CN210243824U - 一种用于雷达发射机的功放设备 - Google Patents

Abstract

一种用于雷达发射机的功放设备，包括机壳、功率放大链路、电源模块和控保系统，功率放大链路、电源模块和控保系统设置在机壳内，电源模块用于给功率放大链路和控保系统供电，控保系统与电源模块即功率放大链路双向连接，控保系统用于采集电源模块和功率放大链路的电压电流功率及温度信息，与预设阈值进行逻辑判断，根据判断结果输出控制信号给电源模块和功率放大链路。本实用新型电路稳定可靠，结构简单，接口统一，故障定位准确。

Description

一种用于雷达发射机的功放设备

技术领域

本实用新型属于雷达设备技术领域，涉及雷达固态发射机，为一种用于雷达发射机的功放设备。

背景技术

目前的雷达固态发射机都是由多个功放模块合成输出，为了达到较好的合成功率，需对每个功放模块的相位和功率有一定的要求，而在功放模块使用过程中会出现模块故障现象。以往的产品主要存在未能精确定位故障单元，保护电路复杂分散，输入输出接口不统一等问题，客户使用时不能准确的知悉故障，特别是在多路大功率功放模块合成时，故障寻找较为困难，因此需要一种功放模块，在合成功率后能对每一路功放模块的状态进行监测，实现故障的精确定位。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高可靠大功率功放模块，能对功放模块的状态进行监测，在雷达固态发射机的功放模块合成输出中，及时对可能出现的故障进行定位和预警。

本实用新型的技术方案为：一种用于雷达发射机的功放设备，包括机壳、功率放大链路、电源模块和控保系统，功率放大链路、电源模块和控保系统设置在机壳内，电源模块用于给功率放大链路和控保系统供电，控保系统与电源模块及功率放大链路双向连接，控保系统用于采集电源模块和功率放大链路的电压电流功率及温度信息，与预设阈值进行逻辑判断，根据判断结果输出控制信号给电源模块和功率放大链路；机壳上设有射频功率耦合输出接口、通讯接口及射频接口，射频接口连接功率放大链路的输入端，射频功率耦合输出接口连接功率放大链路的输出端，控保系统通过通讯接口连接雷达或上位机。

作为优选方式，功率放大链路包括一只前级放大器、四只末级功率放大器、一对功率分配器功率合成器、双定向耦合器以及栅极、漏极调制电路，射频输入信号经前级放大器、功率分配器、末级功率放大器、功率合成器、双定向耦合器输出，控保电路分别输出TTL电平信号给前级放大器和末级功率放大器，其中输出至末级功率放大器的信号经栅极、漏极调制电路后再输入末级功率放大器。

作为优选方式，控保系统包括数据采集电路和逻辑判断芯片，数据采集电路包括电压采集电路、电流采集电路、功率采集电路和温度采集电路，电压采集电路为并联在电源模块输出端的分压电阻；电流采集电路为串联在电源模块输出端的电阻；功率采集电路从功率放大链路的双定向耦合器正向及反向耦合端采样射频输出功率的正向功率和反向功率，模数转换后输出；温度采集电路通过温度传感器采集末级功率放大器的法兰温度和机壳温度；数据采集电路的输出输入逻辑判断芯片。

进一步的，所述逻辑判断芯片为FPGA芯片。

雷达固态发射机都是由多个功放模块合成输出，本实用新型的功放设备通过控保设备能够实现自身的状态监测，并将状态信息传输给雷达或上位机，进而能够实现雷达固态发射机中各个功放模块的监测，可用于雷达或上位机对功放模块故障的定位和预警工作，本实用新型通过通讯接口和上位机或雷达连接，将功放状态实时显示，这样为雷达固态发射机的高可靠正常使用提供保障。本实用新型电路稳定可靠，结构简单，接口统一。

附图说明

图1是本实用新型电路组成原理框图。

图2是本实用新型的控保系统的电路图。

图3是本实用新型的功率放大链路系统的电路框图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种高可靠大功率功放模块。如图1所示，包括机壳、功率放大链路、电源模块和控保系统，功率放大链路、电源模块和控保系统设置在机壳内，电源模块用于给功率放大链路和控保系统供电，控保系统与电源模块及功率放大链路双向连接，控保系统用于采集电源模块和功率放大链路的电压电流功率及温度信息，与预设阈值进行逻辑判断，根据判断结果输出控制信号给电源模块和功率放大链路；机壳上设有射频功率耦合输出接口、通讯接口及射频接口，射频接口连接功率放大链路的输入端，射频功率耦合输出接口连接功率放大链路的输出端，控保系统通过通讯接口连接雷达或上位机。

本实用新型具有高可靠性，模拟采样数字输出，根据采集的参数与阈值比较，从而实现故障自诊断保护，效率、温度等状态通讯输出，便于上位机进行故障定位。本实用新型采用模块化设计，体积小，重量轻，安装定位方便，可配合上位机完成脉冲状态、入射功率、反射功率、晶体管温度、壳体散热输入时温度、壳体散热输出时温度、供电电压、晶体管偏压等工作参数的显示功能，根据控保系统采集的参数，通过参数逻辑判断可实现包括过脉冲宽度、过工作比、入射功率欠功率、驻波保护、供电过压、偏压过压、供电过流等故障，并通过通讯接口进行通讯，便于可靠性分析，对于故障等情况自适应调整，如出现过工作比故障状态时，限制脉冲宽度，使其不超过最大工作比，提高功率模块的可靠性。

