CN209844923U - 一种固态功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固态功率放大器，包括输入装置、前级功率放大单元、功率分配器、后级功率放大单元、耦合单元、天线单元、单片机、散热系统、指示单元、故障检测单元和输出装置。本实用新型结构简单，易于实现；采用空间功率合成技术的固态功率放大器，功率损耗低，尺寸小，重量轻；设有散热系统，适应高温或低温等恶劣环境；故障检测单元和指示单元可快速地反应出本实用新型的正常工作情况及故障情况，便于工作人员故障维护。

Description

一种固态功率放大器

技术领域

本实用新型属于微波技术领域，具体涉及一种固态功率放大器。

背景技术

固态功率放大器由于可靠高、稳定性高、长寿命、工作频带宽、故障概率小、全寿命周期成本低、操作简单安全以及故障软化等优点逐渐成为雷达系统中发射单元的主导发展方向。

专利一种C波段空间功率合成固态功率放大器(公开号CN104467708A)，公开了一种C波段空间功率合成固态功率放大器，涉及卫星、微波通信领域。该固态功率放大器由上腔体、H形中间压块和下腔体构成，上腔体和下腔体上下对称设置，结构完全相同。上腔体安装有上基板，该上基板由微带印制板、两个功率放大单元、四个微带隔离器、四个隔离器压块、两个功率放大单元压块和四个穿心电容构成，其中，上基板关于两个功率放大单元的连线呈轴对称结构。该方案采用空间功率合成技术，输入输出接口采用波导形式，内部采用波导微带转换结构，将波导内传输的信号转换到微带线上，经过放大后，通过微带转波导结构辐射到波导中。但是，该方案的体积偏大，结构较为复杂；并且，当工作环境较恶劣时，比如环境温度变化较大等，可能会导致无法正常工作的情况。

因此，需要提供一种固态功率放大器。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种固态功率放大器，用于解决现有技术中的固态功率放大器体积偏大，结构较为复杂；并且，当工作环境较恶劣时，比如环境温度变化较大等，可能会导致无法正常工作的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种固态功率放大器，包括输入装置、前级功率放大单元、功率分配器、后级功率放大单元、耦合单元、天线单元、单片机、散热系统、指示单元、故障检测单元和输出装置；所述输入装置的输出端与所述前级功率放大单元的输入端连接，所述前级功率放大单元的输出端与所述功率分配器的输入端连接，所述功率分配器的输出端与所述后级功率放大单元的输入端连接，所述后级功率放大单元的输出端与所述耦合单元的输入端连接，所述耦合单元的输出端与所述天线单元的输入端连接，所述天线单元的输出端与所述输出装置的输入端连接；所述单片机分别与所述散热系统、指示单元和故障检测单元连接。

优选的，所述前级功率放大单元包括前级信号输入接口、增益补偿电路、前级第一功放器、前级第二功放器、第一隔离器、前级第三功放器、第二隔离器、可调衰减器和前级信号输出接口；其中，输入装置的输出端、前级信号输入接口、增益补偿电路、前级第一功放器、前级第二功放器、第一隔离器、前级第三功放器、第二隔离器、可调衰减器、前级信号输出接口、功率分配器的输入端依次连接。

优选的，所述后级功率放大单元包括后级信号输入接口、后级第一功放器、配相四路功率分配器、后级第二功放器、后级第三功放器、后级第四功放器、后级第五功放器和后级信号输出接口；其中，功率分配器的输出端、后级信号输入接口、后级第一功放器、配相四路功率分配器的输入端依次连接，所述配相四路功率分配器的输出端分别与所述后级第二功放器的输入端、后级第三功放器的输入端、后级第四功放器的输入端和后级第五功放器的输入端连接，所述后级第二功放器的输出端、后级第三功放器的输出端、后级第四功放器的输出端和后级第五功放器的输出端分别与所述后级信号输出接口连接。

优选的，还包括供电电源，所述供电电源用于给所述输入装置、前级功率放大单元、功率分配器、后级功率放大单元、耦合单元、天线单元、单片机、散热系统、指示单元、故障检测单元和输出装置供电。

优选的，所述供电电源采用电压为24V的直流电源或电压为48V的直流电源。

优选的，所述散热系统采用特种风机和/或散热器。

优选的，所述耦合单元包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器，所述后级第二功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第一耦合器的输入端连接，所述后级第三功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第二耦合器的输入端连接，所述后级第四功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第三耦合器的输入端连接，所述后级第五功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第四耦合器的输入端连接。

