CN211457091U - C波段脉冲功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种C波段脉冲功率放大器，包括控制电路和依次连接的锁相点频频率源电路、谐波抑制滤波器电路、微波开关电路、前级放大电路、激励放大器电路以及推动功率放大器电路；控制电路内部还设置有脉冲电路，脉冲电路的输出端连接微波开关电路的控制输入端，还包括三功分器微带电路、三路末级放大器、三路合成器微带电路、隔离器和检波电路，与现有技术相比，本实用新型具有体积小、耗电流低、功能多，可靠性高及输出功率大等特点，适用于各种无线电高度探测，具有平均电流小，功能集成度高的优点，可广泛应用于飞机、雷达、车载等无线电装备中。

Description

C波段脉冲功率放大器

技术领域

本实用新型涉及一种C波段脉冲功率放大器。

背景技术

现有同类技术主要表现在体积大、功耗大、功能简单，满足不了需求方的要求，同类收发组件大致流程由：发射由外部射频信号送入放大器进行小信号信号放大到一定功率后再送入激励级放大，再送入末级功放进行功率放大到规定的功率，经隔离器后由天线发射输出；一般的发射组件只有简单的功能组合，体积大，效率低，功能单一，很难满足系统的整体要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种C波段脉冲功率放大器，能够适用于脉冲体制无线电高度表的发射前端。

本实用新型所采用的技术方案如下：

C波段脉冲功率放大器，包括控制电路和依次连接的锁相点频频率源电路、谐波抑制滤波器电路、微波开关电路、前级放大电路、激励放大器电路以及推动功率放大器电路；所述控制电路内部还设置有脉冲电路，脉冲电路的输出端连接微波开关电路的控制输入端；还包括三功分器微带电路、三路末级放大器、三路合成器微带电路、隔离器和检波电路；所述控制电路还有多个控制信号输出端，相应与锁相点频频率源电路、前级放大电路、激励放大器电路、推动功率放大器电路、三功分器微带电路以及检波电路的控制信号输入端连接；所述微波开关电路输出微波信号，送入前级放大电路进行信号放大，再经激励放大器进一步放大输出后送入推动功率放大器电路输出足够的推动功率，经三功分器微带电路功分，送入三路末级放大器进行末级功率放大至要求的功率，再由三合成器微带电路进行功率合成，送入隔离器输出经转换接口由外部天线发射输出；所述检波电路设置于三合成器微带电路的输出端。

进一步的，所述检波电路包括检波二极管和比较放大器组成，由定向耦合器在三合成器微带电路的输出端耦合小信号检波后经运放整形输出。

进一步的，所述控制电路由电源三端稳压电路、脉冲驱动器、反相器、双非可重触发单稳态电路及Power MOSFET开关、与非门电路及负压保护电路组成。

进一步的，所述电源三端稳压电路由外部输入±15V和+12V直流电压，稳压输出±5V直流电压。

进一步的，所述脉冲电路由脉冲电源和脉冲控制电路组成，脉冲电源由外部送入TTL高电平，在脉冲控制电路的调节下实现对微波开关电路3的脉冲供电，其中TTL高电平表示为关断微波信号，TTL低电平表示为打开微波信号。

进一步的，所述控制电路内采用大容量的储能电容及高速MOSFET驱动器和MOSFET功率开关，以保证微波通道供电开/关时间的要求。

进一步的，所述微波通道供电开/关时间的要求为：微波通道供电反应时间在150ns以内，加脉冲开关信号后，检波出的上升时间和下降时间反应速度在15ns以内。

进一步的，所述激励放大器电路、推动功率放大器电路和三路末级放大器均为CaAs FET的内匹配功率放大模块。

进一步的，所述激励放大器电路、推动功率放大器电路和三路末级放大器分别采用M/A-COM公司的APGM0029、富士通的FLM4450-8F和 FLM4450-45F。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

我们采用漏级电源电压脉冲调制进行控制，在输入脉冲前较短时间加上漏级电压，在关断脉冲后较短时间也去掉漏级电压，能够降低功耗、减少散热的目的。

脉冲调制器工作于宽、窄两种脉宽，可通过高低电平进行快速切换，当目标较远时可使发射机工作在宽脉冲状态，增大作用距离，而目标较近时可工作在窄脉冲状态，提高分辨率，并且输出脉冲宽度可调。

与现有技术相比，本实用新型具有体积小、耗电流低、功能多，可靠性高及输出功率大等特点，适用于各种无线电高度探测，具有平均电流小，功能集成度高的优点，可广泛应用于飞机、雷达、车载等无线电装备中。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的连接框图；

