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CN106685371B - 一种分合路器及Ku波段大功率固态功率放大器 - Google Patents

一种分合路器及Ku波段大功率固态功率放大器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分合路器及Ku波段大功率固态功率放大器，Ku波段大功率固态功率放大器包括驱动级功放、分合路器、末级功率放大器、隔离及耦合组件；分合路器通过波导魔T实现与功放模块的相互隔离；末级功率放大器通过底面波导接口接收分合路器输出的射频驱动信号，放大后由底面波导接口输出到分合路器；隔离耦合组件通过波导接口紧固螺钉装载到分合路器上。本发明通过采用各端口隔离的分/合路器以及模块化的功放模块，实现了末级功放的隔离，提高了设备可维修性，增强了系统的稳定性；本发明采用8路功放通过并行功率合成实现了连续波100W功率输出。

Description

一种分合路器及Ku波段大功率固态功率放大器
技术领域
本发明涉及通信领域中的分合路器和一种Ku波段大功率固态功率放大器，特别适用于Ku波段散射通信系统的发射信道中完成射频信号功率放大的传输装置。
背景技术
随着散射通信技术的发展，对Ku频段通信系统的发射功率的要求越来越大。目前在散射通信系统Ku频段上广泛使用的百瓦量级固态功率放大器通常采用十几只左右的几瓦或者十几瓦的MMIC功放管进行功率合成，其中某只功放出现故障，必须立即关闭整机，造成系统的中断，不能满足散射通信的高可靠性及快速维修的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供高可靠性、性能稳定的一种Ku波段全固态功率放大器。本放大器的功率容量能达到100W，并且实现故障率较高的某只末级功放模块出现故障时不会影响功放的正常工作，解决了Ku波段散射通信系统中所需要的高可靠全固态大功率功率放大器的需求。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种分合路器，其特征在于，包括底板2-1和上板2-2；底板2-1和上板2-2相固定成一体结构，一体结构的两个相对的侧面分别设置有输入波导口和输出波导口；底板2-1上加工形成相互级联的波导魔T2-3；上板2-2上与波导魔T2-3的分路输出口相对应位置设有分路输出口，与波导魔T2-3的合路输入口相对应位置设有合路输入口；上板2-2的底面与波导魔T2-3的隔离口相对应位置设有负载2-4。
一种Ku波段大功率固态功率放大器，包括驱动级功率放大器1、隔离及耦合组件4和功率检测器5；其特征在于，还包括权利要求1所述的分合路器2和2n个末级功率放大器3；n为正整数；驱动级功率放大器1装载到分合路器2的输入波导口上；2n个末级功率放大器3分别固定在分合路器2的上表面，2n个末级功率放大器3的输入波导接口分别与分合路器2上表面的2n个分路输出口一一对应，2n个末级功率放大器3的输出波导接口分别与分合路器2上表面的2n个合路输入口一一对应；隔离及耦合组件4装载到分合路器2的输出波导口上；功率检测器5与隔离及耦合组件4的输出接口相连。
其中，末级功率放大器3包括盒体3-1、印制板3-2和上盖3-3；盒体3-1上表面设置有装载印制板3-2的腔体，腔体两端分别设有输入波导端口和输出波导端口；印制板3-2设置在腔体内，包括功率放大模块3-2-1和结构相同的输入、输出微带波导探针3-2-2；上盖3-3固定在盒体3-1的上表面。
其中，上盖3-3的下表面设置有两个调谐块，两个调谐块分别与输入、输出微带波导探针3-2-2位置一一对应，且之间设有间隙。
其中，盒体3-1的输入波导端口和输出波导端口均为BJ140波导接口。
其中，盒体3-1两相对的侧面分别设有电源输入口和电源输出口。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明采用电路立体装配，实现输入功率分配、功率放大及输出功率合成的集成，使热密度集中的功放模块部位均匀散布于热沉上方，提高散热效率；
(2)本发明的末级功率放大器模块采用输入、输出端口在同一平面的单波导结构，仅仅通过8只波导法兰紧固螺钉安装固定，减少了系统的装配关系，便于多模块功率合成并且使各末级功放模块方便维修；
(3)本发明合路器分别采用7组隔离式魔T合成器，每个魔T合成器时失配承受功率20W，实现当某只末级功放模块出现故障时，使整个系统只出现性能上的降低，而不会引起连锁故障出现系统宕机,提高了系统可靠性；
(4)本发明的分合路器采用分层结构实现分路器与合路器的一体化，减少了人为因素在装配的影响，减少装配流程，提高了设备质量，增强了系统的稳定性；
(5)本发明的每个末级功放模块的功率容量可达到16W，整个Ku波段功率放大器功率输出能力达到100W。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的分合路器结构示意图；
图3是本发明的末级功率放大器结构示意图；
图4是发明的末级功率放大器等效电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的一种Ku波段大功率固态功率放大器的结构示意图，包括驱动级功率放大器1、隔离及耦合组件4和功率检测器5、分合路器2和2n个末级功率放大器3；末级功率放大器3的个数为2n个，n为正整数，本实施例选用8个；驱动级功率放大器1装载到分合路器2的输入波导口上；8个末级功率放大器3分别固定在分合路器2的上表面，8个末级功率放大器3的输入波导接口分别与分合路器2上表面的8个分路输出口一一对应，8个末级功率放大器3的输出波导接口分别与分合路器2上表面的8个合路输入口一一对应；隔离及耦合组件4装载到分合路器2的输出波导口上；功率检测器5与隔离及耦合组件4的输出接口相连。
其中，如图3所示，末级功率放大器3包括盒体3-1、印制板3-2和上盖3-3；盒体3-1上表面设置有装载印制板3-2的腔体，腔体两端分别设有输入波导端口和输出波导端口，输入波导端口和输出波导端口均为BJ140波导接口；盒体3-1两相对的侧面分别设有电源输入口和电源输出口；印制板3-2设置在腔体内，包括功率放大模块3-2-1和结构相同的输入、输出微带波导探针3-2-2；上盖3-3固定在盒体3-1的上表面，上盖3-3的下表面设置有两个调谐块，两个调谐块分别与输入、输出微带波导探针3-2-2位置一一对应，且之间设有间隙。
图2是本发明的分合路器2结构示意图，通过一体化设计把分路器及合路器设计在一个模块中，其中分路器与合路器为对偶结构。分合路器2采用两层结构实现，包括底板2-1和上板2-2；底板2-1和上板2-2相固定成一体结构，一体结构的两个相对的侧面分别设置有输入波导口和输出波导口；底板2-1上加工形成相互级联的波导魔T2-3；上板2-2上与波导魔T2-3的分路输出口相对应位置设有分路输出口，与波导魔T2-3的合路输入口相对应位置设有合路输入口；上板2-2的底面与波导魔T2-3的隔离口相对应位置设有负载2-4。
通过整体加工一体成型，减少了人为因素在装配的影响，减少装配流程，提高了设备质量，增强了系统的稳定性，并且采用多组魔T2-3级联可以使每组端口相互隔离，减少末级功放之间的相互影响。
本发明的简要工作原理：
如图4所示，射频信号由驱动级功率放大器1放大得到射频驱动信号，射频驱动信号进入分合路器2中进行等幅差相的8路功分；功分后的8路射频驱动信号分别通过分合路器2的分路输出口一一对应进入8个末级功率放大器3的输入波导接口进行功率放大；放大器后的功率信号通过功率放大器3的输出波导接口再次进入分合路器2的合路输入口中进行功率合成；功率合成后的信号进入隔离耦合组件4后输出；并由隔离耦合组件4采样的输出及反射功率信号进入功率检测器5转换为数据信号输出；所述的隔离耦合组件4包括波导环形器、反射耦合器和功率负载。

