CN204928761U - 一种功率放大组件及t/r组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率放大组件，包括：驱动放大器，在驱动电源供电的情况下放大输入的激励信号；功率放大器，其连接驱动放大器，在功放电源供电的情况下对放大的输入的激励信号进行功率放大，以输出具有目标功率的放大信号；屏蔽腔体，其设置有腔体盖板，所述腔体盖板用于密封置于屏蔽腔体中的驱动放大器和功率放大器，以防止功率放大组件之间相互影响产生自激而降低功率放大组件的可靠性。本实用新型通过将发射支路中的驱动放大器和功率放大器密封形成独立的功率放大组件，可避免多个功率放大组件之间相互影响而产生自激。此外，分别密封设置驱动放大器和功率放大器，可减少驱动放大器和功率放大器之间的信号干扰影响，防止信号外泄。本实用新型还公开了一种T/R组件，包含所述功率放大组件。

Description

一种功率放大组件及T/R组件

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，具体地说，涉及一种功率放大组件及T/R组件。

背景技术

近年来，由于科学技术的迅猛发展，微波功率放大器已广泛地应用在微波通信、卫星通信、雷达和导航等系统中，是现代无线通信的关键设备。

在现代相控阵雷达系统中，收发(TransmitterandReceiver)组件(以下简称“T/R组件”)是雷达系统的重要组成部分，而T/R组件又包括功率放大组件。功率放大组件一般作为发射支路使用，至少包括驱动放大器和功率放大器。

现有的部分雷达的T/R组件中，T/R组件作为收发共用组件，存在一部分共用电路。T/R组件中的发射支路和接收支路放在一个腔体中，两者之间的隔离度很难保证，容易产生干扰。在新型相控阵雷达中，单个T/R组件包含了多个收发支路，发射支路的大信号容易在模块内串扰，影响接收指标，同时多个发射支路之间相互干扰容易产生自激。

因此，亟需一种避免发射支路之间、发射支路与接收支路之间相互干扰的功率放大组件及T/R组件。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术功率放大组件的发射支路之间、发射支路与接收支路之间相互干扰的不足/缺陷。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种功率放大组件，包括：

驱动放大器，在驱动电源供电的情况下放大输入的激励信号；

功率放大器，其连接所述驱动放大器，在功放电源供电的情况下对所述放大的输入的激励信号进行功率放大，以输出具有目标功率的放大信号；

屏蔽腔体，其设置有腔体盖板，所述腔体盖板用于密封置于所述屏蔽腔体中的所述驱动放大器和所述功率放大器，以防止功率放大组件之间相互影响产生自激而降低功率放大组件的可靠性。