优选的，所述天线单元包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，所述第一耦合器的输出端与所述第一天线的输入端连接，所述第二耦合器的输出端与所述第二天线的输入端连接，所述第三耦合器的输出端与所述第三天线的输入端连接，所述第四耦合器的输出端与所述第四天线的输入端连接。

优选的，所述故障检测单元分别安装在所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端和第四天线的输出端，用于检测所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端和第四天线的输出端的输出信号是否正常；当所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端或第四天线的输出端的输出信号异常时，所述单片机控制所述指示单元动作。

本实用新型的有益技术效果是：(1)本实用新型结构简单，易于实现。

(2)采用空间功率合成技术的固态功率放大器，功率损耗低，尺寸小，重量轻。

(3)设有散热系统，适应高温或低温等恶劣环境。

(4)故障检测单元和指示单元可快速地反应出本实用新型的正常工作情况及故障情况，便于工作人员故障维护。

附图说明

图1显示为本实用新型的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

一种固态功率放大器，包括输入装置、前级功率放大单元、功率分配器、后级功率放大单元、耦合单元、天线单元、单片机、散热系统、指示单元、故障检测单元和输出装置；所述输入装置的输出端与所述前级功率放大单元的输入端连接，所述前级功率放大单元的输出端与所述功率分配器的输入端连接，所述功率分配器的输出端与所述后级功率放大单元的输入端连接，所述后级功率放大单元的输出端与所述耦合单元的输入端连接，所述耦合单元的输出端与所述天线单元的输入端连接，所述天线单元的输出端与所述输出装置的输入端连接；所述单片机分别与所述散热系统、指示单元和故障检测单元连接。

优选的，所述前级功率放大单元包括前级信号输入接口、增益补偿电路、前级第一功放器、前级第二功放器、第一隔离器、前级第三功放器、第二隔离器、可调衰减器和前级信号输出接口；其中，输入装置的输出端、前级信号输入接口、增益补偿电路、前级第一功放器、前级第二功放器、第一隔离器、前级第三功放器、第二隔离器、可调衰减器、前级信号输出接口、功率分配器的输入端依次连接。

在上述方案中，输入信号经过前级信号输入接口输送至增益补偿电路，然后在前级第一功放器进行第一次放大，经过第一次放大后在前级第二功放器中进行第二次放大，然后经过第一隔离器之后输送至前级第三功放器进行第三次放大，再经过第二隔离器输送至可调衰减器，最后经过前级信号输出接口输送至功率分配器的输入端。

优选的，所述后级功率放大单元包括后级信号输入接口、后级第一功放器、配相四路功率分配器、后级第二功放器、后级第三功放器、后级第四功放器、后级第五功放器和后级信号输出接口；其中，功率分配器的输出端、后级信号输入接口、后级第一功放器、配相四路功率分配器的输入端依次连接，所述配相四路功率分配器的输出端分别与所述后级第二功放器的输入端、后级第三功放器的输入端、后级第四功放器的输入端和后级第五功放器的输入端连接，所述后级第二功放器的输出端、后级第三功放器的输出端、后级第四功放器的输出端和后级第五功放器的输出端分别与所述后级信号输出接口连接。

在上述方案中，功率分配器输出的信号经过后级信号输入接口输送至后级第一功放器，然后由配相四路功率分配器分配到后级第二功放器、后级第三功放器、后级第四功放器和后级第五功放器，最后由后级信号输出接口输出。

优选的，还包括供电电源，所述供电电源用于给所述输入装置、前级功率放大单元、功率分配器、后级功率放大单元、耦合单元、天线单元、单片机、散热系统、指示单元、故障检测单元和输出装置供电。

优选的，所述供电电源采用电压为24V的直流电源或电压为48V的直流电源。

优选的，所述散热系统采用特种风机和/或散热器。

在上述方案中，在固态功率放大器上安装温度传感器，由温度传感器实时采集固态功率放大器的温度数据并发送至单片机处，单片机将该实时的温度数据与预设的温度阈值进行比较，当该实时的温度数据达到预设的温度阈值时，单片机控制散热系统动作，如：驱动特种风机转动或驱动散热器动作等。

优选的，所述耦合单元包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器，所述后级第二功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第一耦合器的输入端连接，所述后级第三功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第二耦合器的输入端连接，所述后级第四功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第三耦合器的输入端连接，所述后级第五功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第四耦合器的输入端连接。

