CN113659935A - 一种高斯脉冲功率放大器及发射机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高斯脉冲功率放大器及发射机，其中，高斯脉冲功率放大器包括输入巴伦，所述输入巴伦的输入端与高斯脉冲信号源连接，输出端与第一微带线的一端连接，所述第一微带线的另一端与推挽功率放大器的输入端连接，所述第一微带线与所述推挽功率放大器之间还连接有第二微带线；所述推挽功率放大器的输出端与匹配电路的输入端连接，所述匹配电路的输出端与输出巴伦连接；通过将高斯信号作为输入源，高斯信号经过输入巴伦的阻抗转换后输入到推挽功率放大器进行放大，放大后利用匹配电路对其输出进行匹配，这样能够是的信号放大后不失真的同时降低频谱的占用宽度，且不会带来多余的频谱信号，保证了杂波的抑制度。

Description

一种高斯脉冲功率放大器及发射机
技术领域
本发明涉及微波射频领域，特别涉及一种功率放大器及发射机。
背景技术
在当代社会中微波技术在民用通讯、军用通讯和探测中有非常广泛的应用。为了保证各种信号不会相互干扰，各国均有独立的无线电频率使用范围划分标准，但随着新时代微波领域技术的突破和迅猛发展，很多频率占用区域已经趋近饱和，各个频域区间的信号模式也更复杂，在这样的现实条件下，对各个频域内的信号电磁兼容性就提出了更大的要求，希望发射信号特别是大功率的发射信号的谐波、杂波要更小，频谱占用带宽也更小。
在传统固态发射机中，为了解决效率问题，一般选用矩形脉冲功放模式进行信号放大。而矩形脉冲在频域上体现为由一个正弦波与其奇偶次谐波组合而成的信号，所以此类放大器工作时频谱特征是以工作中心频率为中心，脉冲信号的频谱在两边对称分布，频谱占用较宽，主频外干扰较大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种提高频谱占用率，同时大大减轻了电磁干扰的功率放大器以及发射机。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种高斯脉冲功率放大器，包括输入巴伦，所述输入巴伦的输入端与高斯脉冲信号源连接，输出端与第一微带线的一端连接，所述第一微带线的另一端与推挽功率放大器的输入端连接，所述第一微带线与所述推挽功率放大器之间还连接有第二微带线；所述推挽功率放大器的输出端与匹配电路的输入端连接，所述匹配电路的输出端与输出巴伦连接；所述推挽功率放大器的输出端所述输入巴伦的输出端之间还设置有反馈电路；所述输入巴伦的输出端连接有输入偏置电路；所述推挽功率放大器的输出端连接有输出偏置电路。
作为优选的一种技术方案，所述推挽功率放大器为N沟道的双极MOS管，所述双极MOS管的栅极与所述输入巴伦的输出端连接，漏极与所述输出巴伦连接。
作为优选的一种技术方案，所述反馈电路包括第一电容和第一电阻，所述第一电阻的一端与所述双极MOS管漏极连接，另一端与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述输入巴伦的输出端连接。
作为优选的一种技术方案，所述匹配电路包括第三微带线，所述第三微带线的一端与所述推挽功率放大器的输出端连接，另一端与第四微带线的一端连接，所述第四微带线的另一端与所述输出巴伦连接。
作为优选的一种技术方案，所述输出偏置电路包括三个并联的第二电容，所述第二电容的一端接地，另一端与电源以及第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地；所述第二电阻与第三电容之间还连接有第一电感。
作为优选的一种技术方案，所述输入偏置电路包括第四电容，所述第四电容的一端接地，另一端与电源以及第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地；所述第三电阻与第五电容之间还连接有第二电感。
作为优选的一种技术方案，所述输入巴伦的第一端口与所述高斯脉冲信号源连接，第二端口接地，另外两个端口与所述推挽功率放大器的输入端连接。
作为优选的一种技术方案，所述输出巴伦的第一端口与输出接口连接，第二端口接地，另外两个端口与所述推挽功率放大器的输出端连接。
作为优选的一种技术方案，所述输入巴伦与输出巴伦的阻抗比为1:9。
