CN205829581U - 一种Ka波段400W连续波固态高功放 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种Ka波段400W连续波固态高功放，包括驱动与监控模块、分路器模块、末级功放模块、合成器模块和微波组件模块；驱动与监控模块的输入端与功放的信号输入端连接，驱动与监控模块的输出端连接分路器模块，分路器模块的输出端连接末级功放模块的输入端，末级功放模块的输出端连接合成器模块的输入端，合成器模块的输出端连接微波组件模块的输入端；本实用新型采用了分路器模块和合成器模块，并采用非二进制方式设计波导分路、合成网络，打破传统电路对合成路数的限制，可根据实际功率需求更为灵活地选择合成路数，使固态高功放达到百瓦量级。

Description

一种Ka波段400W连续波固态高功放

技术领域

本实用新型涉及高功放领域，尤其涉及一种Ka波段400W连续波固态高功放。

背景技术

世界上先进的Ka波段(Ka波段是电磁频谱的微波波段的一部分，Ka波段的频率范围为26.5-40GHz。Ka代表着K的正上方(K-above)，换句话说，该波段直接高于K波段，通常用于卫星通信。)固态高功放整机已达到百瓦量级，不过限于价格和体积等多种因素，尚未大规模应用，但随着微电子与半导体技术的不断进步，功放的固态化将成为发展的必然趋势；

表1为国外公司在毫米波领域的产品，可以看出，国外在百瓦量级上高功放大部分为行波管体制；

表1国外公司毫米波产品

目前，国内在毫米波大功率功放研究方面——尤其在几十瓦甚至数百瓦量级的固态高功放方面，只有少数厂商研制出样件，部分开始在工程应用；在固态功放方面，百瓦量级固态功放产品仍是一片空白。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种Ka波段400W连续波固态高功放，用以解决在世界领域内，百瓦量级固态功放产品仍是一片空白的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用一下技术方案：

一种Ka波段400W连续波固态高功放，包括电源，还包括驱动与监控模块、分路器模块、末级功放模块、合成器模块和微波组件模块；其中，驱动与监控模块的输入端与功放的信号输入端连接，驱动与监控模块的输出端连接分路器模块，分路器模块的输出端连接末级功放模块的输入端，末级功放模块的输出端连接合成器模块的输入端，合成器模块的输出端连接微波组件模块的输入端，电源为驱动与监控模块、分路器模块、末级功放模块、合成器模块和微波组件模块供电；

其中，所述的分路器模块包括一个2路分路器和两个6路分路器，驱动与监控模块的输出端连接2路分路器的输入端，2路分路器的2个输出端分别与两个6路分路器的输入端连接；

所述的末级功放模块包括十二个末级功放单元，两个6路分路器的输出端分别与十二个末级功放单元的输入端对应连接；

所述的合成器模块包括一个2路合路器和两个6路合路器，十二个末级功放单元的输出端分别与两个6路合路器的输入端对应连接，两个6路合路器的输出端与2路合路器的输入端对应连接，2路合路器的输出端与微波组件模块的输入端连接。

所述的驱动与监控模块包括稳压电源、驱动与控制电路和隔离滤波器，所述的稳压电源为驱动与控制电路和隔离滤波器供电，驱动与控制电路的输入端与功放的信号输入端连接，驱动与控制电路的输出端与隔离滤波器的输入端的输入端连接，隔离滤波器的输出端与2路分路器的输入端连接。

所述的末级功放单元包括一个一分二功率分配器、两个一分八功率分配器、两个八合一功率合成器、一个二合一功率合成器和十六个功放芯片构成，一分二功率分配器的输出端分别与两个一分八功率分配器的输入端连接，两个一分八功率分配器的十六个输出端分别与十六个功放芯片的输入端对应连接，十六个功放芯片的输出端分别与两个八合一功率合成器的输入端连接，两个八合一功率合成器的输出端分别与二合一功率合成器的输入端对应连接，二合一功率合成器的输出端与合成器模块的输入端连接。

所述的功放芯片采用功放MMIC(Chip)大功率芯片。

所述的微波组件模块采用E-面探针方式的波导微带过度结构。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放采用了分路器模块和合成器模块，并采用非二进制方式设计波导分路、合成网络，打破传统电路对合成路数的限制，可根据实际功率需求更为灵活地选择合成路数，使固态高功放达到百瓦量级；本实用新型所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放还采用了非二进制12路波导合成网络，相比传统方式的16路合成不仅降低了约25％的功耗，而且节约了大量体积空间与器件成本。

附图说明

图1为本实用新型所述一种Ka波段400W连续波固态高功放的原理示意图；

图2为本实用新型所述驱动与监控模块的结构示意图；

图3为本实用新型所述末级功放单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放,包括稳压电源、驱动与监控模块、分路器模块、末级功放模块、合成器模块和微波组件模块；其中，驱动与监控模块的输入端与功放的信号输入端连接，驱动与监控模块的输出端连接分路器模块，分路器模块的输出端连接末级功放模块的输入端，末级功放模块的输出端连接合成器模块的输入端，合成器模块的输出端连接微波组件模块的输入端，电源为驱动与监控模块、分路器模块、末级功放模块、合成器模块和微波组件模块供电；

如图2所示，所述的驱动与监控模块包括稳压电源、驱动与控制电路和隔离滤波器，所述的稳压电源为驱动与控制电路和隔离滤波器供电，驱动与控制电路的输入端与功放的信号输入端连接，驱动与控制电路的输出端与隔离滤波器的输入端的输入端连接，隔离滤波器的输出端与2路分路器的输入端连接。

