CN208353295U - 一种x波段固态功放集成模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉具体涉及到一种X波段固态功放集成模块，包括功率放大链路、控制保护电路和电源模块，所述功率放大链路与所述控制保护电路和电源模块连接，所述控制保护电路还与电源模块连接，所述功率放大链路包括第一隔离器、第一单片放大器、电调衰减器、第二单片放大器、定向耦合器、第一MMIC放大器、功率分配器、第一隔离器组件、第二MMIC放大器、第三MMIC放大器、第四MMIC放大器、第五MMIC放大器、第二隔离器组件以及微带转波导输出组件，射频信号送入X波段固态功放集成模块射频输入端口，进行功率放大后经微带转波导组件输出，本实用新型适用于各种同频段雷达系统的大功率探测，具有小电流功耗，功能集成度高等优点。

Description

一种X波段固态功放集成模块

技术领域

本实用新型涉及到雷达系统的大功率探测技术，具体涉及到一种X波段固态功放集成模块。

背景技术

现有同类技术主要表现在体积大、功耗高、功能单一，满足不了需求方的要求，同类功放大致流程：外部射频信号送入功率放大器输入端把有用小信号放大到一定功率后再送入激励级进一步放大功率，然后送入末级功放进行功率放大到规定的大信号，经隔离器进行驻波匹配后输出；一般的功率放大器选用的是砷化钾场效应管，输出效率在20％左右，转化效率低。现在采用第三代半导体技术，选用的是CaN功率放大管进行功率合成，转化效率能达到55％。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的是提供一种X波段固态功放集成模块。

本实用新型采用的技术方案是：

一种X波段固态功放集成模块，

包括功率放大链路、控制保护电路和电源模块，所述功率放大链路与所述控制保护电路和电源模块连接，所述控制保护电路还与电源模块连接，

所述功率放大链路包括前级激励放大器组件、间级推动放大器组件和末级功率放大器组件，所述前级激励放大器组件包括依次连接的第一隔离器、第一单片放大器、电调衰减器、第二单片放大器、定向耦合器，所述间级推动放大器组件包括第一MMIC放大器，且所述第二单片放大器与所述第一MMIC放大器的输入端连接，所述第一MMIC放大器的输出端与所述末级功率放大器组件内的功率分配器的输入端连接，所述末级功率放大器组件还包括第一隔离器组件、第二MMIC放大器、第三MMIC放大器、第四MMIC放大器、第五MMIC放大器、第二隔离器组件以及微带转波导输出组件，所述第一隔离器组件包括第二隔离器、第三隔离器、第四隔离器和第五隔离器，所述第二隔离器组件包括第六隔离器、第七隔离器、第八隔离器和第九隔离器，所述功率分配器的输出端分别与所述第二隔离器、第三隔离器、第四隔离器和第五隔离器的输入端连接，所述第二隔离器、第三隔离器、第四隔离器和第五隔离器的输出端分别与所述第二MMIC放大器、第三MMIC放大器、第四MMIC放大器和第五MMIC放大器的输入端连接，所述第二MMIC放大器、第三MMIC放大器、第四MMIC放大器和第五MMIC放大器的输出端分别与第六隔离器、第七隔离器、第八隔离器和第九隔离器的输入端连接，所述第六隔离器、第七隔离器、第八隔离器和第九隔离器的输出端分别与微带转波导输出组件的输入端连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型适用于各种同频段雷达系统的大功率探测，具有小电流功耗，功能集成度高等优点，可广泛应用于机载、舰载、车载及弹载等军民用装备中。

附图说明

图1为本实用新型的结构连接图；

图2为本实用新型的微波通道及供电连接框图；

图3为本实用新型的控制保护电路框图

其中，1、功率放大链路；2、控制保护电路；3、电源模块；

11、第一隔离器；12、第一单片放大器；13、电调衰减器；14、第二单片放大器；15、定向耦合器；16、第一MMIC放大器；17、功率分配器；18、第二隔离器；19、第三隔离器；20、第四隔离器；21、第五隔离器；22、第二MMIC放大器；23、第三MMIC放大器；24、第四MMIC放大器；25、第五MMIC放大器；26、第六隔离器；27、第七隔离器；28、第八隔离器；29、第九隔离器；30、功率合成器；31、微带转波导输出组件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

