CN113225051A - 一种可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发射机的脉冲和连续波的发射组件技术领域，具体涉及一种可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，包括用于功分器模块，功分器模块的输出端包括微波放大链路和检波比较链路两条通路，微波放大链路包括增益驱动通路和增益通路，增益驱动通路和增益通路择一连通；微波放大链路还依次连接有通过独立电源供电的第一驱动放大模块和末级放大模块，所述的检波比较链路还连接有调制控制单元。发射组件的脉冲和连续波两种工作模式可以实现纳秒级的热切换，有效解决了传统双模式切换过程中成本高、无法小型化、采用大功率开关易烧坏、切换响应时间长、时序和配套电路要求高等问题。

Description

一种可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件

技术领域

本发明涉及发射机的脉冲和连续波的发射组件技术领域，具体涉及一种可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件。

背景技术

目前，要实现一种可以同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，采用的设计方案如图2所示，工作原理是：组件内部使用两种末级功率放大器，一个是适应连续波中功率功率放大器，一个是适应脉冲(比如：占空比10％～20％，不限于该区间)大功率的功率放大器，然后根据系统需要通过电源管理电路对两个末级功放和两个开关进行控制，实现需要的功率输出。

现有技术中的方案存在的问题主要有：

第一，组件需要两组不同类型的末级功放器件，如果驱动功放无法同时适应两种末级功放的需求的时候，还需要增加一个驱动功放，这样对于组件的体积和成本都会有一个比较明显的增加，不利于小型化和低成本。

第二，两种功率放大器前后均使用开关，一个大功率开关，一个是中功率开关，两种电子开关在切换的过程中必须关断末级功放供电和整个功放组件的输入激励信号，否则开关切换过程中出现的瞬间开路会造成末级功放和驱动功放的烧毁。

第三，该电路在两种工作模式切换过程为：关闭射频信号-关闭驱动功放和末级功放(两路均关)供电-切换中功率开关和大功率开关-开启驱动功放和末级功放(需要工作的某个末级功放)供电-开启射频信号，完成一系列动作(可以通过时序进行控制)才能实现组件一次工作模式的切换。这样的问题是：切换的时序电路复杂、整个过程响应时间久，百微秒级甚至毫秒级。

第四，电路中使用大功率开关，其插入损耗大属于易损器件系统可靠性风险较大、需要的电源负压高(-50V甚至-100V)电源要求高。

第五，内部需要40V和24V两种大功率电源，不但高成本而且体积也是非常大，一般情况下，该电源的尺寸甚至超过了功放的射频链路部分的尺寸。

因此，现有的适应脉冲和连续波工作模式的发射组件存在组成上的不足，不仅组成结构庞大，操作控制复杂，还消耗极高的成本，在这方面存在亟待改进之处，应当对发射组件的结构进行优化改进以提高发射组件的操作便捷性，精简发射组件的结构，降低整体成本。故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。

发明内容

为了解决上述内容中提到的现有技术缺陷，本发明提供了一种可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，通过对发射组件的结构进行改进，使发射组件实现小型化、低成本、高可靠性，且工作模式在智能快速实时热切换的同时适应脉冲和连续波工作模式。

为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：

一种可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，包括用于接收处理信号的功分器模块，功分器模块的输出端包括微波放大链路和检波比较链路两条通路，检波比较链路用于检测收到信号的电压并进行比较，输出对应电平信号至微波放大链路；微波放大链路包括用于脉冲工作模式的增益驱动通路和用于连续波工作模式的增益通路，增益驱动通路和增益通路择一连通；微波放大链路还依次连接有第一驱动放大模块和末级放大模块，第一驱动放大模块和末级放大模块通过独立电源供电，所述的检波比较链路还连接有用于调控第一驱动放大模块和末级放大模块的调制控制单元。

