RU2343625C1 - Solid-state amplifier of x-range power - Google Patents
Solid-state amplifier of x-range power Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343625C1 RU2343625C1 RU2007122043/09A RU2007122043A RU2343625C1 RU 2343625 C1 RU2343625 C1 RU 2343625C1 RU 2007122043/09 A RU2007122043/09 A RU 2007122043/09A RU 2007122043 A RU2007122043 A RU 2007122043A RU 2343625 C1 RU2343625 C1 RU 2343625C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave amplifiers
- amplifier
- microwave
- outputs
- amplifiers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Microwave Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к технике полупроводниковых устройств и может быть использовано в радиопередающих устройствах сверхвысоких частот.The proposed technical solution relates to the technique of semiconductor devices and can be used in microwave transmitting devices.
Известен микрополосковый усилитель мощности в двух плоскостях (патент US №6525610, Н03F 3/60), содержащий входной регулятор фазы, согласующее устройство, предварительный усилитель, микрополосковый делитель 1/N, N усилителей, микрополосковый сумматор N/1, выходной регулятор фазы. Недостатками такого усилителя являются значительные потери мощности, обусловленные применением микрополоскового сумматора мощности, а также необходимость регулировки фазы не только во входной, но и в выходной цепи.Known microstrip power amplifier in two planes (US patent No. 6525610,
Известно устройство для усиления высокочастотных сигналов в сверхширокой полосе частот (свидетельство на полезную модель RU №4029, Н03F 3/58). Известное устройство содержит входную и выходную линии с включенными между ними усилительными элементами, делителями напряжения, конденсаторами и индуктивностью с N-активными элементами, включенными параллельно в точках входной и выходной линий, причем каждый активный элемент состоит из двух транзисторов.A device for amplifying high-frequency signals in an ultra-wide frequency band is known (certificate for utility model RU No. 4029,
Недостатком такого устройства является включение усилителей без СВЧ-развязки между каскадами, что не позволяет проводить независимую регулировку фазы в каждом отдельно взятом каскаде.The disadvantage of this device is the inclusion of amplifiers without microwave isolation between the cascades, which does not allow for independent phase adjustment in each individual cascade.
Известен также GaAs усилитель К-диапазона с выходной мощностью 8,2 Вт (IEE Trans on Microwave Theory and Techniques, v MTT-32, no. 3 march 1984, 317-324).Also known is a GaAs K-band amplifier with an output power of 8.2 W (IEE Trans on Microwave Theory and Techniques, v MTT-32, no. 3 march 1984, 317-324).
Известное устройство по своему назначению и технической сущности является наиболее близким к предлагаемому техническому решению и поэтому выбрано за прототип.The known device for its purpose and technical essence is the closest to the proposed technical solution and therefore is selected as a prototype.
Устройство, выбранное за прототип, представляет собой усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, соединенный через вентиль и волноводно-полосковый переход с входом микрополоскового делителя, передающего мощность на N усилителей, выходы которых подключены через волноводно-полосковый переход (ВПП) к входу микрополоскового сумматора. Корректировка фазы осуществляется в волноводном тракте каждого из N усилителей путем подбора диэлектрических пластин.The device selected for the prototype is a power amplifier containing a pre-amplifier connected through a valve and a waveguide-stripe junction with the input of a microstrip divider transmitting power to N amplifiers whose outputs are connected through a waveguide-stripe junction (runway) to the input of the microstrip adder. Phase correction is carried out in the waveguide path of each of the N amplifiers by selecting dielectric plates.
К недостаткам прототипа относятся:The disadvantages of the prototype include:
1. Потери мощности на выходе устройства в связи с применением микрополосковых сумматоров.1. Power loss at the output of the device due to the use of microstrip adders.
2. Необходимость подбора идентичных усилителей в комплект (отсутствие взаимозаменяемости в составе усилителя мощности).2. The need to select identical amplifiers in the kit (lack of interchangeability in the power amplifier).
3. Недостаточный уровень развязки сигнала в плечах микрополоскового сумматора по сравнению с волноводным сумматором.3. The insufficient level of signal isolation in the arms of the microstrip adder compared to the waveguide adder.
