CN201260150Y

CN201260150Y - C波段功率放大器

Info

Publication number: CN201260150Y
Application number: CNU2008201419775U
Authority: CN
Inventors: 孟祥鹏; 胡汝林
Original assignee: Tianjin 764 Communication and Navigation Technology Corp
Current assignee: Tianjin 764 Communication and Navigation Technology Corp
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2018-09-19

Abstract

本实用新型涉及一种C波段功率放大器，它包括外壳，还包括置于外壳内的电源及闭环控制板和微波功率放大板，还包括激励信号输入端口、信号输出端口、耦合输出端口三个端口均采用射频SMA型插座及连接有电源、GND、功率控制信号、开关信号、检波信号及过热告警信号的DB15型插座，四只插座分别设置在外壳上。其有益效果：体积小、大功率输出、可以达到45W，输出功率高稳定度，在－35℃～+60℃温度范围及5GHz～5.1GHz的频率范围输出功率稳定度小于0.5dB；具有输出功率控制功能，控制范围大于16dB，具有输出开关功能，关断比≤－65dB；优异的输出信号频谱，输出杂波≤－65dB，谐波≤－55dB；高效率，可以达到38％。

Description

C波段功率放大器

技术领域

本实用新型涉及一种功率放大器，特别涉及一种用于导航设备的C波段功率放大器。

背景技术

C波段的功率放大器一直是某导航设备中的关键部件，该功率放大器性能的好坏决定着系统的性能指标。现有的功率放大器由于技术及器件落后，体积大，功耗大，系统需要大功率的电源才能工作，而且由于没有功率控制环路，所以输出功率不稳定。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，为了满足系统对于小体积、高效率、输出功率在全温全频下稳定、输出功率开关、线性控制等要求，提供了一种C波段功率放大器。

本实用新型为实现上述目的所采取的技术方案是：C波段功率放大器，包括外壳，其特征在于：还包括置于外壳内的电源及闭环控制板和微波功率放大板，还包括激励信号输入端口、信号输出端口、耦合输出端口及连接有电源、GND、功率控制信号、开关信号、检波信号及过热告警信号的DB15型插座，所述微波功率放大板包括限幅器、五个微波场效应管、两个隔离器、两个定向耦合器、滤波器、检波器；所述激励信号输入依次与限幅器、五个微波场效应管、隔离器、微波场效应管及耦合器WD1、滤波器、隔离器连接，后接信号输出端口。耦合器的隔离端接吸收负载，耦合器WD1的耦合端与耦合器WD2输入端连接，耦合器WD2隔离端接吸收负载，耦合器WD2输出端接耦合输出端口，耦合器WD2耦合端接检波器输入端。

所述电源及闭环控制板包括开关电源芯片、六个分压网络、运算放大器、温度传感器、开关场效应管、延时开关。

所述12V电源及GND分别接入开关电源芯片输入端，开关电源芯片输出-5V电压分别与六个分压网络连接，六个分压网络分别与微波功率放大器中的限幅器及五个微波场效应管的栅级连接，功率控制输入信号连接运算放大器同相输入端，检波器输出端连接运算放大器反相输入端及检波信号端口输出，运算放大器输出端分别连接两个分压网络。电源分别与温度传感器、开关场效应管的源极连接，温度传感器另一端输出过热告警信号，开关场效应管的漏极经延时开关分别与微波功率放大板中的限幅器及五个微波场效应管的漏级连接，所述的开关输入信号连接开关场效应管的栅级。

本实用新型的有益效果：体积小、大功率输出、可以达到45W，输出功率高稳定度，在-35℃～+60℃温度范围及5GHz～5.1GHz的频率范围输出功率稳定度小于0.5dB；具有输出功率控制功能，控制范围大于16dB，具有输出开关功能，关断比≤-65dB；原有功放≤-55dB；优异的输出信号频谱，输出杂波≤-65dB，谐波≤-55dB；高效率，可以达到38％。

附图说明

图1为本实用新型的电路连接框图并作为摘要附图。

图2为电源及闭环控制电路连接框图。

图3为ALC环路方框图

具体实施方式

如图1、2、3所示，以C波段三十瓦功率放大器为例，它包括外壳，还包括置于外壳内的电源及闭环控制板和微波功率放大板，还包括激励信号输入端口、信号输出端口、耦合输出端口、电源及控制信号输入端口采用DB15型插座(包括：12V电源、GND、功率控制信号、开关信号、检波信号及过热告警信号)。

微波功率放大板包括限幅器V1、微波场效应管V2～V6、隔离器U1、U2、定向耦合器WD1、WD2、滤波器Z1、检波器Z2吸收负载R1、R2。

激励信号输入端口依次与限幅器V1、微波场效应管V2～V5、隔离器U1、微波场效应管V6及耦合器WD1、滤波器Z1、隔离器U2连接，最后接信号输出端口。耦合器WD1隔离端接吸收负载R1，耦合器WD1耦合端与耦合器WD2输入端连接，耦合器WD2隔离端接吸收负载R2，耦合器WD2输出端接耦合输出端口，耦合器WD2耦合端接检波器Z2输入端。