上述公开的发射组件，通过检波比较电路输出电平信号给微波放大链路，微波放大链路能够根据电平信号自动切换连通增益驱动通路或增益通路，从而在脉冲工作模式和连续波工作模式下进行快速切换；检波比较链路同步发送了电平信号至调制控制单元，因此工作模式切换时，调制控制单元能够同步切换到对应的脉冲工作模式控制状态或连续波工作模式控制状态，从而提高了发射组件的可靠性和工作模式切换效率。

进一步的，本发明所采用的检波比较链路可以采用多种可行的具备检波能力和电压比较能力的电路，并不唯一限定，此处进行优化并举出如下一种可行的选择：所述的检波比较链路包括依次连通的检波电路和比较电路，检波电路连接功分器模块并用于提供检波电压给比较电路，比较电路用于比较检波电压与预设电压并提供电平信号给微波放大链路。采用如此方案时，检波电路对接收到的微波信号检波后输出为检波电压，比较电路接收到检波电压并与预设电压进行比较，当检波电压大于预设电压时，比较电路发送第一种模式下的电平信号给微波放大链路，微波放大链路进入脉冲工作模式；当检波电压小于预设电压时，比较电路发送第二种模式下的电平信号给微波放大链路，微波放大链路进入连续波工作模式。

进一步的，本发明中比较电路发送电平信号的方式可以是多种方式，此处进行优化并举出如下一种可行的选择：所述的比较电路包括第一电平输出端和第二电平输出端，第一电平输出端连接至增益驱动通路和增益通路一端的第一等电势点，第二电平输出端连接至增益驱动通路和增益通路另一端的第二等电势点；第一等电势点和第二等电势点处均连接有匹配开关模块。采用如此方案时，一般沿微波放大链路的电势降低方向设置第一等电势点和第二等电势点。当检波电压高于预设电压时，第一电平输出端输出高电平，第二电平输出端输出低电平；相反的，若检波电压低于预设电压，第一电平输出端输出底电平，第二输出端输出高电平。

进一步的，比较电路还向调制控制单元发送电平信号，本发明进行优化并举出如下一种可行的选择：所述的比较电路包括第三电平输出端，第三电平输出端连接至调制控制单元并向调制控制单元发送电平信号，第三电平输出端发送的电平信号与第一输出端发送的电平信号相同。第三电平输出端发送电平信号给调制控制单元，当发送高电平时，调制控制单元调整并切换工作模式至脉冲工作模式；当发送低电平时，调制控制单元调整并切换工作模式至连续波工作模式。

再进一步，调制控制单元用于调控第一驱动放大模块和末级放大模块并进行工作模式的转换，调制控制单元与二者的连接方式可采用多种方案，并不唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的调制控制单元包括两个输出端，两个输出端分别连接至第一驱动放大模块和末级放大模块。

进一步的，微波放大链路用于大功率脉冲工作模式，此处对微波放大链路的结构进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的微波放大链路包括第一增益放大模块，第一增益放大模块通过匹配开关模块择一地连通至增益驱动通路或增益通路。

再进一步，本发明所采用的增益驱动通路结构可进行优化，此处举出其中一种可行的选择：所述的增益驱动通路包括依次连通的第二增益放大模块和第二驱动模块，第二增益放大模块连通至第一等电势点的匹配开关模块，第二驱动模块连通至第二等电势点的匹配开关模块。该通路用于大功率脉冲工作模式中，当进入大功率脉冲工作模式时接同该通路。

再进一步，本发明所采用的增益通路结构可进行优化，此处举出其中一种可行的选择：所述的增益通路包括第三增益放大模块，第三增益放大模块的两端分别连通至第一等电势点的匹配开关模块和第二等电势点的匹配开关模块。该通路用于中功率连续波工作模式，当进入中功率连续波工作模式时接通该通路。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明公开的技术发射组件可以将发射组件的脉冲和连续波两种工作模式的切换时间由毫秒级降低至纳秒级，并且整个模式切换过程可以不关电进行热切换，有效解决了传统双模式切换过程中成本高、无法小型化、采用大功率开关易烧坏、切换响应时间长、时序和配套电路要求高等问题，大幅降低了组件成本、有利于小型化、时序控制简单、无大功率开关可靠性风险以及系统的快速响应能力和多平台适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为实施例中发射组件的组成示意图。