Целью предлагаемого технического решения является минимизация потерь выходной мощности усилителя мощности, исключение зависимости выходной мощности усилителя мощности от начальной разности фаз между усилителями при одновременном улучшении массогабаритных характеристик и осуществлении механической развязки при сборке усилителя за счет применения жестких кабелей на выходе микрополоскового делителя.The purpose of the proposed technical solution is to minimize the loss of the output power of the power amplifier, eliminating the dependence of the output power of the power amplifier on the initial phase difference between the amplifiers while improving the overall dimensions and performing mechanical isolation during the assembly of the amplifier through the use of hard cables at the output of the microstrip divider.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем предварительный усилитель, подключенный к микрополосковому делителю мощности, n выходов которого соединены с входами N СВЧ-усилителей, выходы СВЧ-усилителей подключены к N-канальному сумматору, к управляющему входу предварительного усилителя и к управляющему входу каждого из N СВЧ-усилителей от распределителя модулирующих импульсов подводится напряжение питания и управляющий сигнал, N-канальный сумматор выполнен в виде N волноводных ТЕМ-мостов с соответствующими входами, соединенными с выходами N СВЧ-усилителей непосредственно коаксиально-волноводными переходами, а его выход через волноводный фланец подключен к детекторной головке. Микрополосковый делитель мощности дополнительно содержит элементы коррекции фазы сигнала в каждом канале и связан с входами N СВЧ-усилителей жесткими кабелями, обеспечивающими механическую развязку конструкции с фиксированными в пространстве точками входа N-канального сумматора. При этом корпусы N СВЧ-усилителей, являющиеся несущими элементами каркаса, связаны разборными планками в прямоугольную рамочную конструкцию.This goal is achieved by the fact that in the known device containing a pre-amplifier connected to a microstrip power divider, n outputs of which are connected to the inputs of N microwave amplifiers, the outputs of the microwave amplifiers are connected to an N-channel adder, to the control input of the pre-amplifier and to the control the input of each of the N microwave amplifiers from the modulating pulse distributor is supplied with a supply voltage and a control signal, the N-channel adder is made in the form of N waveguide TEM bridges with the corresponding inputs connected to the outputs of N microwave amplifiers directly by coaxial waveguide transitions, and its output through the waveguide flange is connected to the detector head. The microstrip power divider additionally contains signal phase correction elements in each channel and is connected to the inputs of N microwave amplifiers by hard cables providing mechanical isolation of the structure with space-fixed entry points of the N-channel adder. At the same time, the cases of N microwave amplifiers, which are the supporting elements of the frame, are connected by folding strips into a rectangular frame structure.
Благодаря новой совокупности существенных признаков предлагаемое устройство обеспечивает возможность минимизировать потери при суммировании мощности N СВЧ-усилителей в N-канальном сумматоре, выполненном в виде N волноводных ТЕМ-мостов, исключает зависимость результата настройки усилителя мощности на максимальную мощность от начального набега фазы в каждом СВЧ-усилителе за счет последовательной ступенчатой настройки в развязанных устройствах. Одновременно улучшаются массогабаритные характеристики за счет применения разборной рамочной конструкции.Thanks to a new set of essential features, the proposed device provides the opportunity to minimize losses when summing the power of N microwave amplifiers in an N-channel adder, made in the form of N waveguide TEM bridges, eliminates the dependence of the result of tuning the power amplifier for maximum power on the initial phase incursion in each microwave amplifier through sequential step tuning in decoupled devices. At the same time, weight and size characteristics are improved through the use of a collapsible frame design.
Из известного уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого технического решения, поэтому можно считать, что предлагаемое техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.From the prior art, no solutions have been identified that have features that match the distinguishing features of the proposed technical solution, therefore, we can assume that the proposed technical solution meets the conditions of an inventive step.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема твердотельного усилителя мощности Х-диапазона, на фиг.2 и на фиг.3 - конструктивное выполнение твердотельного усилителя мощности под разными ракурсами.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a structural diagram of a solid-state power amplifier X-band, in Fig.2 and Fig.3 - structural design of a solid-state power amplifier from different angles.
