CN207251564U - 一种自适应幅度相位一致性大功率输出系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自适应幅度相位一致性大功率输出系统，包括射频链路、控制电路和电源，所述射频电路包括依次连接的输入检测和激励组件、N路公分器、数控衰减网络、N路移相放大组件和N路大功率合成器，所述N路移相放大组件的输出端还与相位比较网络相连，所述控制电路和所述电源分别与所述输入检测和激励组件、数控衰减网络、移相放大器和相位比较网络相连。能够对不同频率和功率下信号进行自适应的幅度和相位控制，以达到系统幅度和相位一致性的要求。

Description

一种自适应幅度相位一致性大功率输出系统

技术领域

本实用新型涉及电磁环境测试环境领域，具体涉及一种自适应幅度相位一致性大功率输出系统。

背景技术

目前，国内外大功率输出系统主要采用两种功率合成方式：通道功率合成和空间功率合成。空间功率合成可以采用对合成通道上的每一路射频放大链路进行增益控制和相位偏移，以达到在不同的空间波束方向上有较大的功率合成增益和效率。但对于大功率的通道合成方式，现有方法主要采用对每一路射频通道的幅度和相位进行调试，使其满足功率合成要求，再进行系统的集成。

现有通道功率合成大功率输出系统存在以下几个问题：合成的幅度相位基于系统集成前的每一个子链路的调试结果，受环境温度、湿度的影响较大，当使用环境发生变化时，大功率输出系统的功率合成效率会下降；由于功率器件老化和功率器件在使用过程中的温度变化具有不确定性，导致合成效率下降；现有方案难以发现系统中射频子链路增益下降和相位偏移等故障；现有系统难以根据具体使用环境的变化进行幅度和相位自适应调节。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自适应幅度相位一致性大功率输出系统，可以提高大功率输出系统的合成效率，保证系统的安全运行。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种自适应幅度相位一致性大功率输出系统，包括射频链路、控制电路和电源，所述射频电路包括依次连接的输入检测和激励组件、N路公分器、数控衰减网络、N路移相放大组件和N路大功率合成器，所述N路移相放大组件的输出端还与相位比较网络相连，所述控制电路和所述电源分别与所述输入检测和激励组件、数控衰减网络、移相放大器和相位比较网络相连。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述输入检测和激励组件包括依次相连的定向耦合器、射频开关和前级放大器，所述定向耦合器的输出端还通过功分器分别与过激保护组件和宽带鉴频器相连。

进一步，所述移相放大组件包括依次相连的数控移相器、推动功放、末极功放、定向耦合器、功分器和前向检波器，所述功分器的输出端与相位比较器网络相连。

进一步，所述数控衰减网络包括N个衰减器。

进一步，所述控制电路包括MCU控制器、逻辑控制电路、通信接口和幅相检控电路。

进一步，所述幅相检控电路包括频率检测单元、相位检控单元和增益检控单元。

本实用新型的有益效果是：1.通过导入测试所得的衰减和移相控制表或采用系统自适应检测和控制的方法，对每一路放大组件的增益和相位进行控制，使各路末级功放的输出大功率信号幅度和相位满足幅相一致性指标，提高系统的大功率合成效率。

2.通过鉴频组件得到输入信号的频率信息，可以对各子链路幅度和相位进行该频率下的精准控制，改善由于每个子链路中随频率的增益和相位波动不一致导致的合成效率下降，提高合成的效率。

3.功率器件由于温度、老化等原因导致合成链路的增益和相位发生系统可容忍的变化后，通过相位比较网路和数控衰减网络得到的数据，可以实时对系统相位和幅度参数进行控制，保证各子射频链路满足幅相一致性指标，保证系统功率合成效率。

4.若系统中某一个或多个合成链路的增益和相位发生超过阈值的变化时，记录当前相位比较网路和数控衰减网络的值，控制电路板MCU可以定位故障的子链路并记录，再关闭前级射频开关，保护高功率输出系统安全。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型中输入检测和激励组件结构框图；

图3为本实用新型中移相放大组件结构框图；

图4为本实用新型中控制电路结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种自适应幅度相位一致性大功率输出系统，包括射频链路、控制电路和电源，射频电路包括依次连接的输入检测和激励组件、N路公分器、数控衰减网络、N路移相放大组件和N路大功率合成器，N路移相放大组件的输出端还与相位比较网络相连，控制电路和电源分别与输入检测和激励组件、数控衰减网络、移相放大器和相位比较网络相连。

如图2所示，输入检测和激励组件包括依次相连的定向耦合器、射频开关和前级放大器，定向耦合器的输出端还通过功分器分别与过激保护组件和宽带鉴频器相连。

如图3所示，移相放大组件包括依次相连的数控移相器、推动功放、末极功放、定向耦合器、功分器和前向检波器，功分器的输出端与相位比较器网络相连。

数控衰减网络包括N个衰减器。

如图4所示，控制电路包括MCU控制器、数字控制电路、通信接口和幅相检控电路；幅相检控电路包括频率检测单元、相位检控单元和增益检控单元。

1.通过导入测试得的衰减和移相控制表或通过系统自适应检测和控制，对每一路放大组件的增益和相位进行控制，使各路末级功放的输出大功率信号幅度和相位满足幅相一致性指标，提高系统的大功率合成效率。

2.通过鉴频组件得到输入信号的频率信息，可以对各子链路幅度和相位进行该频率下的精准控制，改善由于每个子链路中随频率的增益和相位波动不一致导致的合成效率下降，提高合成效率。