需要放大的小信号由图2中的功放的信号输入端输入驱动与控制电路，驱动与控制电路讲需要放大的小信号放大后输入隔离滤波器进行滤波处理，然后隔离滤波器将进行滤波处理后的信号发送给2路分路器进行下一步的处理；其中，驱动与控制电路属于功放领域的成熟技术，这里不再赘述。

分路器模块包括一个2路分路器和两个6路分路器，驱动与监控模块的输出端连接2路分路器的输入端，2路分路器的2个输出端分别与两个6路分路器的输入端连接；两个6路分路器的输出端分别与十二个末级功放单元的输入端对应连接；合成器模块包括一个2路合路器和两个6路合路器，十二个末级功放单元的输出端分别与两个6路合路器的输入端对应连接，两个6路合路器的输出端与2路合路器的输入端对应连接，2路合路器的输出端与微波组件模块的输入端连接；

末级功放单元包括一个一分二功率分配器、两个一分八功率分配器、两个八合一功率合成器、一个二合一功率合成器和十六个功放芯片构成，一分二功率分配器的输出端分别与两个一分八功率分配器的输入端连接，两个一分八功率分配器的十六个输出端分别与十六个功放芯片的输入端对应连接，十六个功放芯片的输出端分别与两个八合一功率合成器的输入端连接，两个八合一功率合成器的输出端分别与二合一功率合成器的输入端对应连接，二合一功率合成器的输出端与合成器模块的输入端连接；功放芯片采用功放MMIC(Chip)大功率芯片；经过驱动与监控模块放大、滤波后的小信号进入二路分路器被分解为两路等副的小信号，两路等副的小信号分别被发送至两个6路分路器，两个6路分路器再将两路等副的小信号分为12路等副的小信号，12路等副的小信号分别由12个对应的末级功放单元进行放大，具体的放大过程如下：小信号进入末级功放单元之后，首先被一分二功率分配器分为两路等能的信号；然后这两路等能信号分别被两个一分八功率分配器分配为八路等能的信号，即一共十六路等能的信号；这十六路等能的信号分别进入对应的功放芯片进行功率放大；被放大的十六路等能的功率信号分别进入两个八合一功率合成器合成为两路等能的信号；然后这两路等能的信号进入二合一功率合成器合称为一个被放大的信号；最后，这个被放大的信号进入合成器模块；

合成器模块包括一个2路合路器和两个6路合路器，十二个末级功放单元的输出端分别与两个6路合路器的输入端对应连接，两个6路合路器的输出端与2路合路器的输入端对应连接；因为十二个末级功放单元的输出端分别与两个6路合路器的输入端对应连接，所以被十二个末级功放单元放大的十二个信号进入两个6路合路器后被合成为两个信号，这两个信号再进入2路合路器被合成为一个信号；最后，经过驱动与监控模块、分路器模块、末级功放模块和合成器模块放大后的高功率信号通过微波组件模块的输入端进入微波组件模块，完成功率放大并由微波组件模块对高功率信号进行耦合、检测，实现大功率输出。

所述的微波组件模块采用E-面探针方式的波导微带过度结构，E-面探针方式的波导微带过度结构属于现有成熟，这里不再赘述。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放采用了分路器模块和合成器模块，并采用非二进制方式设计波导分路、合成网络，打破传统电路对合成路数的限制，可根据实际功率需求更为灵活地选择合成路数；本实用新型所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放还采用了非二进制12路波导合成网络，相比传统方式的16路合成不仅降低了约25％的功耗，而且节约了大量体积空间与器件成本。

Claims (5)

1.一种Ka波段400W连续波固态高功放，包括稳压电源，其特征在于：还包括驱动与监控模块、分路器模块、末级功放模块、合成器模块和微波组件模块；其中，驱动与监控模块的输入端与功放的信号输入端连接，驱动与监控模块的输出端连接分路器模块，分路器模块的输出端连接末级功放模块的输入端，末级功放模块的输出端连接合成器模块的输入端，合成器模块的输出端连接微波组件模块的输入端，电源为驱动与监控模块、分路器模块、末级功放模块、合成器模块和微波组件模块供电；

其中，所述的分路器模块包括一个2路分路器和两个6路分路器，驱动与监控模块的输出端连接2路分路器的输入端，2路分路器的2个输出端分别与两个6路分路器的输入端连接；

所述的末级功放模块包括十二个末级功放单元，两个6路分路器的输出端分别与十二个末级功放单元的输入端对应连接；

所述的合成器模块包括一个2路合路器和两个6路合路器，十二个末级功放单元的输出端分别与两个6路合路器的输入端对应连接，两个6路合路器的输出端与2路合路器的输入端对应连接，2路合路器的输出端与微波组件模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放，其特征在于：所述的驱动与监控模块包括稳压电源、驱动与控制电路和隔离滤波器，所述的稳压电源为驱动与控制电路和隔离滤波器供电，驱动与控制电路的输入端与功放的信号输入端连接，驱动与控制电路的输出端与隔离滤波器的输入端的输入端连接，隔离滤波器的输出端与2路分路器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放，其特征在于：所述的末级功放单元包括一个一分二功率分配器、两个一分八功率分配器、两个八合一功率合成器、一个二合一功率合成器和十六个功放芯片构成，一分二功率分配器的输出端分别与两个一分八功率分配器的输入端连接，两个一分八功率分配器的十六个输出端分别与十六个功放芯片的输入端对应连接，十六个功放芯片的输出端分别与两个八合一功率合成器的输入端连接，两个八合一功率合成器的输出端分别与二合一功率合成器的输入端对应连接，二合一功率合成器的输出端与合成器模块的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放，其特征在于：所述的功放芯片采用功放MMIC（Chip）大功率芯片。

5.根据权利要求1所述的一种Ka波段400W连续波固态高功放，其特征在于：所述的微波组件模块采用E-面探针方式的波导微带过度结构。