku波段高功率开关滤波功放组件的原理框图；
图2为电源及控制保护电路的原理框图；
图3为偏置保护电路的功能框图；
图4为偏置保护电路的电路原理图；
图5（a）为L波段功放模块的框图；
图5（b）为S1波段功放模块的框图；
图5（c）为S2波段功放模块的框图；
图5（d）为C波段功放模块的框图；
图5（e）为X波段功放模块的框图；
图5（f）为Ku波段功放模块的框图；
图6（a）为单刀六掷开关SP6T的结构框图；
图6（b）为单刀四掷开关SP6T的结构框图；
图6（c）为单刀三掷开关SP6T的结构框图；
图7为控制电路的结构框图；
图8（a）为L~Ku波段高功率开关滤波功放组件壳体正面腔体的安装示意图；
图8（b）为L~Ku波段高功率开关滤波功放组件壳体背面腔体的安装示意图；
图8中，1：单刀六掷开关SP6T；2：功放模块；3：滤波器；4：单刀三掷开关SP3T；5：单刀四掷开关SP4T；6：输入接头；7：输出接头；8：电源控制接头；9：-40V稳压电源；10：温控板；11：8V稳压电路板；12：-20V稳压电路板；13：±5V稳压电路板；14：预加电板；15：偏置保护电路板；16：控制电路板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，包括单刀六掷开关SP6T、 六只功放模块、六只滤波器、单刀三掷开关SP3T、单刀四掷开关SP4T、电源及 控制保护电路。如图2所示，电源及控制保护电路包括稳压电路、偏置保护电路、 控制电路，开关驱动电路、温控电路；射频信号RFin从单刀六掷开关SP6T的 公共端RFC输入，SP6T的六路输出RF1～RF6分别连接到六只功放模块的输入 端RFI，六只功放模块分别为L、S1、S2、C、X、Ku波段的功放模块，六只滤 波器分别为L、S1、S2、C、X、Ku波段的滤波器，六只功放模块的输出端通过 连接器分别连接到对应的滤波器的输入端；SP4T的选通端RF1、RF2、RF3、 RF4分别连接L、S1、S2、C波段滤波器的输出端，SP3T的选通端RF1、RF2 分别连接Ku、X波段滤波器的输出端，SP3T的选通端RF3连接SP4T的公共端 RFC，SP3T的公共端RFC为射频信号的输出端RFout；偏置保护电路与功放模 块连接，用于为功放模块提供偏置电压及过流保护；控制电路的X1接口用于控 制字S1～S3的输入，控制电路的输出端连接开关驱动电路和偏置保护电路，用于对SP6T、SP3T、SP4T进行选通以及控制选通的功放模块对应的偏置保护电 路工作；开关驱动电路与SP6T、SP3T、SP4T连接，用于驱动SP6T、SP3T、SP4T。
该L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，将频率分为六段，可以实现谐波、 杂散抑制，谐波抑制高达54dBc、杂散抑制高达58dBc。为满足宽带内功率放大 的同时，满足射频输出信号的谐波抑制要求，采用6组功率放大及滤波结合SP6T 的设计。输出开关有耐功率并且插损小的技术指标要求，采用SP3T和SP4T组 成输出开关组的功能使用。
稳压电路的输入端连接电源，稳压电路的输出端与开关驱动电路、控制电路、 偏置保护电路相连接，用于为开关驱动电路、控制电路、偏置保护电路提供各自 所需的电压。
温控板电路包括温度传感器，温度传感器的输出端连接电源控制接口及控制 电路的一个输入端。温控电路用于检测功放模块的温度，并在温度超过额定设计 值75℃时关闭功放模块对应的偏置保护电路，使相应的功放停止工作。温控电路 一方面输出本组件的温度信息至电源控制接口；另一方面是过温保护功能，通过 温度传感器检测本组件的温度，并在温度超过额定设计值时通过比较器输出高电 平，将该过温信息OV输出到控制电路，控制电路根据输入的过温控制信号OV 使控制偏置保护电路的开机控制信号关断，使功放模块的供电电路关断，从而实 现过温保护的功能。