Твердотельный усилитель мощности (фиг.1) так же, как и прототип, содержит предварительный усилитель 1, подключенный к микрополосковому делителю 2, n выходов которого соединены с входами N СВЧ-усилителей 31…3N. Выходы СВЧ-усилителей подключены к N-канальному сумматору 4. К управляющему входу предварительного усилителя 1 и к управляющему входу каждого из N СВЧ-усилителей 3 от распределителя модулирующих импульсов 5 подводится управляющий сигнал, а также напряжение питания.The solid-state power amplifier (Fig. 1), like the prototype, contains a pre-amplifier 1 connected to a
В отличие от прототипа N-канальный сумматор 4 выполнен в виде N волноводных ТЕМ-мостов с соответствующими входами, соединенными с выходами N СВЧ-усилителей 3 непосредственно через коаксиально-волноводные переходы 8.In contrast to the prototype, the N-channel adder 4 is made in the form of N waveguide TEM bridges with corresponding inputs connected to the outputs of
Делитель мощности 2 дополнительно содержит элементы коррекции фазы в каждом канале и связан с входами N СВЧ-усилителей 3 жесткими СВЧ-кабелями 7.The
Детекторная головка 6 подключена к выходу N-канального сумматора 4 через волноводный фланец. Выход детекторной головки 6 является выходом твердотельного усилителя мощности Х-диапазона.The detector head 6 is connected to the output of the N-channel adder 4 through the waveguide flange. The output of the detector head 6 is the output of a solid-state power amplifier X-band.
Корпусы N СВЧ-усилителей 3 являются несущими элементами разборного каркаса, соединенными разборными планками 9 в прямоугольную рамочную конструкцию (фиг.2, 3).The cases N of
Применение жестких коаксиальных кабелей 7, один из которых через угловые СВЧ-переходы осуществляет связь между предварительным усилителем 1 и делителем мощности 2, а остальные n имеют S-образную форму, а также применение коаксиально-волноводных переходов 8 обеспечивает компактность устройства и значительно упрощает процесс сборки.The use of rigid
Твердотельный усилитель мощности Х-диапазона работает следующим образом. На вход предварительного усилителя 1, состоящего из нескольких каскадов усиления, выполненных на полевых транзисторах по схеме с общим истоком, поступает СВЧ-сигнал, который усиливается и через жесткий СВЧ-кабель 7 подается на вход микрополоскового делителя мощности 2, выполненного на мостах Вилькинсона с возможностью изменения фазовой длины в каждом из N каналов деления.Solid-state power amplifier X-band operates as follows. At the input of the pre-amplifier 1, which consists of several amplification stages performed on field-effect transistors according to the scheme with a common source, a microwave signal is supplied, which is amplified and fed through a
Каждый из N СВЧ-усилителей 3 представляет собой многокаскадный усилитель на полевых транзисторах с общим истоком, выполненный по балансной схеме. Выходы N СВЧ-усилителей 3 через коаксиально-волноводные переходы 8 подключены к n входам сумматора 4, выполненного на ТЕМ-мостах с согласующими элементами, обеспечивающими высокую степень развязки.Each of the
Детекторная головка 6, подключенная к выходному фланцу волноводного сумматора 4, предназначена для контроля мощности на выходе усилителя мощности. Сигнал с детекторной головки 6 выдается во внешние цепи.The detector head 6, connected to the output flange of the waveguide adder 4, is designed to control the power at the output of the power amplifier. The signal from the detection head 6 is issued to external circuits.
Распределитель модулирующих импульсов 5 предназначен для стабилизации напряжения и распределения управляющих сигналов между предварительным усилителем 1 и N СВЧ-усилителями 3.The modulating
Каждая пара СВЧ-усилителей 3 последовательно настраивается изменением фазовой длины в микрополосковом делителе 2. Кроме того, имеется возможность попарного отключения СВЧ-усилителей 3, их поэлементного включения и адресного контроля.Each pair of
Изготовлены опытные образцы твердотельного усилителя мощности Х-диапазона, проведены механические и климатические испытания в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.304-98.Prototypes of the X-band solid-state power amplifier were manufactured, mechanical and climatic tests were carried out in accordance with GOST RV 20.39.304-98.
Настройка и проведенные измерения подтвердили отсутствие необходимости предварительного выравнивания начальной фазы N СВЧ-усилителей, что упрощает настройку усилителя мощности в целом. За счет применения волноводного сумматора и оптимизации длин кабелей уменьшены потери мощности.The setup and measurements confirmed that there is no need for preliminary alignment of the initial phase of N microwave amplifiers, which simplifies the setup of the power amplifier as a whole. By using a waveguide combiner and optimizing cable lengths, power losses are reduced.