电源及闭环控制板，包括开关电源芯片、分压网络F1～F6、运算放大器、温度传感器、开关场效应管D1、延时开关K1。其电路连接为：正12V电源及GND分别接入开关电源芯片输入端，开关电源芯片输出-5V电压分别与分压网络F1～F6连接，分压网络F1～F6分别连接微波功率放大器中的限幅器V1及微波场效应管V2～V6的栅级，功率控制输入信号连接运算放大器同相输入端，检波器输出端连接运算放大器反相输入端及检波信号端口输出端，运算放大器输出端连接到分压网络F2～F3。12V电源分别与温度传感器、开关场效应管D1源极连接，温度传感器输出过热告警信号。开关场效应管D1漏极经延时开关K1分别与微波功率放大板中的限幅器V1及微波场效应管V2～V6的漏级连接，开关输入信号连接开关场效应管D1栅级。

激励信号输入端口、信号输出端口、耦合输出端口均采用射频SMA型插座，连接有12V电源、GND、功率控制信号、开关信号、检波信号及过热告警信号采用DB15型插座，四只插座分别设置在外壳上。

放大器内部有两块印制板，均为双面板，一块为电源及闭环控制板，如图1所示。该板上有以下几部分电路：

由开关场效应管搭建的开关控制电路，用于实现外部对功放的开关控制。当射频RF开关信号端口为高电平时，开关管处于饱和区，相当于开关导通，这时可以给放大板上微波场效应管的漏级供电，而当RF开关信号为低电平时，开关管处于截止区，相当于开关断开，这时就关闭了放大板上微波场效应管的漏级电源V1D～V6D，此时功率放大器无输出。这部分电路使该功率放大器具有了开关控制功能。

由开关电源芯片搭建的负压变换电路，用于给场效应管提供负的栅级偏置电压(V1G～V6G)。

负压保护电路，用于保证在开关机时微波场效应管的栅级电压早于漏级电压，以防烧毁管子。

如图3所示，由高速运算放大器搭建的输出功率控制电路和ALC(自动电平控制)电路。外部送来的功率控制电压作为基准参考电压，送入高速运算放大器同相输入端，把放大板送来的检波信号送入反相输入端，运放把二者进行高速比较。当升高基准电压时，检波电压低于基准电压，运放会升高放大板上微波场效应管的栅级电压，这就加大了管子的增益，使输出功率增大，从而使检波电压升高；当检波电压与基准电压幅度相等时进入稳定状态，即高速运放始终保持着检波电压与基准电压的一致。这就实现了功率放大器的功率线性控制与稳定的功能。

由高速运算放大器搭建的检波信号放大电路，用于调整检波信号的输出幅度，以与系统的监视单元配合工作。

由热敏三极管搭建的温度过热告警电路，实现当功放内部温度超过80℃时输出过热告警信号，同时关闭功放，以保护功放不会因温度过高而损坏。

另一块为微波功率放大板，该板为微带电路板，选用进口微波场效应管，运用ADS仿真软件进行器件稳定性及输入、输出阻抗匹配仿真、优化设计。该板有以下电路：

第一级为限幅器，防止输入信号过大时造成功放损坏，也保证放大器有较大的动态范围。

第二级和第三级为反馈控制级，其栅级偏压受ALC环路控制。

第四级至六级为放大级，提供高增益、高功率。

在第五级和第六级之间以及输出端加装隔离器，以保证级间的匹配和稳定，也可以避免在负载开路时使场效应管烧毁。在隔离器上粘贴吸波材料，吸收电磁波，保证级间的空间隔离，防止自激发生。

耦合电路用于耦合输出信号作为监视输出及检波。

滤波电路抑制杂波和谐波。

Claims

1.一种C波段功率放大器，包括外壳，其特征在于：还包括置于外壳内的电源及闭环控制板和微波功率放大板，还包括激励信号输入端口、信号输出端口、耦合输出端口及连接有电源、GND、功率控制信号、开关信号、检波信号及过热告警信号的DB15型插座，所述微波功率放大板包括限幅器(V1)、微波场效应管(V2～V6)、隔离器(U1、U2)、定向耦合器(WD1、WD2)、滤波器、检波器；所述激励信号输入端口依次与限幅器(V1)、微波场效应管(V2～V5)、隔离器(U1)、微波场效应管(V6)及耦合器(WD1)、滤波器、隔离器(U2)、信号输出端口连接，耦合器(WD1)隔离端接负载(R1)，耦合器(WD1)耦合端连接耦合器(WD2)输入端，耦合器(WD2)隔离端接吸收负载(R2)，其输出端连接耦合输出端口，其耦合端接检波器输入端；所述电源及闭环控制板包括开关电源芯片、分压网络(F1～F6)、运算放大器、温度传感器、场效应管(D1)、延时开关(K1)，所述电源、GND分别接入开关电源芯片输入端，开关电源芯片输出端分别与分压网络(F1～F6)连接，分压网络(F1～F6)分别连接限幅器(V1)及场效应管(V2～V6)的栅级，功率控制信号连接运算放大器输入端，检波器输出端连接运算放大器输入端及检波信号输出端口，运算放大器输出端连接分压网络(F2～F3)，电源连接温度传感器及开关场效应管(D1)的源极，温度传感器输出过热告警信号，开关场效应管(D1)漏级经延时开关(K1)分别与限幅器(V1)及微波场效应管(V2～V6)的漏级连接，开关输入信号连接开关场效应管(D1)的栅级。

2、根据权利要求1所述的C波段功率放大器，其特征在于：所述的激励信号输入端口、信号输出端口、耦合输出端口均采用射频SMA型插座，所述的DB15型插座及三只SMA型插座分别设置在外壳上。