CN207251563U - 一种Ku波段高功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种Ku波段高功率放大器，解决的是稳定性差、放大倍数精度低的技术问题，通过采用包括M路放大支路、功率合成单元；所述M路中的第m路放大支路包括N级放大器；每一级放大器包括功率输入端、放大器芯片PA及功率输出端；N级放大器中的第i级放大器与第i+1级放大器之间串联有耦合单元及温补衰减器；所述耦合单元的耦合输出端连接前一级放大器的输入端；功率合成单元为功率放大管，功率放大管的输出端连接耦合单元，耦合单元的耦合端连接到功率放大管的输入端以及功率检测单元，耦合单元的耦合度可调、工作频段覆盖Ku波段的技术方案，较好的解决了该问题，可用于Ku波段放大器设计中。

Description

一种Ku波段高功率放大器

技术领域

本实用新型涉及微波电子线路技术领域，具体涉及一种Ku波段高功率放大器。

背景技术

近年来，微波功率晶体管的输出功率虽然显示出不断提高的趋向，但单个晶体管的输出功率总是有限的。在一些应用领域内，尚不能满足整机使用要求。为了获得比单个晶体管输出能力更大的功率，迫切需要研究一种由较小功率组合成更大输出功率的方法，这种方法称为功率合成技术。微波功率合成技术在雷达和卫星地面发射机应用中特别重要。此时，用各种技术将许多功率源合成，以获得高功率。首先，因为在微波频段，由单个功率源不可能获得大量的功率。其次，为了经济的原因，经常用合成多个小功率源来获得规定数量的微波功率，而不用大功率源。例如，低成本低功率的螺旋型行波管适用于Ku波段，但此波段的高功率祸合腔管却很昂贵，且比螺旋管的特性更差。

现有的Ku波段高功率放大器采用并联的增益放大级、驱动放大级以及输出放大级，将输出放大级的输入功率输入前进行预防大，进而提高Ku波段高功率放大器的放大倍数。但是，该方案的稳定性较差，前后级的放大因为没有反馈而容易造成输出放大级的输入功率过大，破坏放大器。因此，提供一种稳定性高、放大倍数准确度高、可靠性高的Ku波段高功率放大器就很有必要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中存在的稳定性差、放大倍数精度低的技术问题。提供一种新的Ku波段高功率放大器，该Ku波段高功率放大器具有稳定性高、放大倍数精准的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种Ku波段高功率放大器，所述Ku波段高功率放大器包括M路放大支路，与M路放大支路连接的功率合成单元；所述M路中的第m路放大支路包括N级放大器；N级放大器中的每一级放大器均包括功率输入端、放大器芯片PA及功率输出端；N级放大器中的第i级放大器与第i+1级放大器之间串联有耦合单元及温补衰减器；所述耦合单元的耦合输出端连接前一级放大器的输入端；

所述功率合成单元包括功率放大管，功率放大管的输出端连接耦合单元，耦合单元的耦合端连接到功率放大管的输入端以及功率检测单元，耦合单元耦合度通过耦合调节端调节，功率检测单元还与耦合调节端连接；

其中，M为正整数，m为不大于M的正整数，N为正整数，i为正整数，1≤i≤N-1。

本实用新型的工作原理：本实用新型的功率合成单元为输出放大级，为了给输出放大级的功率输入端提供功率足够的信号，并且该功率信号能够由小功率信号模块提供。因此，本实用新型提供将后级输出耦合部分输入前级，以及并联多个功率信号进行同相叠加，增大输出放大级的输入功率，进而完成Ku波段大功率放大器的高功率。由于高功率会带来温度升高，因此，在串联的N级放大器之间，设置温度补偿单元进行温度补偿，进而消除因温度变化带来的温漂，提高Ku波段高功率放大器的放大精度，提高了稳定性。将输出放大级的后端耦合小信号给输出放大级输入端，输入端能够根据后级信号大小与需要的功率值进行对比，进而判断输入端功率的值是应该增大还是减小，通过调制耦合单元的耦合度进行调节。最终实现高精度倍数放大。

上述方案中，为优化，进一步地，所述耦合单元为耦合度为1:100-1:2范围内可调。

进一步地，所述第i级放大器与第i+1级放大器之间还串联有阻抗匹配单元。

进一步地，所述阻抗匹配单元为微带匹配线，微带匹配线上设有微带电容。

进一步地，所述温补衰减器为砷化镓温补衰减器。

进一步地，所述砷化镓温补衰减器为集成温补衰减器，集成温补衰减器设有焊盘。

进一步地，所述N级放大器中的第1级放大器增益为15dB。

所述耦合端元的耦合度为1:100-1:2之间调解，可调耦合单元利用现有的耦合单元技术能够得到，其指标能够满足本实用新型。温补衰减器用于补充温度漂移，利用集成的温补衰减器能够实现小型化，实现方式为将集成温补衰减器焊接在微带电路上。