结合图1和图2所示，本实用新型具体公开一种X波段固态功放集成模块，包括功率放大链路1、控制保护电路2和电源模块3，所述功率放大链路1与所述控制保护电路2和电源模块3连接，所述控制保护电路2还与电源模块3连接，所述功率放大链路1包括前级激励放大器组件、间级推动放大器组件和末级功率放大器组件，所述前级激励放大器组件包括依次连接的第一隔离器11、第一单片放大器12、电调衰减器13、第二单片放大器14、定向耦合器15，所述间级推动放大器组件包括第一MMIC放大器16，且所述第二单片放大器14与所述第一MMIC放大器16的输入端连接，所述第一MMIC放大器16的输出端与所述末级功率放大器组件内的功率分配器17的输入端连接，所述末级功率放大器组件还包括第一隔离器组件、第二MMIC放大器22、第三MMIC放大器23、第四MMIC放大器24、第五MMIC放大器25、第二隔离器组件以及微带转波导输出组件31，所述第一隔离器组件包括第二隔离器18、第三隔离器19、第四隔离器20和第五隔离器21，所述第二隔离器组件包括第六隔离器26、第七隔离器27、第八隔离器28和第九隔离器29，所述功率分配器17的输出端分别与所述第二隔离器18、第三隔离器19、第四隔离器20和第五隔离器21的输入端连接，所述第二隔离器18、第三隔离器19、第四隔离器20和第五隔离器21的输出端分别与所述第二MMIC放大器22、第三MMIC放大器23、第四MMIC放大器24和第五MMIC放大器25的输入端连接，所述第二MMIC放大器22、第三MMIC放大器23、第四MMIC放大器24和第五MMIC放大器25的输出端分别与第六隔离器26、第七隔离器27、第八隔离器28和第九隔离器29的输入端连接，所述第六隔离器26、第七隔离器27、第八隔离器28和第九隔离器29的输出端分别与微带转波导输出组件31的输入端连接。

一方面，功率管理、PRF、开发射信号经控制保护电路和电源模块对功率放大链路进行电源调制，并完成四种功率输出；另一方面，所述控制保护电路对X波段固态功放集成模块的整机温度、射频激励、射频输出、反射功率、电源电压、电流进行采样分析，并输出BITE信号。

外部射频输入信号进入第一隔离器11，接着经过第一单片放大12器和第二单片放大器14进行信号放大，期间经过电调衰减器13由外部控制0～15dB进行功放输入端的衰减控制，满足系统的级联关系，送入定向耦合器15进行微带信号耦合后，送入第一MMIC放大器16增益26dB，输出功率＞33dBm，送入一分四功率分配器，再分别经过4路第一组隔离器，输入第二MMIC放大器22、第三MMIC放大器23、第四MMIC放大器24和第五MMIC放大器25的功率均为25.6dBm，第二MMIC放大器22、第三MMIC放大器23、第四MMIC放大器24和第五MMIC放大器25处于饱和工作状态，饱和压缩2dBm，单路功率≥45.4dBm；再依次经过4路第二组隔离器、功率合成器30、微带转导波组件31，输出功率≥50.8dBm。

所述定向耦合器15的耦合量为3dB，插入损耗0.2dB，所述前级激励放大器增益+3dB～+18dB，高低温增益变化±2dB，功率可调范围-5dBm～+11dBm。