图2为现有技术中双模发射组件的示意图。

图3为检波电路及工作原理示意图。

图4为比较电路示意图。

图5为比较电路电压传输特性示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

实施例

针对现有的双模功放单元中双模式切换存在的诸多问题，本实施例提供一种经过优化的发射组件，可解决现有技术中存在的问题。

具体的，本实施例所采用的技术方案如下：

如图1所示，一种可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，包括用于接收处理信号的功分器模块，功分器模块的输出端包括微波放大链路和检波比较链路两条通路，检波比较链路用于检测收到信号的电压并进行比较，输出对应电平信号至微波放大链路；微波放大链路包括用于脉冲工作模式的增益驱动通路和用于连续波工作模式的增益通路，增益驱动通路和增益通路择一连通；微波放大链路还依次连接有第一驱动放大模块和末级放大模块，第一驱动放大模块和末级放大模块通过独立电源供电，所述的检波比较链路还连接有用于调控第一驱动放大模块和末级放大模块的调制控制单元。

上述公开的发射组件，通过检波比较电路输出电平信号给微波放大链路，微波放大链路能够根据电平信号自动切换连通增益驱动通路或增益通路，从而在脉冲工作模式和连续波工作模式下进行快速切换；检波比较链路同步发送了电平信号至调制控制单元，因此工作模式切换时，调制控制单元能够同步切换到对应的脉冲工作模式控制状态或连续波工作模式控制状态，从而提高了发射组件的可靠性和工作模式切换效率。

优选的，在本实施例中，功分器模块采用芯片或者自制的小信号3dB威尔金森功分器、电桥、或者其他符合条件的任意功分量的不等分功分器或者定向耦合器。

同时，在本实施例中，第一驱动放大模块采用高电压驱动功率放大器，高压下，通过调整激励信号可以满足输出功率的自我调整，连续波、脉冲均可靠稳定工作。

末级放大模块采用高电压末级功率放大器，高压下，通过调整激励信号可以满足输出功率自我调整，连续波、脉冲均可靠稳定工作。

本实施例中的电源可采用采用+40V高压电源，在一些实施例当中，也可根据第一驱动放大模块和末级放大模块的适应电压进行调整设置电源的电压。

本实施例所采用的检波比较链路可以采用多种可行的具备检波能力和电压比较能力的电路，并不唯一限定，在一些实施例中，检波比较电路可以整合成一体电路结构，也可单独设置成不同电路结构，本实施例进行优化并采用如下一种可行的选择：所述的检波比较链路包括依次连通的检波电路和比较电路，检波电路连接功分器模块并用于提供检波电压给比较电路，比较电路用于比较检波电压与预设电压并提供电平信号给微波放大链路。采用如此方案时，检波电路对接收到的微波信号检波后输出为检波电压，比较电路接收到检波电压并与预设电压进行比较，当检波电压大于预设电压时，比较电路发送第一种模式下的电平信号给微波放大链路，微波放大链路进入脉冲工作模式；当检波电压小于预设电压时，比较电路发送第二种模式下的电平信号给微波放大链路，微波放大链路进入连续波工作模式。

优选的，如图3所示，在本实施例中检波电路采用微波检波器电路，将3dB功分器对应的输出功率进行检波，输出检波电压。

本实施例中比较电路发送电平信号的方式可以是多种，本实施例进行优化并采用如下一种可行的选择：所述的比较电路包括第一电平输出端和第二电平输出端，第一电平输出端连接至增益驱动通路和增益通路一端的第一等电势点，第二电平输出端连接至增益驱动通路和增益通路另一端的第二等电势点；第一等电势点和第二等电势点处均连接有匹配开关模块。采用如此方案时，一般沿微波放大链路的电势降低方向设置第一等电势点和第二等电势点。当检波电压高于预设电压时，第一电平输出端输出高电平，第二电平输出端输出低电平；相反的，若检波电压低于预设电压，第一电平输出端输出底电平，第二输出端输出高电平。