Claims (6)

1.一种分合路器，其特征在于，包括底板(2-1)和上板(2-2)；底板(2-1)和上板(2-2)相固定成一体结构，一体结构的两个相对的侧面分别设置有输入波导口和输出波导口；底板(2-1)上加工形成相互级联的波导魔T(2-3)；上板(2-2)上与波导魔T(2-3)的分路输出口相对应位置设有分路输出口，与波导魔T(2-3)的合路输入口相对应位置设有合路输入口；上板(2-2)的底面与波导魔T(2-3)的隔离口相对应位置设有负载(2-4)。
2.一种Ku波段大功率固态功率放大器，包括驱动级功率放大器(1)、隔离及耦合组件(4)和功率检测器(5)；其特征在于，还包括权利要求1所述的分合路器(2)和2n个末级功率放大器(3)；n为正整数；驱动级功率放大器(1)装载到分合路器(2)的输入波导口上；2n个末级功率放大器(3)分别固定在分合路器(2)的上表面，2n个末级功率放大器(3)的输入波导接口分别与分合路器(2)上表面的2n个分路输出口一一对应，2n个末级功率放大器(3)的输出波导接口分别与分合路器(2)上表面的2n个合路输入口一一对应；隔离及耦合组件(4)装载到分合路器(2)的输出波导口上；功率检测器(5)与隔离及耦合组件(4)的输出接口相连。
3.根据权利要求2所述的一种Ku波段大功率固态功率放大器，其特征在于，末级功率放大器(3)包括盒体(3-1)、印制板(3-2)和上盖(3-3)；盒体(3-1)上表面设置有装载印制板(3-2)的腔体，腔体两端分别设有输入波导端口和输出波导端口；印制板(3-2)设置在腔体内，包括功率放大模块(3-2-1)和结构相同的输入、输出微带波导探针(3-2-2)；上盖(3-3)固定在盒体(3-1)的上表面。
4.根据权利要求3所述的一种Ku波段大功率固态功率放大器，其特征在于，上盖(3-3)的下表面设置有两个调谐块，两个调谐块分别与输入、输出微带波导探针(3-2-2)位置一一对应，且之间设有间隙。
5.根据权利要求3所述的一种Ku波段大功率固态功率放大器，其特征在于，盒体(3-1)的输入波导端口和输出波导端口均为BJ140波导接口。
6.根据权利要求3所述的一种Ku波段大功率固态功率放大器，其特征在于，盒体(3-1)两相对的侧面分别设有电源输入口和电源输出口。
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