优选的，所述天线单元包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，所述第一耦合器的输出端与所述第一天线的输入端连接，所述第二耦合器的输出端与所述第二天线的输入端连接，所述第三耦合器的输出端与所述第三天线的输入端连接，所述第四耦合器的输出端与所述第四天线的输入端连接。

在上述方案中，信号经过功率放大后，被耦合器耦合到对应的天线处，由天线发射出去，通过空中波速同步，将每一个发出的信号相干叠加从而产生大功率输出，最终由输出装置输出。这种合成方式避免了“成对”合成结构的多级合成，也避免了电路板微波损耗，从而极大的降低了功率损耗，提高了功放效率，为减小尺寸、降低重量、提高稳定性和可靠性。

优选的，所述故障检测单元分别安装在所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端和第四天线的输出端，用于检测所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端和第四天线的输出端的输出信号是否正常；当所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端或第四天线的输出端的输出信号异常时，所述单片机控制所述指示单元动作，对相应的故障部分进行指示。

在上述方案中，故障检测单元和指示单元可快速地反应出本实用新型的正常工作情况及故障情况，便于工作人员故障维护。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种固态功率放大器，其特征在于，包括输入装置、前级功率放大单元、功率分配器、后级功率放大单元、耦合单元、天线单元、单片机、散热系统、指示单元、故障检测单元和输出装置；所述输入装置的输出端与所述前级功率放大单元的输入端连接，所述前级功率放大单元的输出端与所述功率分配器的输入端连接，所述功率分配器的输出端与所述后级功率放大单元的输入端连接，所述后级功率放大单元的输出端与所述耦合单元的输入端连接，所述耦合单元的输出端与所述天线单元的输入端连接，所述天线单元的输出端与所述输出装置的输入端连接；所述单片机分别与所述散热系统、指示单元和故障检测单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种固态功率放大器，其特征在于，所述前级功率放大单元包括前级信号输入接口、增益补偿电路、前级第一功放器、前级第二功放器、第一隔离器、前级第三功放器、第二隔离器、可调衰减器和前级信号输出接口；其中，输入装置的输出端、前级信号输入接口、增益补偿电路、前级第一功放器、前级第二功放器、第一隔离器、前级第三功放器、第二隔离器、可调衰减器、前级信号输出接口、功率分配器的输入端依次连接。

3.根据权利要求1所述的一种固态功率放大器，其特征在于，所述后级功率放大单元包括后级信号输入接口、后级第一功放器、配相四路功率分配器、后级第二功放器、后级第三功放器、后级第四功放器、后级第五功放器和后级信号输出接口；其中，功率分配器的输出端、后级信号输入接口、后级第一功放器、配相四路功率分配器的输入端依次连接，所述配相四路功率分配器的输出端分别与所述后级第二功放器的输入端、后级第三功放器的输入端、后级第四功放器的输入端和后级第五功放器的输入端连接，所述后级第二功放器的输出端、后级第三功放器的输出端、后级第四功放器的输出端和后级第五功放器的输出端分别与所述后级信号输出接口连接。

4.根据权利要求1所述的一种固态功率放大器，其特征在于，还包括供电电源，所述供电电源用于给所述输入装置、前级功率放大单元、功率分配器、后级功率放大单元、耦合单元、天线单元、单片机、散热系统、指示单元、故障检测单元和输出装置供电。

5.根据权利要求4所述的一种固态功率放大器，其特征在于，所述供电电源采用电压为24V的直流电源或电压为48V的直流电源。

6.根据权利要求1所述的一种固态功率放大器，其特征在于，所述散热系统采用特种风机和/或散热器。

7.根据权利要求3所述的一种固态功率放大器，其特征在于，所述耦合单元包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器，所述后级第二功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第一耦合器的输入端连接，所述后级第三功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第二耦合器的输入端连接，所述后级第四功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第三耦合器的输入端连接，所述后级第五功放器的输出端通过所述后级信号输出接口与所述第四耦合器的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的一种固态功率放大器，其特征在于，所述天线单元包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，所述第一耦合器的输出端与所述第一天线的输入端连接，所述第二耦合器的输出端与所述第二天线的输入端连接，所述第三耦合器的输出端与所述第三天线的输入端连接，所述第四耦合器的输出端与所述第四天线的输入端连接。

9.根据权利要求8所述的一种固态功率放大器，其特征在于，所述故障检测单元分别安装在所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端和第四天线的输出端，用于检测所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端和第四天线的输出端的输出信号是否正常；当所述第一天线的输出端、第二天线的输出端、第三天线的输出端或第四天线的输出端的输出信号异常时，所述单片机控制所述指示单元动作。