基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器。它由n路分路器电路、n路大功率功放支路电路和n路合路器电路构成。n路分路器电路和n路合路器电路都是由n个频带相邻的带通滤波器组成；n路大功率功放支路电路由n路功放单元阵列、n‑1路幅度均衡器阵列以及n‑1路相位补偿器阵列构成。幅度均衡器阵列和相位补偿器阵列分别调节各支路功放单元信号的幅度与相位，提高合路后宽带/超宽带信号的增益平坦度和频带相邻处的相位一致性。采用n路分路/合路机制，理论上只需利用n个频带相邻的窄带/常规带宽的大功率功放单元就可以实现任意宽带/超宽带大功率放大器，解决了传统功率放大器工作带宽与高功率输出的矛盾。本发明专利技术主要用于各种高功率宽带/超宽带微波系统中，在通信、雷达、测控等系统中有广阔的应用前景。

Broadband / UWB large power amplifier based on closed circuit mechanism

The present invention relates to a broadband / UWB large power amplifier based on a closed circuit mechanism. It is composed of N road shunt circuit, n road high power amplifier circuit and N road junction circuit. N road and N road divider circuit combiner circuit is composed of N band adjacent band-pass filter; n high power amplifier circuit by n power amplifier unit array, n 1 equalizer array and N 1 phase compensator array. The amplitude equalizer array and phase compensator array respectively regulate the amplitude and phase of each branch power amplifier unit signal, improve the gain flatness of the broadband / ultra wideband signal and the phase consistency of the adjacent frequency bands. The N path shunting / combining mechanism is adopted. In theory, any broadband / ultra wideband high power amplifier can be realized by using N band of adjacent narrow band / conventional bandwidth power amplifier unit, which solves the contradiction between the working bandwidth of traditional power amplifier and the high power output. The invention is mainly used in various high power broadband / ultra wideband microwave systems, and has broad application prospects in communication, radar, measurement and control systems.