控制电路用于通过输入控制字对SP6T、SP3T、SP4T进行选通以及控制选 通的功放模块对应的偏置保护电路工作。如图7所示，所述控制电路包括CPLD 复杂可编程逻辑器件和驱动器件，CPLD复杂可编程逻辑器件的输入接口与输出 接口均连接有驱动器件；CPLD复杂可编程逻辑器件的输入端包括控制字输入端 S1～S3、偏置保护电路状态指示输入端ZC1～ZC6、过温状态指示输入端OV，控 制字为电源控制接口的输入控制字，偏置保护电路状态指示输入端连接六个偏置 保护电路的正常指示显示端，过温状态指示输入端连接温控板电路温度传感器的 输出端；控制电路的输出端包括K1～K6、T1～T12，K1～K6分别连接六个功放模 块对应的偏置保护电路的控制端K，T1～T12分别连接SP6T、SP3T、SP4T的输 入端，T1～T12依次对应控制SP6T的C1～6、SP3T的C1～C2、SP4T的C1～C4。
控制电路根据输入的控制位转化控制偏置电路的信号和控制开关驱动电路 的信号，从而实现控制射频开关的切换和对应功放组件上功放管的开启和关闭。 控制电路中核心逻辑器件的采用复杂可编程逻辑器件XC95108-10PQ100，具有 先进的在系统编程和测试能力，它提供3200可用门，传输延迟15ns。具有功能 强大、电路简单、反应快速等特点。简化了控制电路的设计，提高了控制电路的 可靠性。
稳压电路包括三块DC/DC稳压板，可以实现七种电源电压，功放末级使用 的8V和20V电源电压采用VICOR的半砖电源模块的形式；控制和偏置保护电 路使用的±5V和开关驱动使用的+6V均采用三端调整稳压电路；开关驱动使用的 -12V使用外部输入提供，-40V采用基于芯片LT8031开关电源电路设计而成。 还设有一块预加电板，保证在有负压的前提下，才能提供给偏置保护电路的电源 电压，该电源电压通过PMOS控制后作为功放模块中GaN功放管的漏极电压， 预加电板是避免GaN功放管的使用中，由于负压异常造成功放管失效。
为实现小型化，所述功放模块包括前级放大和末级放大。为实现高增益，末 级放大采用内部集成两级或三级级联放大管芯的增益高达30dB的GaN功率放大 器。为实现增益平坦度，前级放大选用增益起伏仅为0.5dB功率放大芯片。如图 5所示，为简化电路设计，采用模块化设计方法，L、S1波段的功放模块采用同 一种电路实现，均包括采用功放管HMC636的前级放大和采用功放管AM003536 的末级放大；X、Ku波段的功放模块采用同一种电路实现，均包括采用功放管 HMC1082的前级放大和采用功放管TGA2214的末级放大；S2和C波段的功放 模块的前级放大都采用功放管HMC788A，S2和C波段的末级放大分别选用功 放管AM204437和功放管AM357037。同时为补偿每个通道在开关和电缆路径上 的损耗和放大增益不同，在功放模块内部两级放大之间增加衰减器，调整使整个 带宽内有较高的增益一致性，采用两种措施使在宽带内增益平坦度≤±1.5dB。为 实现全温增益波动较小，根据两级放大器的温度特性变化，在功放模块内部前级 放大器输入端增加温补衰减器适当调整，同时利用偏置保护电路里栅极稳压电路 的三极管的高低温结电压差异的原理，调整栅极电压在高低温的输出不同，实现 GaN功放管的静态电流基本稳定，从而实现全温增益波动≤1.8dB。固定衰减器和 温补衰减器均选用贴片电阻形式。
SP6T、SP3T、SP4T均为基于固态器件的射频开关，设计的高功率输出开关 代替切换时间在毫秒级的机械开关，并且偏置保护电路里选用快速的MOS管和 比较器，使实际的通道间开关切换实际在0.8us以内，实现较快的切换时间。SP6T、 SP3T、SP4T均包括射频电路和驱动电路，结构上采用双面腔体形式，正面腔体 为射频电路板，背面腔体为驱动电路板。驱动电路根据射频电路中射频开关芯片 的需要，SP6T输入开关和SP4T输出开关的驱动电路采用型号为BDH-2P2-P358G 的集成电路实现；SP3T输出开关需要驱动-40V的驱动电路采用分立的MOS管 搭建而成，简单便捷地实现了驱动功能的要求。如图6所示，SP6T开关射频电 路采用PIN管串并联设计形式；SP3T开关采用两只高功率宽带的型号为 TGS2353-2的SPDT设计而成，功率高达10W，带宽范围0.5～18GHz，开关速度 小于35ns，损耗小于1.5dB；SP4T开关采用型号为MASW-004103-1365的芯片 设计。