在一个优选的实施例中，所述屏蔽腔体包括，

驱动子腔体，其用于放置所述驱动放大器；

功放子腔体，其用于放置所述功率放大器；

其中，所述驱动子腔体和所述功放子腔体通过腔壁孔连通，所述腔壁孔使得连接所述驱动放大器和所述功率放大器的微波绝缘子传输所述激励信号。

在一个优选的实施例中，所述驱动子腔体和所述功放子腔体共腔壁，以减小所述功率放大组件的体积和重量。

在一个优选的实施例中，所述功率放大器的输入和输出电路采用匹配电路与并联电容结合使用的方式，使得所述功率放大组件满足小型化和高线性的要求。

在一个优选的实施例中，所述屏蔽腔体上设置有散热凹槽；所述功率放大器固定在所述散热凹内，用于协助所述功率放大器散热。

在一个优选的实施例中，所述功率放大器与所述散热凹槽之间垫有导热材料，所述导热材料用于即时导出所述功率放大器产生的热量。

在一个优选的实施例中，功率放大组件还包括，

微波电路板，其固定在所述屏蔽腔体内，用于保证所述功率放大器稳定输出所述具有目标功率的放大信号。

在一个优选的实施例中，功率放大组件还包括，

耦合检波器，其耦合功率放大器输出的部分所述具有目标功率的放大信号，用于检测所述功率放大组件的运行状态。

在一个优选的实施例中，功率放大组件还包括，

驱动电源滤波电路，其连接所述驱动放大器，对所述驱动电源进行滤波整形，提高所述驱动放大器输出的激励信号的品质；

功放电源滤波电路，其连接所述功率放大器，对所述功放电源进行滤波整形，提高所述输出的具有目标功率的放大信号的品质。

本申请的实施例还提供了一种T/R组件，至少包括一个如上所述的功率放大组件。

本实用新型实施例的功率放大组件相比与现有技术，具有以下有益效果：

(1)通过将发射支路中的驱动放大器和功率放大器设置在屏蔽腔体内，并用腔体盖板密封形成独立的功率放大组件，可解决多个功率放大组件(或发射支路)之间相互影响而产生自激以及功率放大组件(或发射支路)的信号对接收支路干扰影响的问题，实现电磁兼容。同时，由于功率放大组件独立设置，可对功放组件单独调试，降低了模块的调试难度。

(2)通过将发射支路中的驱动放大器和功率放大器分别置于驱动子腔体和功放子腔体中，并以微波绝缘子连接驱动放大器和功率放大器，减少驱动放大器和功率放大器之间的信号干扰影响，防止信号外泄。

(3)在屏蔽腔体上设置散热凹槽，并在功率放大器与散热凹槽之间垫散热材料，可极大提高功率放大器的散热能力，保持功率放大组件性能的可靠性与稳定性。

(4)驱动放大器选用高效率的GaNHEMT功率放大器，输入输出电路采用匹配电路和并联电容实现，使功率放大组件可满足对小型化和高线性的技术要求。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型实施例的功率放大组件电路结构示意图；

图2是本实用新型实施例的功率放大组件电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本实用新型作进一步地详细说明。

现有技术中，由于雷达T/R组件中的发射支路与发射支路之间、发射支路与接收支路之间存在信号串扰的问题，会影响T/R组件的可靠性。因此，需要一个可解决前述问题的功率放大组件及T/R组件。

另外，传统的功率放大组件虽然发射功率比较高，但是其体积大，并且比较重。随着技术的发展，T/R组件中收、发支路越来越多，对功率放大组件的体积和重量的要求会越来越高。

此外，由于雷达操作目标的距离不同会导致所需的发射功率大小不一样，因此雷达对功率放大组件的线性度要求较高。在功率放大组件中，线性度主要由功率放大器决定，传统的功率放大器技术也难以满足技术要求。随着科技的发展，新型相控阵雷达对功率放大组件的重量、体积和线性度等指标会有更高的要求。因此，高可靠性和高线性也是功率放大组件的重要指标。

实施例：

图1是本实施例的功率放大组件的电路原理图。如图1所示，激励信号输入至驱动放大器110后，在驱动电源150供电的情况下放大前述激励信号，并传输至功率放大器120。功率放大器120在功放电源160供电的情况下将前述放大后的激励信号进行功率放大，使功率放大器能够输出指标要求的功率，并输出该放大功率后的信号。

为提高功率放大组件内部传输的信号的品质，可在驱动电源150与驱动放大器110之间设置驱动电源滤波电路130和/或在功放电源160与功率放大器120之间设置功放电源滤波电路140。下文中将详细前述阐述。

前述率放大组件电路还可包括耦合检波电路170。耦合检波电路170通过微带线耦合功率放大器120部分输出信号，用于检测功率放大组件的运行状态。

图2是本实施例的功率放大组件结构示意图。以下具体阐述功率放大组件的各组成部分。

如图2所示，该功率放大组件200包括驱动放大器110、功率放大器120和屏蔽腔体210。功率放大组件200的四个角有四个螺钉孔211(图1中仅标出其中一个螺钉孔)。四个螺钉孔211可用于把功率放大组件固定在T/R模块内。