图2为本实用新型的微波通道及控制电路框图；

其中附图标号含义：

1-锁相点频频率源电路，2-谐波抑制滤波器电路，3-微波开关电路，4-前级放大电路，5-激励放大器电路，6-推动功率放大器电路，7-三功分器微带电路，8-三路末级放大器，9-三路合成器微带电路，10-隔离器，11-检波电路，12-控制电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

本实用新型所解决的技术问题是提供一种适用于脉冲体制无线电高度表的发射前端，具有高可靠性、高功率、低功耗、可连续供电，器件组成少、体积小，具有输出脉冲宽度可调、功耗小的C波段脉冲功率放大器。

本实用新型采取的技术方案如下：

C波段脉冲功率放大器作为高度表的核心部件之一，主要产生大功率的射频发射信号，同时提供测高基准信号。它主要由频率综合器、高速PIN开关、脉冲控制电路，电源控制电路和脉冲功率放大器等部分组成。

C波段发射组件采用频率综合器加脉冲功放的形式产生射频发射信号，脉冲功率为100W。脉冲功放采用功率合成的方式，加电压时采用漏级电源电压脉冲调制，实现了大幅度降低功耗的目的，延长了器件寿命。

C波段发射组件采用频率综合器为信号源，正负温下输出频率稳定，输出功率为大于13dBm。脉冲功率放大器采用4级放大的形式，第一级是小信号放大，该级的主要功能是把射频小信号进行初步的放大，不要求非常大的输出功率。

第二、第三、第四级放大模块采用了M/A-COM公司的APGM0029，富士通的FLM4450-8F和FLM4450-45F，它们都是CAASFET的内匹配功率放大模块。

第二至第四级功放模块都为大功率模块，输入输出功率很高，相应的，工作电流大，功耗高。因此，出于降低功耗、减少散热的目的，需要在输入脉冲不存在时关断功放模块。

我们采用漏级电源电压脉冲调制进行控制，在输入脉冲前较短时间才加上漏级电压，在关断脉冲后较短时间也去掉漏级电压。

脉冲调制器工作于宽、窄两种脉宽，可通过高低电平进行快速切换，当目标较远时可使发射机工作在宽脉冲状态，增大作用距离，而目标较近时可工作在窄脉冲状态，提高分辨率。

与现有技术相比，本实用新型具有体积小、耗电流低、功能多，可靠性高及输出功率大等特点，适用于各种无线电高度探测，具有平均电流小，功能集成度高等优点，可广泛应用于飞机、雷达、车载等无线电装备中。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

图1为本实用新型的连接框图；图2为本实用新型的微波通道及控制电路框图；如图1、图2所示：本实用新型包括产生点频信号源的锁相点频频率源电路1、谐波抑制滤波器电路2、微波开关电路3、前级放大电路4、激励放大器电路5、推动功率放大器电路6、三功分器微带电路7、三路末级放大器8、三路合成器微带电路9、隔离器10、检波电路11、控制电路12。

其中由内部产生点频信号源的锁相点频频率源电路1产生的微波信号经过谐波抑制滤波器电路2的低通滤波器滤波输出，由控制电路10内部的脉冲电路控制后，由微波开关电路3完成微波信号控制输出后，送入前级放大电路4进行信号放大，再经激励放大器5进一步放大输出后送入推动功率放大器电路6输出足够的推动功率，经三功分器微带电路7功分，送入三路末级放大器8进行末级功率放大至要求的功率，再由三合成器微带电路9进行功率合成，送入大功率隔离器10输出经转换接口由外部天线发射输出，见图2。

检波电路11由检波二极管和比较放大器组成，由定向耦合器在功放输出端耦合小信号检波后经运放整形输出，完成发射组件状态检测功能。

控制电路12由电源三端稳压电路、脉冲驱动器、反相器、双非可重触发单稳态电路及Power MOSFET开关、与非门电路及负压保护电路等组成。

三端稳压电路由外部输入±15V和+12V直流电压，经过三端稳压器稳压输出±5V等直流电压，满足模块供电要求。

控制电路12内部脉冲电源和脉冲控制电路由脉冲驱动器、反相器、双非可重触发单稳态电路及Power MOSFET开关、与非门电路、负压保护电路及大储能电容电路完成，脉冲电源工作方式为外部送入TTL高电平，通过脉冲驱动器后打开Power MOSFET开关，闭合电源，完成微波放大器的脉冲供电。