如图3和4所示，偏置保护电路的输入端连接控制电路的输出端K1～K6， 偏置保护电路的输出端包括VD1、VD2、VGS端口，VD1连接所述功放模块前 级放大的供电端，VD2、VGS分别连接末级放大的GaN功放管的漏极和栅极供 电端；偏置保护电路包括时序电路、电流采样电路、过流保护电路、栅极压偏置 电路、栅极压切换电路；电流采样电路的输出端连接过流保护的输入端，栅极压 偏置电路采用负压调整器LM337和三极管，提供栅极截止电压VG_off和栅极额 定电压VG_on，栅极切换电路采用SPDT的模拟开关实现，用于控制VG_on和VG_off之间的相互切换。
末级功放均采用适用于高增益、宽频带的GaN功率放大器。为确保功率放 大器的安全、可靠工作，GaN功放管的栅极和漏极电压必须严格按照一定的顺 序开启、关闭，否则，供电容易造成功放管的损坏。采用偏置保护电路保证GaN 功放管的正确加电和关电顺序：
GaN功放管的正确加电顺序是：1)栅极源电压VGS＝0V，漏极源电压 VDS＝0V；2)VGS先达到保证漏极截止的额定负压值VG_off；3)VDS再达到漏 极所需的供电电压VD；4)VGS再调整到漏极需要的静态电流对应的负压VG_on； 5)加射频信号正常使用。
GaN的关电顺序同开启顺序刚好相反，保证漏极电压VDS＝0V时栅极一定 是负压，可靠地正确关电顺序为：1)关掉射频信号；2)将VGS调整到VG_off； 3)漏极源电压VDS减小到0V；4)栅极电压VGS调整至0V。
偏置保护电路板作为电源及控制保护电路的重要组件，严格按照以上功能要 求实现给每个GaN功放管的供电。由于异常关机引起的瞬时时序异常，可能立 即造成GaN的功能失效或引起慢性的特性退化失效，时序电路不仅保证在开机、 关机状态时序正确，还保证在异常断电的情况下断电时序正确。出现过流故障时， 过流保护的关断功能的工作流程完全按照GaN的关电时序进行实现时序电路和 过流监测及过流锁定功能的比较器选用传输延迟时间低至70ns的响应速度快的 比较器LMV7235，保证6组通道间的切换时间在1us之内。通过二极管巧妙地 实现状态锁定、参考电压抬高，实现比较器状态实现反转等功能。栅极压偏置电 路主要由负压调整器LM337和三极管构成，提供栅极截止电压VG_off和栅极额定电压VG_on，同时三极管提供适当的温度补偿功能，使GaN功放管在全温状 态下保证有稳定的静态电流，从而保证相对稳定的增益。栅极切换电路由一只 SPDT的模拟开关实现，通过控制实现VG_on和VG_off之间的相互切换。完善、 全面、正确的逻辑时序和迅速的故障响应时间保障了GaN功放管的安全性，提 高了功放模块的可靠性。偏置保护电路担当着控制整个功放组件系统的顺序开机、 顺序关机、故障关机、故障告警等任务，同时也承担着保护功放管的重大责任。
为了实现该L～Ku波段高功率开关滤波功放组件的高可靠性、低成本、小型 化，其组件的装配方法也尤其重要，该装配方法基于模块化设计思路，可装配性 和可修性便捷。装配图如图8所示，包括以下步骤：
(1)分别装配单刀六掷开关1、单刀三掷开关4、单刀四掷开关5、六只功 放模块2。
单刀六掷开关1、单刀三掷开关4、单刀四掷开关5装配：均采用双面腔体 装配，正面腔体采用微组装工艺安装射频电路板；背面腔体采用普通电装工艺安 装驱动电路板；
单刀六掷开关1的装配：
(3a)将射频电路板采用压块形式用180°焊膏焊接到正面腔体内；
(3b)将元器件(裸芯的PIN管和用于滤波和隔直的贴片电容)采用导电 胶烧结放入方式装配在射频电路板上；
(3c)采用金丝键合的方式将PIN管、贴片电容连接到射频电路板的微带线 上；
(3d)电源控制线穿过壳体过孔将正背面的两块板子连接。
单刀三掷开关4、单刀四掷开关5装配步骤相同，包括：
(4a)将射频电路板采用压块形式用180°焊膏焊接到正面腔体内；
(4b)用导电胶将开关器件烧结到射频电路板上；
(4c)用螺丝将测试好的驱动电路板固定到背面腔体内；
(4d)电源控制线穿过壳体过孔将正背面的两块板子连接。
功放模块装配：(1a)用导电胶焊接玻璃绝缘子到功放盒子上；(1b)焊接元 器件到射频电路板上；(1c)安装射频连接器到功放盒子上，同时用螺钉按顺序 固定射频电路板、功放管到功放盒子里；(1d)焊接玻璃绝缘子、射频连接器、 功放管法兰到射频电路板的微带线上；
(2)将各模块电路板组装到组件壳体中，组件壳体包括正面腔和背面腔， 组件壳体的背面局部区域设有散热翅作为功率放大模块的散热器。
(2a)分别将多个稳压电路板(-40V稳压电源9、8V稳压电路板11、-20V 稳压电路板12、±5V稳压电路板13)、预加电板14、偏置保护电路板15、控制 电路板16上的元器件电装完成；