下面说明本实用新型的实施。

外部输入直流经过壳体上的接插件将直流输入至电源模块，电源模块将所需电源供给功率放大链路系统和控保系统，控保系统同时监测电源模块状态，判断供电正常后，控保系统接收上位机或雷达给出的指令，并判断雷达总体给出的同步脉冲工作比和脉冲度，如同步脉冲信号有输出，且脉冲宽度和工作比没有超出规定值，则将同步信号变换成功率放大链路的前级放大器及末级放大器所需的预调制电压脉冲波形，发送给功率放大链路。其中，功率放大链路如图3所示，包括一只前级放大器、四只末级功率放大器、一对功率分配器功率合成器、双定向耦合器以及栅极、漏极调制电路，射频输入信号经前级放大器、功率分配器、末级功率放大器、功率合成器、双定向耦合器输出，控保电路分别输出TTL电平信号给前级放大器和末级功率放大器，其中输出至末级功率放大器的信号经栅极、漏极调制电路后再输入末级功率放大器。当外部输入射频信号时，通过功率放大链路系统将射频信号进行功率放大输出。

控保系统是整个设备的核心部分，它通过数据采集，从而可以定性的确认设备的工作状态，部分电路如图2所示，图中检测信号表示采集的信号，如电压、电流等模拟信号的输入，测试信号是其对应的基准信号输入，即设定的阈值，反射信号是指从功率采样模块输出回波信号，用于反射保护的信号。

数据采集分为电压、电流、功率及温度等部分。电压是从电源供电输出端并联回路中采集，通过高精密电阻的分压获得，电流则是通过电源串联回路采集，电压和电流的采集经过模数转换送至控保系统，电压和电流的采集是判断电源工作是否正常的主要依据，通过设定电压和电流门限，可以很好的保护电源及末级功率放大器；功率采集分为正向功率和反向功率，双定向耦合器接入功率合成器之后，从双定向耦合器正向、反向耦合端可采样射频输出功率的正向功率，反向功率，再经过功率采样模块送出数字通讯信号给控保系统，采集功率读数值送至雷达主控台或软件显示，可以直观反映功率放大链路的工作是否正常，同时可以用于欠功率和反射功率过大保护等措施，防止出现输出驻波变坏而影响末级功率放大器的工作状态；温度采集采用温度传感器，采集末级功率放大器的法兰温度和整机的壳体温度，采集的温度以数字通讯信号方式传输至控保系统，用于温度显示和保护，功率放大器法兰温度反映出功率管的功耗及效率，壳体温度用于判断整机散热是否满足设备最大的功耗散热要求。

控保系统通过以上信号采集，后经过FPGA等逻辑判断，将整机的各种状态传送至上位机或雷达总体。在控保系统中对末级功率放大器每路进行温度监测，温度信息传输给控保系统时，其数据地址即反映了每只功放管的位置信息，在多路使用时可实时定位功放状态，提前发现不稳定因素，对重要器件如末级功率管等进行健康管理，从而提高大功率功放模块的可靠性。

本实用新型在应用时可实现相控阵天线上的各功放模块参数的检测，灵活自检，对老化后的器件，特别是功率管能够做到提前预知其工作状态，从而可以实现健康管理的目的，有利于雷达大功率功放模块的可靠性提高。

Claims (4)

1.一种用于雷达发射机的功放设备，其特征是包括机壳、功率放大链路、电源模块和控保系统，功率放大链路、电源模块和控保系统设置在机壳内，电源模块用于给功率放大链路和控保系统供电，控保系统与电源模块及功率放大链路双向连接，控保系统用于采集电源模块和功率放大链路的电压电流功率及温度信息，与预设阈值进行逻辑判断，根据判断结果输出控制信号给电源模块和功率放大链路；机壳上设有射频功率耦合输出接口、通讯接口及射频接口，射频接口连接功率放大链路的输入端，射频功率耦合输出接口连接功率放大链路的输出端，控保系统通过通讯接口连接雷达或上位机。

2.据权利要求1所述的一种用于雷达发射机的功放设备，其特征是功率放大链路包括一只前级放大器、四只末级功率放大器、一对功率分配器功率合成器、双定向耦合器以及栅极、漏极调制电路。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于雷达发射机的功放设备，其特征是控保系统包括数据采集电路和逻辑判断芯片，数据采集电路包括电压采集电路、电流采集电路、功率采集电路和温度采集电路，电压采集电路为并联在电源模块输出端的分压电阻；电流采集电路为串联在电源模块输出端的电阻；功率采集电路从功率放大链路的双定向耦合器正向及反向耦合端采样射频输出功率的正向功率和反向功率，模数转换后输出；温度采集电路通过温度传感器采集末级功率放大器的法兰温度和机壳温度；数据采集电路的输出输入逻辑判断芯片。

4.根据权利要求3所述的一种用于雷达发射机的功放设备，其特征是所述逻辑判断芯片为FPGA芯片。

Images