【技术实现步骤摘要】
基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器
本专利技术属于无线通信系统
，涉及一种基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器。
技术介绍
功率放大器一直以来都是无线系统中的重要部分之一，它的性能好坏直接影响着整个通信系统的性能优劣，以往通信设备的带宽较窄，大功率放大器比较容易实现，随着通信系统向更高传输速率和更宽工作带宽的发展，急需发展宽带/超宽带大功率放大器，然而，受限于半导体实现工艺和技术，很难开发出大功率的宽带/超宽带功率放大器，特别是在微波、毫米波频段，功率放大器的工作带宽和输出功率是一对相互矛盾的参数。往往大功率功放的工作带宽较窄，而宽带/超宽带的功放的输出功率不够大，很难满足宽带/超宽带大功率通信电子系统的发展需求。研究和发展大功率的宽带/超宽带的功放对于现代宽带/超宽带大功率无线系统的发展具有十分重要的意义。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
存在的缺陷，本专利技术提供了一种基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器，它在现有的窄带大功率放大器的基础上，采用合路机制实现宽带/超宽带大功率放大器，可解决现有的大功率功放存在的工作带宽不够的问题，特别适用于各种宽带/超宽带大功率无线系统中。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器，包括n路分路器电路(1)、n路大功率功放支路电路(2)和n路合路器电路(3)。其中，所述基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器的n路分路器电路(1)的输出端接n路大功率功放支路电路(2)的输入端，n路大功率功放支路电路(2)的输出端接n路合路器电路(3)的输入端。所述n路分路器电路(1)采用分路结构，由n个频带相邻的带通滤波器组成的n路带通滤波器单元阵列(4)构成，以使得n路分路器电路(1)将输入的宽带/超宽带信号分为频带相邻的n路信号。所述n路大功率功放支路电路(2)由n路功放单元阵列(5)、n-1路幅度均衡器阵列(6)以及n-1路相位补偿器阵列(7)构成。n-1路幅度均衡器阵列(6)可根据各路功放单元各自的增益大小调整功放单元输入信号幅度，使n路功放单元输出功率相等；n-1路相位补偿器阵列(7)可调整功放单元各自的相移大小，使n路功放单元信号在相邻频带处相位一致，确保放大后的n路功率信号输入n路合路器电路(3)后实现同相叠加特性，在整个频带内输出功率相等。所述n路合路器电路(3)采用与n路分路器电路(1)完全相同的结构，由n路带通滤波器单元阵列(4)构成，以使得n路大功率功放支路电路(2)输出的n路信号经过n路合路器电路(3)后合成为一路宽带/超宽带信号，获得了宽带/超宽带大功率输出信号。本专利技术所提出的基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器工作原理如下：信号从输入端馈入后经过n路分路器电路(1)分为n路频带相邻的信号。n路信号进入n路大功率功放支路电路(2)时，由于n个功率放大器单元的增益和相位不一定相同，必需对n路信号进行幅度和相位调整，以实现n路信号放大后，幅度和相位都相同。具体电路实现是选择某一路信号为参考信号，采用n-1路幅度均衡器阵列(6)调节各放大器的输入信号幅度，使经过n路功放单元阵列(5)放大后的信号幅度相等；同时采用n-1路相位补偿器阵列(7)调节各放大支路信号的相位，使经过n路功放单元阵列(5)放大后的信号在相邻频带处的相位一致，满足信号在合路时的同相叠加条件。然后，n路放大后的信号输入到n路合路器电路(3)；经合路后，将n路频带相邻的信号合为一路宽带/超宽带大功率信号，最终实现宽带/超宽带的高功率输出。本专利技术专利提供的技术可满足各种宽带/超宽带高功率无线系统需求，具有极大的应用价值。本专利技术的优点和显著效果在于:本专利技术所提出的基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器，采用了n路分路/合路机制，理论上只需利用n个常见的频带相邻的窄带/常规带宽的大功率功放单元就可以实现任意宽带/超宽带大功率功率放大器，解决了传统功率放大器工作带宽与高功率输出的矛盾。本专利技术所提出的基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器，使用了幅度均衡器及相位补偿器，分别调节功放单元信号的幅度与相位，提高了增益的平坦度和频带相邻处的相位一致性。本专利技术所提出的基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器，具有成本低、通用性好等优势。本专利技术主要用于各种高功率宽带/超宽带微波系统中，在通信、雷达、测控等微波系统中有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术提出的基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器示意图；图2是实施范例中2路分路器电路的S参数仿真曲线；图3是实施范例中整体电路的S参数仿真曲线；附图中标号对应名称为：(1)n路分路器电路，(2)n路大功率功放支路电路，(3)n路合路器电路(4)n路带通滤波器单元阵列，(5)n路功放单元阵列，(6)n-1路幅度均衡器阵列，(7)n-1路相位补偿器阵列。具体实施方式下面通过举例来说明本专利技术的优点。例1:图1为本专利技术提出的基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器，当n为2时，则变成一个双频带合路大功率放大器。选择两路信号工作频段为9-10GHz和10-11GHz，则该电路包含以下几个部分：一个2路分路电路、一个2路合路电路、一个工作频段为9-10GHz的大功率放大器、一个工作频段为10-11GHz的放大大功率器、一个幅度均衡器及一个相位补偿器。图2是例1中2路分路/合路电路的传输特性及输入回波损耗，输入的9-11GHz宽带信号通过2路分路电路被分为9-10GHz和10-11GHz两个相邻频段，两路信号的相邻频带在10GHz附近,在偏离10GHz中心频率150MHz处两通带的带外抑制达到20dB以上，实现了较好的隔离。2路分路器电路两输出端分别与2路功放支路电路两输入端相连，通过幅度均衡器后，使得两路信号经放大后的幅度实现平衡；同时，利用相位补偿器调节后，使相邻频段处两路信号相位一致。最终，两路放大的信号经2路合路器电路合路后，将9-10GHz和10-11GHz两个相邻频段信号合成一路，得到9-11GHz宽带的大功率输出，实现了约35.5dB的平坦增益，如图3所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器包括n路分路器电路(1)、n路大功率功放支路电路(2)、n路合路器电路(3)、n路带通滤波器单元阵列(4)、n路功放单元阵列(5)、n‑1路幅度均衡器阵列(6)和n‑1路相位补偿器阵列(7)；其特征在于，所述大功率放大器由n路分路器电路(1)、n路大功率功放支路电路(2)和n路合路器电路(3)构成，n路分路器电路(1)由n个频带相邻的带通滤波器组成的n路带通滤波器单元阵列(4)构成，以使得n路分路器电路(1)将输入的宽带/超宽带信号分为频带相邻的n路信号，n路合路器电路(3)采用与n路分路器电路(1)完全相似的结构，由n路带通滤波器单元阵列(4)构成，n路合路器电路(3)输入/输出端口与n路分路器电路(1)的输出/输入端口相同，n路大功率功放支路电路(2)由n路功放单元阵列(5)、n‑1路幅度均衡器阵列(6)以及n‑1路相位补偿器阵列(7)构成。

【技术特征摘要】
1.基于合路机制的宽带/超宽带大功率放大器包括n路分路器电路(1)、n路大功率功放支路电路(2)、n路合路器电路(3)、n路带通滤波器单元阵列(4)、n路功放单元阵列(5)、n-1路幅度均衡器阵列(6)和n-1路相位补偿器阵列(7)；其特征在于，所述大功率放大器由n路分路器电路(1)、n路大功率功放支路电路(2)和n路合路器电路(3)构成，n路分路器电路(1)由n个频带相邻的带通滤波器组成的n路带通滤波器单元阵列(4)构成，以使得n路分路器电路(1)将输入的宽带/超宽带信号分为频带相邻的n路信号，n路合路器电路(3)采用与n路分路器电路(1)完全相似的结构，由n路带通滤波器单元阵列(4)构成，n路合路器电路(3)输入/输出端口与...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋开军，郭松，樊茂宇，朱宇，周冶迪，夏飞，颜雨晨，罗梓航，王熹，樊勇，程钰间，赵明华，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51