(2b)用螺钉将所述稳压电路板(-40V稳压电源9、8V稳压电路板11、-20V 稳压电路板12、±5V稳压电路板13)、预加电板14、偏置保护电路板15、控制 电路板16安装在组件壳体的背面腔内；
(2c)用螺钉将单刀六掷开关1、单刀三掷开关4、单刀四掷开关5、六只 功放模块2、六只滤波器3、温控板10、射频连接器固定在组件壳体的正面腔内；
(2d)用射频电缆将正面腔内的组件按照接线关系连接好；
(2e)按照接线关系将各模块电路板之间的电线焊接好。
Claims (10)
1.一种L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，其特征在于，包括单刀六掷开关SP6T、六只功放模块、六只滤波器、单刀三掷开关SP3T、单刀四掷开关SP4T、电源及控制保护电路，电源及控制保护电路包括偏置保护电路、控制电路、开关驱动电路；SP6T的公共端为射频信号的输入端，SP6T的六路输出RF1～RF6分别连接到六只功放模块的输入端，六只功放模块分别为L、S1、S2、C、X、Ku波段的功放模块，六只滤波器分别为L、S1、S2、C、X、Ku波段的滤波器，六只功放模块的输出端通过连接器分别连接到对应的滤波器的输入端；SP4T的选通端RF1、RF2、RF3、RF4分别连接L、S1、S2、C波段滤波器的输出端，SP3T的选通端RF1、RF2分别连接Ku、X波段滤波器的输出端，SP3T的选通端RF3连接SP4T的公共端RFC，SP3T的公共端RFC为射频信号的输出端；偏置保护电路与功放模块连接，用于为功放模块提供偏置电压及过流保护；控制电路的X1接口用于控制字的输入，控制电路的输出端连接开关驱动电路和偏置保护电路，用于对SP6T、SP3T、SP4T进行选通以及控制选通的功放模块对应的偏置保护电路工作；开关驱动电路与SP6T、SP3T、SP4T连接，用于驱动SP6T、SP3T、SP4T。
2.根据权利要求1所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，其特征在于，电源及控制保护电路还包括稳压电路和温控板电路，稳压电路的输入端连接电源，稳压电路的输出端与开关驱动电路、控制电路、偏置保护电路相连接，用于为开关驱动电路、控制电路、偏置保护电路提供电压；温控板电路包括温度传感器，温度传感器的输出端连接电源控制接口及控制电路的一个输入端。
3.根据权利要求2所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，其特征在于，所述控制电路包括CPLD复杂可编程逻辑器件和驱动器件，CPLD复杂可编程逻辑器件的输入接口与输出接口均连接有驱动器件；CPLD复杂可编程逻辑器件的输入端包括控制字输入端S1～S3、偏置保护电路状态指示输入端ZC1～ZC6、过温状态指示输入端OV，控制字为电源控制接口的输入控制字，偏置保护电路状态指示输入端连接六个偏置保护电路的正常指示显示端，过温状态指示输入端连接温控板电路温度传感器的输出端；控制电路的输出端包括K1～K6、T1～T12，K1～K6分别连接六个功放模块对应的偏置保护电路的控制端，T1～T12分别连接SP6T、SP3T、SP4T的控制输入端。
4.根据权利要求3所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，其特征在于，L、S1、S2、C、X、Ku波段的功放模块均包括前级放大和末级放大，L、S1波段的功放模块采用同一种电路实现，均包括采用功放管HMC636的前级放大和采用功放管AM003536的末级放大；X、Ku波段的功放模块采用同一种电路实现，均包括采用功放管HMC1082的前级放大和采用功放管TGA2214的末级放大；S2和C波段的功放模块的前级放大都采用功放管HMC788A，S2和C波段的末级放大分别选用功放管AM204437和功放管AM357037。
5.根据权利要求4所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，其特征在于，末级放大采用内部集成两级或三级级联放大管芯的GaN功率放大器；前级放大选用增益起伏为0.5dB的功率放大芯片；前级放大与末级放大之间接有固定衰减器，固定衰减器选用贴片电阻形式；所述前级放大的输入端设有温补衰减器，温补衰减器选用贴片电阻形式。