控制微波开关的脉冲控制电路由与非门电路、双非可重触发单稳态电路及反相器电路组成；外部TTL高电平进来由与非门电路、双非可重触发单稳态电路及反相器处理后完成脉冲信号输出，再送入微波开关电路3，完成微波脉冲信号；外部产生的TTL高电平表示为关断微波信号，TTL低电平表示为打开微波信号，见图2。

控制电路12内采用大容量的储能电容及高速MOSFET驱动器和 MOSFET功率开关，保证了对电源对微波通道放大器供电开/关时间的要求，微波通道供电反应时间在150ns以内，加脉冲开关信号后，检波出的上升时间和下降时间反应速度在15ns以内。

外部控制的H/L高低电平(+SV为H，0V为L)，控制双非可重触发单稳态电路的工作状态，完成脉冲的宽/窄脉冲输出，使发射组件的平均功率满足两组状态输出。

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，完成微波通道的各个功率放大管供电工作；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；当微波通道供电正常后，控制微波开关电路3的脉冲工作，完成发射组件的锁相环点频频率源1的控制输出时间，使输出达到实际工作值，完成整个发射信道的工作，原理图见图2。

当脉冲电源正常输入后，高速MOSFET驱动器工作电压正常，输入信号进行系统工作；当电源由缺少正常工作条件电压而不能正常工作，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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.C波段脉冲功率放大器，包括控制电路(12)和依次连接的锁相点频频率源电路(1)、谐波抑制滤波器电路(2)、微波开关电路(3)、前级放大电路(4)、激励放大器电路(5)以及推动功率放大器电路(6)；所述控制电路(12)内部还设置有脉冲电路，脉冲电路的输出端连接微波开关电路(3)的控制输入端；其特征在于：

还包括三功分器微带电路(7)、三路末级放大器(8)、三路合成器微带电路(9)、隔离器(10)和检波电路(11)；所述控制电路还有多个控制信号输出端，相应与锁相点频频率源电路(1)、前级放大电路(4)、激励放大器电路(5)、推动功率放大器电路(6)、三功分器微带电路(7)以及检波电路(11)的控制信号输入端连接；所述微波开关电路(3)输出微波信号，送入前级放大电路(4)进行信号放大，再经激励放大器电路(5)进一步放大输出后送入推动功率放大器电路(6)输出足够的推动功率，经三功分器微带电路(7)功分，送入三路末级放大器(8)进行末级功率放大至要求的功率，再由三合成器微带电路(9)进行功率合成，送入隔离器(10)输出经转换接口由外部天线发射输出；所述检波电路(11)设置于三合成器微带电路(9)的输出端。

2.根据权利要求1所述的C波段脉冲功率放大器，其特征在于：所述检波电路(11)包括检波二极管和比较放大器组成，由定向耦合器在三合成器微带电路(9)的输出端耦合小信号检波后经运放整形输出。

3.根据权利要求1所述的C波段脉冲功率放大器，其特征在于：所述控制电路(12)由电源三端稳压电路、脉冲驱动器、反相器、双非可重触发单稳态电路及Power MOSFET开关、与非门电路及负压保护电路组成。

4.根据权利要求3所述的C波段脉冲功率放大器，其特征在于：所述电源三端稳压电路由外部输入±15V和+12V直流电压，稳压输出±5V直流电压。

5.根据权利要求3所述的C波段脉冲功率放大器，其特征在于：所述脉冲电路由脉冲电源和脉冲控制电路组成，脉冲电源由外部送入TTL高电平，在脉冲控制电路的调节下实现对微波开关电路(3)的脉冲供电，其中TTL 高电平表示为关断微波信号，TTL低电平表示为打开微波信号。

6.根据权利要求3所述的C波段脉冲功率放大器，其特征在于：所述控制电路(12)内采用大容量的储能电容及高速MOSFET驱动器和MOSFET功率开关，以保证微波通道供电开/关时间的要求。

7.根据权利要求3所述的C波段脉冲功率放大器，其特征在于：所述微波通道供电开/关时间的要求为：微波通道供电反应时间在150ns以内，加脉冲开关信号后，检波出的上升时间和下降时间反应速度在15ns以内。

8.根据权利要求1所述的C波段脉冲功率放大器，其特征在于：所述激励放大器电路(5)、推动功率放大器电路(6)和三路末级放大器(8)均为CaAs FET的内匹配功率放大模块。

9.根据权利要求7所述的C波段脉冲功率放大器，其特征在于：所述激励放大器电路(5)、推动功率放大器电路(6)和三路末级放大器(8)分别采用M/A-COM公司的APGM0029、富士通的FLM4450-8F和FLM4450-45F。

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