优选的，本实施例中采用运放或者其他器件设计的比较电路。

本实施例中采用比较器，比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。常用的幅度比较电路有电压幅度比较器，具有滞回特性的比较器。本实施例采用固定幅度比较器，过零比较器和电压幅度比较器，过零电压比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图4、图5所示。本实施例中，比较器是跟输入比较，输出一个电压高或者低，然后再直接分为三路，分别送给需要控制的电路部分。

比较电路还向调制控制单元发送电平信号，本实施例进行优化并举出如下一种可行的选择：所述的比较电路包括第三电平输出端，第三电平输出端连接至调制控制单元并向调制控制单元发送电平信号，第三电平输出端发送的电平信号与第一输出端发送的电平信号相同。第三电平输出端发送电平信号给调制控制单元，当发送高电平时，调制控制单元调整并切换工作模式至脉冲工作模式；当发送低电平时，调制控制单元调整并切换工作模式至连续波工作模式。

调制控制单元用于调控第一驱动放大模块和末级放大模块并进行工作模式的转换，调制控制单元与二者的连接方式可采用多种方案，并不唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的调制控制单元包括两个输出端，两个输出端分别连接至第一驱动放大模块和末级放大模块。

在本实施例中，调制控制单元采用栅极调制电路对第一驱动放大模块和末级放大模块实施栅极调制，实现脉冲或者连续波工作；或者采用漏极调制电路结合就需要供电电源一起实现第一驱动放大模块和末级放大模块的漏极调制，实现脉冲或者连续波工作。

具体的，栅极控制是利用功放放大器栅极电压Vg(实际需要栅极电压)和-5V之间切换的控制，实现脉冲调试工作。漏极调试是利用功放放大器栅极电压Vdd(实际需要栅极电压)和0V之间切换的控制，实现脉冲调试工作。栅极控制和漏极控制是微波功率放大器脉冲工作的两种方式。

微波放大链路用于大功率脉冲工作模式，此处对微波放大链路的结构进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的微波放大链路包括第一增益放大模块，第一增益放大模块通过匹配开关模块择一地连通至增益驱动通路或增益通路。

优选的，所述的第一增益放大模块采用小信号高增益的放大器，具体根据链路需要进行选择，此处不再单独进行限制。

本实施例所采用的增益驱动通路结构可进行优化，此处举出其中一种可行的选择：所述的增益驱动通路包括依次连通的第二增益放大模块和第二驱动模块，第二增益放大模块连通至第一等电势点的匹配开关模块，第二驱动模块连通至第二等电势点的匹配开关模块。该通路用于大功率脉冲工作模式中，当进入大功率脉冲工作模式时接同该通路。

优选的，在本实施例中的第二增益放大模块采用采用小信号高增益的放大器，第二驱动模块采用小功率25dBm左右的小功率功放。

同时，对于第一等电势点的匹配开关模块采用单刀双掷开关，且具体为匹配式小信号单刀双掷开关，通过比较电路的电平信号可自行跳转切换连通的点位，响应时间在30ns以内，由此能够在纳秒级的时间范围内即可实现快速热切换。同时，在第二等电势点的匹配开关模块采用3dB压缩功率点在28dBm的小功率射频开关。

本实施例所采用的增益通路结构可进行优化，本实施例采用其中一种可行的选择：所述的增益通路包括第三增益放大模块，第三增益放大模块的两端分别连通至第一等电势点的匹配开关模块和第二等电势点的匹配开关模块。该通路用于中功率连续波工作模式，当进入中功率连续波工作模式时接通该通路。