6.根据权利要求3所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，其特征在于，所述SP6T、SP3T、SP4T均为基于固态器件的射频开关，所述SP6T、SP3T、SP4T均包括射频电路和驱动电路，结构上采用双面腔体形式，正面腔体为射频电路板，背面腔体为驱动电路板。
7.根据权利要求4所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件，其特征在于，所述偏置保护电路的输入端连接控制电路的输出端K1～K6，偏置保护电路的输出端包括VD1、VD2、VGS端口，VD1连接所述功放模块前级放大的供电端，VD2、VGS分别连接末级放大的GaN功放管的漏极和栅极供电端；偏置保护电路包括时序电路、电流采样电路、过流保护电路、栅极压偏置电路、栅极压切换电路；电流采样电路的输出端连接过流保护的输入端，栅极压偏置电路采用负压调整器LM337和三极管，提供栅极截止电压VG off和栅极额定电压VG on，栅极切换电路采用SPDT的模拟开关实现，用于控制VG on和VG off之间的相互切换。
8.一种如权利要求7所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件的加电和关电方法，其特征在于，采用偏置保护电路保证GaN功放管的正确加电和关电顺序：
加电顺序是：1)栅极源电压VGS＝0V，漏极源电压VDS＝0V；2)VGS先达到保证漏极截止的额定负压值VG off；3)VDS再达到漏极所需的供电电压VD；4)VGS再调整到漏极需要的静态电流对应的负压VG_on；5)加射频信号正常使用；
关电顺序同开启顺序刚好相反，保证漏极电压VDS＝0V时栅极一定是负压，关电顺序为：1)关掉射频信号；2)将VGS调整到VG_off；3)漏极源电压VDS减小到0V；4)栅极电压VGS调整至0V。
9.一种如权利要求1所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别装配SP6T、SP3T、SP4T、六只功放模块：
SP6T、SP3T、SP4T装配：均采用双面腔体装配，正面腔体采用微组装工艺安装开关射频电路板；背面腔体采用普通电装工艺安装驱动电路板；
功放模块装配：(1a)用导电胶焊接玻璃绝缘子到功放盒子上；(1b)焊接元器件到功放射频电路板上；(1c)安装射频连接器到功放盒子上，同时用螺钉按顺序固定功放射频电路板、功放管到功放盒子里；(1d)焊接玻璃绝缘子、射频连接器、功放管法兰到功放射频电路板的微带线上；
(2)将各模块电路板组装到组件壳体中，组件壳体包括正面腔和背面腔：
(2a)分别将多个稳压电路板、预加电板、偏置保护电路板、控制电路板上的元器件电装完成；
(2b)用螺钉将所述稳压电路板、预加电板、偏置保护电路板、控制电路板安装在组件壳体的背面腔内；
(2c)用螺钉将SP6T、SP3T、SP4T、六只功放模块、六只滤波器、温控板、射频连接器固定在组件壳体的正面腔内；
(2d)用射频电缆将正面腔内的组件按照接线关系连接好；
(2e)按照接线关系将各模块电路板之间的电线焊接好。
10.根据权利要求9所述的L～Ku波段高功率开关滤波功放组件的装配方法，其特征在于，所述步骤(1)中的SP6T的装配步骤包括：
(3a)将开关射频电路板采用压块形式用180°焊膏焊接到正面腔体内；
(3b)将裸芯的PIN管、用于滤波和隔直的贴片电容采用导电胶烧结放入方式装配在射频电路板上；
(3c)采用金丝键合的方式将PIN管、贴片电容连接到射频电路板的微带线上；
(3d)电源控制线穿过壳体过孔将正背面的两块板子连接；
所述步骤(1)中的SP3T、SP4T装配步骤相同，包括：
(4a)将射频电路板采用压块形式用180°焊膏焊接到正面腔体内；
(4b)用导电胶将开关器件烧结到射频电路板上；
(4c)用螺丝将测试好的驱动电路板固定到背面腔体内；
(4d)电源线线穿过壳体过孔将正背面的两块板子连接。
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