激励信号从信号输入口212传输至驱动放大器110。驱动放大器110在驱动电源供电的情况下放大输入的激励信号。前述驱动电源设置在功率放大组件100外部，从213处输入。在213处输入驱动电源之前，在驱动放大器110和驱动电源之间可优选接入接驱动电源滤波电路。驱动电源滤波电路连接驱动放大器110，对驱动电源进行滤波整形，提高驱动放大器110输出的激励信号的品质。

在本实施例中，驱动放大器110选用一种L波段的低噪声宽带放大器。该驱动放大器带宽宽，功率输出稳定，只需要10V供电，7dBm激励信号可放大至1dB压缩点，得到35dBm的输出信号。

功率放大器120连接驱动放大器110，在功放电源供电的情况下对放大的输入的激励信号进行功率放大，以输出具有目标功率的放大信号。前述具有目标功率的放大信号最终将通过信号输出口输出214。

需要说明的是，前述功放电源也放置在功率放大组件100外部，通过215和216处分别为功率放大器栅极和漏极提供电源。在215和216处输入功放电源之前，在功率放大器120和功放电源之间可优选接入接功放电源滤波电路。功放电源滤波电路连接功率放大器120，对功率电源进行滤波整形，提高功率放大器120输出的激励信号的品质。

功率放大器120优选一种工作频率在L波段的宽禁带高效率脉冲功率放大器，工作频段内的增益为18dB，35dBm的激励信号可放大至53dBm。根据器件资料提供的1dB压缩点输出功率和输出3阶截断点指标可知该放大器的线性度较好，可满足线性功率回退需求。

为实现宽频带，结构紧凑等特性，在一个具体的实例中，功率放大器120选用高效率的GaNHEMT功率放大器，其输入和输出电路采用匹配电路与并联电容结合使用的方式，使得放大组件满足小型化和高线性的要求。该功率放大器120的输入输出匹配电路利用负载/源牵引得到最佳负载/源阻抗进行共轭匹配。

由前述阐述可知，驱动放大器110和功率放大器120均有良好的线性度，线性功率回退可以达到15dB以上。

屏蔽腔体210设置有腔体盖板(图中未示出)。腔体盖板用于密封置于屏蔽腔体210中的驱动放大器110和功率放大器120，以防止功率放大组件之间相互影响产生自激而降低可靠性。具体来说，通过屏蔽腔体210和腔体盖板可形成独立的功率放大组件，解决多个发射支路之间相互影响而产生自激以及发射支路的信号对接收支路干扰影响的问题，实现电磁兼容，提高功率放大组件的可靠性。同时，由于功率放大组件独立设置，可对功放组件单独调试，降低了模块的调试难度。

为保证良好的隔离，防止驱动放大器110和功率放大器120之间相互影响，屏蔽腔体210进一步包括驱动子腔体217和功放子腔体218。其中，驱动子腔体217用于放置驱动放大器110。功放子腔体218用于放置功率放大器120。驱动子腔体217和功放子腔体218通过腔壁孔219连通。腔壁孔219使得连接驱动放大器110和功率放大器120的微波绝缘子传输前述激励信号。具体来说，通过在中间腔壁钻孔把微波绝缘子用导电胶烧结在壁孔中，可保证功率放大组件可靠性。绝缘子为圆形，其截面边缘有金属壁，中间有传输信号的线，两者之间有绝缘材料，为保证信号传输质量，截面边缘的金属要与屏蔽腔体良好接触，由于屏蔽腔体接地，可保证功率放大组件接地良好。

对应地，驱动放大器110和功率放大器120可分别放置在两个内嵌的腔体盖板中，以确保腔体的密闭性。需要说明的是，馈电和信号传输入口如图2中的212、213、214、215、216和219等处，均通过腔体壁上的绝缘子来实现，防止功率放大器的大信号外泄，减少两个部分之间相互影响以及对组件外部其它电路的影响。