3.功率器件由于温度、老化等原因导致合成链路的增益和相位发生系统可容忍的变化后，通过相位比较网路和数控衰减网络得到的数据，可以实时对系统相位和幅度参数进行控制，保证各子射频链路满足幅相一致性指标，保证系统功率合成效率。

4.若系统中某一个或多个合成链路的增益和相位发生超过阈值的变化时，记录当前相位比较网路和数控衰减网络的值，控制电路板MCU可以定位故障的子链路并记录，再关闭前级射频开关，保护高功率输出系统安全。 如图1所示，电路的工作方式为：从外部输入射频信号，通过输入检测和激励组件进行信号的过激励检测，宽带鉴频和前级放大；再将信号通过N路功分器输入到包含N路衰减器的数控衰减网络，N路衰减器的数控衰减网络对每一个子链路的增益进行控制；经过增益控制后的信号在通过移相放大器进行相位控制和放大；N路通过移相放大器放大后的信号耦合出N路监测信号到相位比较网络控制电路，通过相位比较器网络进行相位比较；控制电路结合输入检测和激励组件检测到频率信息，N路数控衰减器网络的衰减码信息和相位比较器网络的相位比较信息等进行自适应幅相一致性控制；最后通过N路大功率合成器进行功率合成。

如图2所示，所述输入检测和激励组件的工作方式为：射频信号输入到定向耦合器输入端，定向耦合器的输出端的信号通过射频开关和前级放大进入后级的射频功分和放大链路；定向耦合器的耦合端信号通过功分器变为两路检测信号；一路信号通过过激励保护组件进行输入信号的功率检测，如果检测到的信号超过输入阈值范围，则对整个射频通道进行断电保护并断开输入检测和激励组件的射频开关；另一路信号通过宽带鉴频器进行频率检测，检测到的频率信息输出到控制电路。

如图3所示，所述移相放大组件的工作方式为：射频信号通过数控移相器进行移相控制；再通过推动功放和末级功放进行信号放大；通过定向耦合器，将信号通过定向耦合器输出端输出到后级射频链路，通过定向耦合器耦合端输出到功分器；功分器将信号分为两路；一路信号输出到前向检波器，进行移相放大组件的输出功率检测；另一路信号输出到相位比较器网络，进行相位比较。

如图4所示，所述控制电路的工作方式为：频率检测单元信息来源于鉴频器的输出，增益检控单元的输入信息来源于移相放大组件的前向检波信号，控制电路通过增益检控单元的检测信息能对数控衰减器网络进行衰减控制；相位检控单元的输入来源于相位比较器网络的输出信息，控制电路通过相位检控单元可以输出移相码对数控移相器进行控制，逻辑控制电路作为MCU的外围电路实现整个自适应幅相一致性系统的I/O控制、A/D采集以及各种采集到的电压和电流等比较功能，MCU和逻辑控制电路一起完成对整个系统的基本控制。

综上所述，鉴频器可以获得输入射频信号的频率信息，并输出到控制电路的频率检测单元。

增益检控单元的输入信息来源于移相放大组件的前向检波信号；其可以获得N路移相放大组件的输出功率；通过频率和功率信息，对数控衰减器网络中的N路功分器下发衰减码进行控制；以达到N路移相放大组件的输出功率之间的最大差值小于规定阈值的要求，满足N路移相放大组件幅度一致性要求。

相位检控单元的输入信息来源于相位比较器网络的比较值，结合频率检测信息和N路移相放大器相位比较信息值，对每一路移相放大器组件中的数控移相器下发移相码，以达到N路移相放大组件的输出信号相位之间的最大差值小于规定阈值的要求，满足N路移相放大组件相位一致性要求。

参考上述描述，整个控制流程形成反馈，能够对不同频率和功率下信号进行自适应的幅度和相位控制，以达到系统幅度和相位一致性的要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自适应幅度相位一致性大功率输出系统，其特征在于，包括射频链路、控制电路和电源，所述射频电路包括依次连接的输入检测和激励组件、N路公分器、数控衰减网络、N路移相放大组件和N路大功率合成器，所述N路移相放大组件的输出端还与相位比较网络相连，所述控制电路和所述电源分别与所述输入检测和激励组件、数控衰减网络、移相放大器和相位比较网络相连。

2.根据权利要求1所述的自适应幅度相位一致性大功率输出系统，其特征在于，所述输出检测和激励组件包括依次相连的定向耦合器、射频开关和前级放大器，所述定向耦合器的输出端还通过功分器分别与过激励保护组件和宽带鉴频器相连。

3.根据权利要求1所述的自适应幅度相位一致性大功率输出系统，其特征在于，所述移相放大组件包括依次相连的数控移相器、推动功放、末级功放、定向耦合器、功分器和前向检波器，所述功分器的输出端与相位比较器网络相连。

4.根据权利要求1所述的自适应幅度相位一致性大功率输出系统，其特征在于，所述数控衰减网络包括N个衰减器。

5.根据权利要求1所述的自适应幅度相位一致性大功率输出系统，其特征在于，所述控制电路包括MCU控制器、逻辑控制电路、通信接口和幅相检控电路。

6.根据权利要求5所述的自适应幅度相位一致性大功率输出系统，其特征在于，所述幅相检控电路包括频率检测单元、相位检控单元和增益检控单元。