另一方面，本发明还提供一种发射机，包括上述任意一技术方案中记载的高斯脉冲功率放大器。
本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明通过将高斯信号作为输入源，高斯信号经过输入巴伦的阻抗转换后输入到推挽功率放大器进行放大，放大后利用匹配电路对其输出进行匹配，最后经过输出巴伦输出，这样能够是的信号放大后不失真的同时降低频谱的占用宽度，且不会带来多余的频谱信号，保证了杂波的抑制度。使用该高斯脉冲放大器的发射机输出信号能降低大功率发射机系统对其他设备和信号的电磁干扰，提高产品的电磁兼容性和频谱占用率。
附图说明
图1是本发明提供的一种高斯脉冲放大器的电路原理框架图；
图2是本发明提供的一种高斯脉冲放大器的电路原理图；
图3是本发明提供的输入巴伦以及输出巴伦的模型图；
图4是本发明提供的输出偏置电路的原理图；
图5是本发明提供的输出偏置电路的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。
参照图1，本实施例提供一种高斯脉冲功率放大器，包括输入巴伦20，输入巴伦20的输入端与高斯脉冲信号源10连接，输出端与推挽功率放大器30的输入端连接，推挽功率放大器30的输出端与匹配电路40的输入端连接，匹配电路的输出端40与输出巴伦50的输入端连接。
另外，推挽功率放大器30的输出端所述输入巴伦20的输出端之间还设置有反馈电路60；输入巴伦20的输出端连接有输入偏置电路70；推挽功率放大器30的输出端连接有输出偏置电路80。
在本实施例中，推挽功率放大器30采用N沟道的双极MOS管，N沟道的双极MOS管可以通过控制输入信号幅度电平对功率管进行工作调制，从而在不进行供电调制的情况下让高斯脉冲信号作为输入信号也能对功率管进行工作调制，实现脉冲工作。
下面结合图2对本实施例提供的高斯脉冲功率放大器的结构做具体介绍，图2是本实施例提供的高斯脉冲功率放大器的电路原理图，图中高斯脉冲信号源S4与输入巴伦S1的其中一个输入端口连接，输入巴伦S1的两个输出端口分别于微带线TL1和微带线TL2连接，微带线TL1和微带线TL2的另一端分别与N沟道的双极MOS管S2的两个栅极连接，在双极MOS管S2的两个栅极与微带线TL1和微带线TL2之间还设置有微带线TL3。
进一步的，双极MOS管S2的两个漏极与微带线TL4的一端连接，微带线TL4的另一端分别连接有微带线TL5和微带线TL6，微带线TL5和微带线TL6的另一端分别与输出巴伦S4的两个输入端口连接，在微带线TL5和微带线TL6之间还设置有电容C3，用于滤波。
参照图3，在本实施例中，输入巴伦S1和输出巴伦S3的阻抗比为1:9，输入巴伦S1的其中一个端口与所述高斯脉冲信号源连接，其中一个端口接地，另外两个端口与所述推挽功率放大器的输入端连接；输出巴伦S3的其中一个端口与输出接口连接，其中一个端口接地，另外两个端口与推挽功率放大器S2的输出端连接。使得输入巴伦S1和输出巴伦S3的工作频率下的等效阻抗逼近功率管的阻抗值，这样的设计方式能更有效的与功率管进行匹配，提升功率管的使用效率。
参照图1和图2，在本实施例中，双极MOS管S2的两个栅极与输入巴伦S1的两个输出端口之间均设置有反馈电路60。反馈电路60有电容和电阻组成，在本实施例中，双极MOS管S2其中一个栅极的连与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与输入巴伦S1的一个输出端看连接，MOS管S2的另一个栅极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与输入巴伦S1的另一个输出端口连接。
在此需要说明的是，由于双极MOS管的两个漏极连接的输出偏置电路80的结构相同，故在本实施例中，介绍其中一个输出偏置电路的结构，参照图4，输出偏置电路80包括三个并联的电容C6、电容C7、电容C8，电容C6、电容C7、电容C8的一端接地，另一端与电源以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电容C9的一端连接，电容C9的另一端接地；电阻R4与电容C9之间还连接有电感L2。