所述功率分配器17为为威尔金森功分器，插入损耗小于0.2dB；所述第二隔离器18、第三隔离器19、第四隔离器20、第五隔离器21、第六隔离器26、第七隔离器27、第八隔离器28和第九隔离器29的插入损耗均为0.2dB；所述第二MMIC放大器22、第三MMIC放大器23、第四MMIC放大器24和第五MMIC放大器25均为为30W GaN MMIC功率放大器，功率增益≥21dB，单路功率≥45.4dBm；所述功率合成器30为威尔金森合成器，插入损耗小于0.2dB；所述微带转波导输出组件31插入损耗小于0.2dB。

所述末级功率放大器组件的4路30W GaN MMIC功率放大器处于饱和状态，增益压缩2dB，高低温增益变化±1dB，配合控制保护电路2中的数字温度补偿，可以保证输出功率在全温下输出处于饱和工作状态，输出功率在95W～120W范围内。

电源模块3包括脉冲电源控制电路，脉冲电源控制电路包括大容量储能电容、高速MOSFET驱动器和MOSFET功率开关，保证了对电源开启及关断时间的要求，且电源反应时间在100ns以内，如果在射频激励信号内加同周期调制套脉冲，上升时间和下降时间反应速度在15ns左右。

脉冲电源信号流程为：外部的同步信号TTL高电平输入，经过高速MOSFET驱动器后，触发MOSFET功率开关栅极，使微波通道的各个功率放大管工作，；当TTL呈低电平后，激励三极管无信号放大，高速MOSFET驱动器不工作，无高电平，MOSFET功率开关栅极无触发信号，微波通道的各个功率放大管处于截止状态，微波通道停止工作。

当脉冲电源正常输入后，高速MOSFET驱动器工作电压正常，可以输入信号进行系统工作；当脉冲电源某组不正常，保护电路比较无输出电压限制脉冲信号呈现低电平，无法打开脉冲驱动器，提供给高速MOSFET驱动器的电压无输出，进而使末级MOSFET功率开关处于断开状态，保护微波通道各功率放大管，防止未加栅压而损害器件。

定向耦合器15与功率分配器17是为了检测功率放大器的好坏和前级的信号输入，判断系统是否正常工作的一种手段；设计输入信号检测和输出检测，其中输出由两路功分后输出，一路作为输出功率故障检测，一路作为输出波形顶降检测，完成功放内部自检功能。

以上对本实用新型实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (1)

1.一种X波段固态功放集成模块，其特征在于：包括功率放大链路、控制保护电路、电源模块，所述功率放大链路与所述控制保护电路和电源模块连接，所述控制保护电路还与电源模块连接，

所述功率放大链路包括前级激励放大器组件、间级推动放大器组件和末级功率放大器组件，所述前级激励放大器组件包括依次连接的第一隔离器、第一单片放大器、电调衰减器、第二单片放大器、定向耦合器，所述间级推动放大器组件包括第一MMIC放大器，且所述第二单片放大器与所述第一MMIC放大器的输入端连接，所述第一MMIC放大器的输出端与所述末级功率放大器组件内的功率分配器的输入端连接，所述末级功率放大器组件还包括第一隔离器组件、第二MMIC放大器、第三MMIC放大器、第四MMIC放大器、第五MMIC放大器、第二隔离器组件以及微带转波导输出组件，所述第一隔离器组件包括第二隔离器、第三隔离器、第四隔离器和第五隔离器，所述第二隔离器组件包括第六隔离器、第七隔离器、第八隔离器和第九隔离器，所述功率分配器的输出端分别与所述第二隔离器、第三隔离器、第四隔离器和第五隔离器的输入端连接，所述第二隔离器、第三隔离器、第四隔离器和第五隔离器的输出端分别与所述第二MMIC放大器、第三MMIC放大器、第四MMIC放大器和第五MMIC放大器的输入端连接，所述第二MMIC放大器、第三MMIC放大器、第四MMIC放大器和第五MMIC放大器的输出端分别与第六隔离器、第七隔离器、第八隔离器和第九隔离器的输入端连接，所述第六隔离器、第七隔离器、第八隔离器和第九隔离器的输出端分别与微带转波导输出组件的输入端连接。