Изготовленные опытные образцы твердотельного усилителя мощности Х-диапазона имеют усиление не менее 50 дБ, обеспечивают выходную мощность не менее 200 Вт при минимальной скважности 5. Масса устройства составляет не более 2,5 кг при габаритах, не превышающих 221·132·144 мм.The manufactured prototypes of the X-band solid-state power amplifier have a gain of at least 50 dB, provide an output power of at least 200 W with a minimum duty cycle of 5. The mass of the device is no more than 2.5 kg with dimensions not exceeding 221 · 132 · 144 mm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007122043/09A RU2343625C1 (en) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Solid-state amplifier of x-range power |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007122043/09A RU2343625C1 (en) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Solid-state amplifier of x-range power |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2343625C1 true RU2343625C1 (en) | 2009-01-10 |
Family
ID=40374377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007122043/09A RU2343625C1 (en) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Solid-state amplifier of x-range power |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343625C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189022U1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-05-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Solid state microwave amplifier with spatial power summation |
RU2701486C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-09-26 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | Power amplifier device with built-in power supply unit |
WO2022172074A1 (en) * | 2021-02-09 | 2022-08-18 | Станислав ЗАВЬЯЛОВ | Continuous x-band power amplifier "r-2tn-ur" |
WO2022269338A1 (en) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | Станислав ЗАВЬЯЛОВ | Solid-state l-band power amplifier |
-
2007
- 2007-06-13 RU RU2007122043/09A patent/RU2343625C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701486C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-09-26 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | Power amplifier device with built-in power supply unit |
RU189022U1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-05-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Solid state microwave amplifier with spatial power summation |
WO2022172074A1 (en) * | 2021-02-09 | 2022-08-18 | Станислав ЗАВЬЯЛОВ | Continuous x-band power amplifier "r-2tn-ur" |
WO2022269338A1 (en) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | Станислав ЗАВЬЯЛОВ | Solid-state l-band power amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2690779B1 (en) | Wideband AFT power amplifier systems with frequency-based output transformer impedance balancing | |
RU2343625C1 (en) | Solid-state amplifier of x-range power | |
JP2010530148A5 (en) | ||
Gritters et al. | 200-260GHz solid state amplifier with 700mW of output power | |
CN107508560B (en) | Doherty power amplifier for enhancing bandwidth performance and implementation method thereof | |
Bao et al. | A 100–145 GHz area-efficient power amplifier in a 130 nm SiGe technology | |
Zhu et al. | A 1V 32.1 dBm 92-to-102GHz power amplifier with a scalable 128-to-1 power combiner achieving 15% peak PAE in a 65nm bulk CMOS process | |
Hacker et al. | 400 GHz HBT differential amplifier using unbalanced feed networks | |
Park et al. | An 81 GHz, 470 mW, 1.1 mm 2 InP HBT power amplifier with 4∶ 1 series power combining using sub-quarter-wavelength baluns | |
CN107210715B (en) | Power amplification device | |
RU67358U1 (en) | SOLID X-RANGE POWER AMPLIFIER | |
Gong et al. | Design of a V-band low noise amplifier for passive millimeter wave imaging application | |
Daniel et al. | High Power and High Bandwidth Digital Three-Way Doherty Power Amplifier | |
CN107547055A (en) | Low-noise amplifier | |
Tarar et al. | Enhanced gain bandwidth and loss compensated cascaded single-stage CMOS distributed amplifier | |
US9401770B1 (en) | Broadband integrated single ended to differential active balun with an n-Way power splitter, DC power shutdown circuit, and /or a default-on port | |
Fan et al. | Design of a novel compact power divider with harmonic suppression | |
RU132650U1 (en) | HIGH POWER MICROWAVE AMPLIFIER | |
TWI542141B (en) | RF power amplifier | |
CN219718200U (en) | Radio frequency splitting and combining unit | |
JP5822784B2 (en) | Power amplification device and power amplification method | |
US12113496B2 (en) | Power amplifier with large output power | |
Zhang et al. | Design of a low noise distributed amplifier with adjustable gain control in 0.15 μm GaAs PHEMT | |
KR20120128370A (en) | Power oscillator | |
Chen et al. | An X-band high power pulsed amplifier with high efficiency based on radial waveguide spatial combining technique |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110614 |