进一步，前述驱动子腔体217和功放子腔体218共腔壁，以减小功率放大组件的体积。

由于功率放大器120是发热量大的器件，屏蔽腔体210上设置有散热凹槽(图中未示出)。功率放大器120固定散热凹槽内，用于协助功率放大器120散热。

在图2中，功率放大器120设置在散热凹槽下面，由于散热凹槽完全被功率放大器120挡住，无法直观地看出。可采用螺钉或其他方式将功率放大器120固定在凹槽内。

为进一步提高功率放大器120的散热能力，功率放大器120与散热凹槽之间垫有导热材料。该导热材料用于即时导出功率放大器120产生的热量。导热材料是一种具有高导电、导热的材料，例如铟箔，可保证功率放大器散热和良好接地，有助于功率放大器的稳定输出和长期可靠性，进而提高功率放大组件的可靠性。

为提高功率放大组件的散热能力，功率放大组件还可包括微波电路板。微波电路板固定在屏蔽腔体210内，用于保证功率放大器120稳定输出具有目标功率的放大信号。其中，通过焊膏烧结的方式可将微波电路板固定在屏蔽腔体内壁，以保证功率放大组件中电路的可靠性。

前已述及，本实用新型的功率放大组件还可包括耦合检波器(图中未示出)。耦合检波器耦合功率放大器输出的部分目标功率的放大信号，用于检测功率放大组件的运行状态。耦合检波器包括如图1中所述的耦合检波电路170，具体参考上述相关内容。

与功率放大组件相对应，本实施例还提供一种T/R组件，至少包括一个上述提及的功率放大组件。此处不再赘述，具体内容参考前述阐述。

虽然本实用新型所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种功率放大组件，包括：

驱动放大器，在驱动电源供电的情况下放大输入的激励信号；

功率放大器，其连接所述驱动放大器，在功放电源供电的情况下对所述放大的输入的激励信号进行功率放大，以输出具有目标功率的放大信号；

屏蔽腔体，其设置有腔体盖板，所述腔体盖板用于密封置于所述屏蔽腔体中的所述驱动放大器和所述功率放大器，以防止功率放大组件之间相互影响产生自激而降低功率放大组件的可靠性。

2.根据权利要求1所述的功率放大组件，其特征在于，所述屏蔽腔体包括：

驱动子腔体，其用于放置所述驱动放大器；

功放子腔体，其用于放置所述功率放大器；

其中，所述驱动子腔体和所述功放子腔体通过腔壁孔连通，所述腔壁孔使得连接所述驱动放大器和所述功率放大器的微波绝缘子传输所述激励信号。

3.根据权利要求2所述的功率放大组件，其特征在于，所述驱动子腔体和所述功放子腔体共腔壁，以减小所述功率放大组件的体积和重量。

4.根据权利要求1所述的功率放大组件，其特征在于，所述功率放大器的输入和输出电路采用匹配电路与并联电容结合使用的方式，使得所述功率放大组件满足小型化和高线性的要求。

5.根据权利要求1所述的功率放大组件，其特征在于，所述屏蔽腔体上设置有散热凹槽；所述功率放大器固定在所述散热凹内，用于协助所述功率放大器散热。

6.根据权利要求5所述的功率放大组件，其特征在于，所述功率放大器与所述散热凹槽之间垫有导热材料，所述导热材料用于即时导出所述功率放大器产生的热量。

7.根据权利要求1所述的功率放大组件，其特征在于，还包括：

微波电路板，其固定在所述屏蔽腔体内，用于保证所述功率放大器稳定输出所述具有目标功率的放大信号。

8.根据权利要求1所述的功率放大组件，其特征在于，还包括：

耦合检波器，其耦合功率放大器输出的部分所述具有目标功率的放大信号，用于检测所述功率放大组件的运行状态。

9.根据权利要求1所述的功率放大组件，其特征在于，还包括：

驱动电源滤波电路，其连接所述驱动放大器，对所述驱动电源进行滤波整形，提高所述驱动放大器输出的激励信号的品质；

功放电源滤波电路，其连接所述功率放大器，对所述功放电源进行滤波整形，提高所述输出的具有目标功率的放大信号的品质。

10.一种T/R组件，至少包括一个如权利要求1-9所述的功率放大组件。