优选的，本实施例中第三增益放大模块采用小信号高增益的放大器。

在具体应用本实施例中所公开的发射组件时，信号的处理流程为：

RFin信号经过功分器模块，由功分器模块将射频信号分为两路，其中一路信号进入微波放大链路并进入第一增益放大模块；另一路信号进入检波电路后输出检波电压，检波电压进入比比较电路并与预设电压对比得到对比结果。

其中，当对比结果是检波电压高于预设电压，则比较电路向第一等电势点、第三等电势点输出高电平，同时向第二等电势点输出低电平，此时第一等电势点和第二等电势点处的单刀双掷开关均切向增益驱动通路，此时增益驱动通路连通并件将信号处理后送入后续的第一驱动放大模块和末级放大模块，整个发射组件处于大功率脉冲工作模式；在此状态下，调制控制单元开启脉冲调制功能，对第一驱动放大模块和末级放大模块，进行脉冲调制；而此时增益通路处于匹配负载状态，不会有信号进入，因此电路稳定性很高。

当对比结果是检波电压低于预设电压，则比较电路向第一等电势点、第三等电势点输出低电平，同时向第二等电势点输出高电平，此时第一等电势点和第二等电势点处的单刀双掷开关均切向增益电路，此时增益电路连通并将信号处理后送入后续的第一驱动放大模块和末级放大模块，整个发射组件处于连续波工作模式；在此状态下，调制控制单元开启连续波工作控制模式，对第一驱动放大模块和末级放大模块进行相应的漏极控制或者栅极控制不再进行调制，使其工作在连续波中功率输出工作状态。而此时增益驱动通路处于匹配负载状态，不会有信号进入，因此电路稳定性很高。

以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.一种可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，其特征在于：包括用于接收处理信号的功分器模块，功分器模块的输出端包括微波放大链路和检波比较链路两条通路，检波比较链路用于检测收到信号的电压并进行比较，输出对应电平信号至微波放大链路；微波放大链路包括用于脉冲工作模式的增益驱动通路和用于连续波工作模式的增益通路，增益驱动通路和增益通路择一连通；微波放大链路还依次连接有第一驱动放大模块和末级放大模块，第一驱动放大模块和末级放大模块通过独立电源供电，所述的检波比较链路还连接有用于调控第一驱动放大模块和末级放大模块的调制控制单元。

2.根据权利要求1所述的可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，其特征在于：所述的检波比较链路包括依次连通的检波电路和比较电路，检波电路连接功分器模块并用于提供检波电压给比较电路，比较电路用于比较检波电压与预设电压并提供电平信号给微波放大链路。

3.根据权利要求2所述的可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，其特征在于：所述的比较电路包括第一电平输出端和第二电平输出端，第一电平输出端连接至增益驱动通路和增益通路一端的第一等电势点，第二电平输出端连接至增益驱动通路和增益通路另一端的第二等电势点；第一等电势点和第二等电势点处均连接有匹配开关模块。

4.根据权利要求3所述的可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，其特征在于：所述的比较电路包括第三电平输出端，第三电平输出端连接至调制控制单元并向调制控制单元发送电平信号，第三电平输出端发送的电平信号与第一输出端发送的电平信号相同。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，其特征在于：所述的调制控制单元包括两个输出端，两个输出端分别连接至第一驱动放大模块和末级放大模块。

6.根据权利要求3所述的可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，其特征在于：所述的微波放大链路包括第一增益放大模块，第一增益放大模块通过匹配开关模块择一地连通至增益驱动通路或增益通路。

7.根据权利要求3或4中所述的可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，其特征在于：所述的增益驱动通路包括依次连通的第二增益放大模块和第二驱动模块，第二增益放大模块连通至第一等电势点的匹配开关模块，第二驱动模块连通至第二等电势点的匹配开关模块。

8.根据权利要求3或4所述的可同时适应脉冲和连续波工作模式的发射组件，其特征在于：所述的增益通路包括第三增益放大模块，第三增益放大模块的两端分别连通至第一等电势点的匹配开关模块和第二等电势点的匹配开关模块。

Images