参照图5，所述输入偏置电路包括电容C4，电容C4的一端接地，另一端与电源以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地；电阻R3与电容C5之间还连接有电感L1。
本发明通过将高斯信号作为输入源，高斯信号经过输入巴伦的阻抗转换后输入到推挽功率放大器进行放大，放大后利用匹配电路对其输出进行匹配，最后经过输出巴伦输出，这样能够是的信号放大后不失真的同时降低频谱的占用宽度，且不会带来多余的频谱信号，保证了杂波的抑制度。
另外，本实施例还提供一种发射机，包括上述各实施例所述的高斯功率功率放大器。该发射机可以应用于HF、VHF发射机，在此需要说明的是，由于该高斯功率功率放大器的电路结构和工作原理在上述实施例中已经详细描述，请参考上述各实施例，在此不再赘述。
用高斯信号放大的频谱占用要远远小于矩形脉冲信号放大的频谱占用，采用高斯脉冲放大器制作的发射机，输出信号频谱占用很小，大大提高了发射机的电磁兼容性，此类实现方式可以用在各种类型的雷达发射机系统里，能有效的提高频谱占用率，且大大减轻了电磁干扰对其他设备的影响。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高斯脉冲功率放大器，包括输入巴伦，其特征在于：
所述输入巴伦的输入端与高斯脉冲信号源连接，输出端与第一微带线的一端连接，所述第一微带线的另一端与推挽功率放大器的输入端连接，所述第一微带线与所述推挽功率放大器之间还连接有第二微带线；
所述推挽功率放大器的输出端与匹配电路的输入端连接，所述匹配电路的输出端与输出巴伦连接；
所述推挽功率放大器的输出端所述输入巴伦的输出端之间还设置有反馈电路；
所述输入巴伦的输出端连接有输入偏置电路；
所述推挽功率放大器的输出端连接有输出偏置电路。
2.根据权利要求1所述的高斯脉冲功率放大器，其特征在于：所述推挽功率放大器为N沟道的双极MOS管，所述双极MOS管的栅极与所述输入巴伦的输出端连接，漏极与所述输出巴伦连接。
3.根据权利要求2所述的高斯脉冲功率放大器，其特征在于：所述反馈电路包括第一电容和第一电阻，所述第一电阻的一端与所述双极MOS管漏极连接，另一端与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述输入巴伦的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的高斯脉冲功率放大器，其特征在于：所述匹配电路包括第三微带线，所述第三微带线的一端与所述推挽功率放大器的输出端连接，另一端与第四微带线的一端连接，所述第四微带线的另一端与所述输出巴伦连接。
5.根据权利要求1所述的高斯脉冲功率放大器，其特征在于：所述输出偏置电路包括三个并联的第二电容，所述第二电容的一端接地，另一端与电源以及第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地；所述第二电阻与第三电容之间还连接有第一电感。
6.根据权利要求1所述的高斯脉冲功率放大器，其特征在于：所述输入偏置电路包括第四电容，所述第四电容的一端接地，另一端与电源以及第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地；所述第三电阻与第五电容之间还连接有第二电感。
7.根据权利要求1所述的高斯脉冲功率放大器，其特征在于：所述输入巴伦的第一端口与所述高斯脉冲信号源连接，第二端口接地，另外两个端口与所述推挽功率放大器的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的高斯脉冲功率放大器，其特征在于：所述输出巴伦的第一端口与输出接口连接，第二端口接地，另外两个端口与所述推挽功率放大器的输出端连接。
9.根据权利要求7或8所述的高斯脉冲功率放大器，其特征在于，所述输入巴伦与输出巴伦的阻抗比为1:9。
10.一种发射机，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的高斯脉冲功率放大器。
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