本实用新型的有益效果：

效果一，通过采用前后级反馈的方式实现高精度的倍数放大，并且实现自适应的输出放大级输入功率调整，避免了输入功率过大对放大管进行损坏；

效果二，使用温度补偿单元补充温度漂移效应，提高稳定性；

效果三，使用集成度高的集成温度补偿单元提高尺寸小型化度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1，实施例1中Ku高功率放大器示意图。

图2，实施例1中功放元件PA的偏置电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例提供一种Ku波段高功率放大器，所述Ku波段高功率放大器包括2路放大支路，与2路放大支路连接的功率合成单元；所述2路中的每一条放大支路包括3级放大器；N级放大器中的每一级放大器均包括功率输入端、放大器芯片PA及功率输出端；3级放大器中的当前级放大器与后一级放大器之间串联有耦合单元及温补衰减器；所述耦合单元的耦合输出端连接前一级放大器的输入端；

所述功率合成单元包括功率放大管，功率放大管的输出端连接耦合单元，耦合单元的耦合端连接到功率放大管的输入端以及功率检测单元，耦合单元耦合度通过耦合调节端调节，功率检测单元还与耦合调节端连接。第一级的放大器栅极输入相位相同的小功率信号。

其中放大器芯片PA的偏置电路如图2，栅极串联电阻R1与偶记并联电阻R2取50欧姆，电容C1-C3为射频旁路电容，实现阻抗变换和滤除射频干扰的租用。电容C4-C6是旁路电容，滤除偏置电源纹波，使得偏置电压平稳。

本实施例的工作流程：输入小功率信号，输出放大级中的放大器的输出端将放大后的最终功率输出，通过耦合单元耦合小信号反馈到输出级中放大器的栅极，功率检测单元检测最终功率，若最终功率比预设功率值大，则减小控制输出放大级的耦合单元耦合度，减小栅极输入。若减小到最小的耦合度还不能减小最终功率到预定值，将调整支路上的耦合单元耦合度，最终将最终功率调整为预设功率值。过程中，温补衰减器对温度的变化进行温度补偿，提高放大器件的稳定可靠性。

详细地，所述耦合单元为耦合度为1:100-1:2范围内可调。

优选地，所述当前放大器与后一级放大器之间还串联有阻抗匹配单元，阻抗匹配单元用于减小驻波，驻波改善后能够减小因为端口反射带来的功率损耗，进而从射频通路上减少损耗，增加Ku波段高功率放大器的放大倍数。

具体地，所述阻抗匹配单元为微带匹配线，微带匹配线上设有微带电容。通过设置微带电容，能够对阻抗匹配进行微调，进一步减小驻波。

具体地，所述集成温补衰减器为砷化镓温补衰减器。温补衰减器在-55℃-78℃之间的衰减量在-3dB-+2dB内线性变化。

具体地，所述砷化镓温补衰减器为集成温补衰减器，集成温补衰减器设有焊盘。砷化镓材料制成的温补衰减器，外形尺寸小，易于安装，设置的焊盘能够便于统一生产及提高安装牢固性。

本实施例中，所述每一条支路中得第1级放大器增益为15dB。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本实用新型，但是本实用新型不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本实用新型精神和范围内，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

Claims (7)

1.一种Ku波段高功率放大器，其特征在于：所述Ku波段高功率放大器包括M路放大支路，与M路放大支路连接的功率合成单元；所述M路中的第m路放大支路包括N级放大器；N级放大器中的每一级放大器均包括功率输入端、放大器芯片PA及功率输出端；N级放大器中的第i级放大器与第i+1级放大器之间串联有耦合单元及温补衰减器；所述耦合单元的耦合输出端连接前一级放大器的输入端；

所述功率合成单元包括功率放大管，功率放大管的输出端连接耦合单元，耦合单元的耦合端连接到功率放大管的输入端以及功率检测单元，耦合单元耦合度通过耦合调节端调节，功率检测单元还与耦合调节端连接；

其中，M为正整数，m为不大于M的正整数，N为正整数，i为正整数，1≤i≤N-1。

2.根据权利要求1所述的Ku波段高功率放大器，其特征在于：所述耦合单元的耦合度为1:100-1:2范围内可调。

3.根据权利要求1所述的Ku波段高功率放大器，其特征在于：所述第i级放大器与第i+1级放大器之间还串联有阻抗匹配单元。

4.根据权利要求3所述的Ku波段高功率放大器，其特征在于：所述阻抗匹配单元为微带匹配线，微带匹配线上设有微带电容。

5.根据权利要求1所述的Ku波段高功率放大器，其特征在于：所述温补衰减器为砷化镓温补衰减器。

6.根据权利要求5所述的Ku波段高功率放大器，其特征在于：所述砷化镓温补衰减器为集成温补衰减器，集成温补衰减器设有焊盘。

7.根据权利要求1所述的Ku波段高功率放大器，其特征在于：所述N级放大器中的第1级放大器增益为15dB。