一种X波段固态功放组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种X波段固态功放组件，其特征是，包括电源模块、控测模块、散热模块、四路功率分配器模块和末级功放模块；所述末级功放模块设置有四个，分别与四路功率分配器模块对应；所述四路功率分配器模块设置在末级功放模块的正后方；所述四路功率分配器模块用于接受信号源的信号，并分成四路，分别驱动末级功放模块；所述控测模块包括时序电路模块、自检电路模块、温度补偿电路模块和过流保护电路。1）本装置充分优化结构，体积重量上都大大减小，降低了成本的同时又具备拆卸维修方便、集成度高、适应强震动恶劣工作环境；2）时序电路、自检电路、温度补偿电路和过流保护电路确保了设备的使用正常和安全，并提高了设备的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种X波段固态功放组件
本专利技术涉及一种X波段固态功放组件，属于电子对抗

技术介绍
固态功放组件作为有源阵列天线的重要组成部分，自20世纪70年代以来得到了快速发展，随着微波功率晶体管技术指标日益提高，固态功放的输出功率及工作频率也均向高功率、高频段展开。而针对X波段（8GHz~11GHz）连续波固态功放，正在面临着国内半导体工艺技术相对落后和国外技术封锁的现实，从而导致在该频段的功率放大器发展相对滞后，对于要求输出功率几十瓦至百瓦的连续波固态功放组件系统更是难以实现，并且传统的GaAs（砷化镓）固态功放发展比较成熟且在效率和频段上拓展也难以实现，新型的GaN（氮化镓）材料具有热传导特性高、宽带半导体特性、高饱和电子迁移率以及耐受击穿电压高，使GaN固态放管能承受更高的温度及更高的功率容量，且被行业称为第三代半导体材料，这对于国防建设及国民经济的提供了有利的保障。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种X波段固态功放组件，能够满足雷达模拟器中有源阵列天线对X波段固态功率放大器的要求。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种X波段固态功放组件，其特征是，包括电源模块、控测模块、散热模块、四路功率分配器模块和末级功放模块；所述末级功放模块设置有四个，分别与四路功率分配器模块对应；所述散热模块对称分布在末级功放模块的两侧；所述四路功率分配器模块设置在末级功放模块的正后方；所述四路功率分配器模块用于接受信号源的信号，并分成四路，分别驱动末级功放模块；所述电源模块用于给组件供电；所述控测模块主要包括温度补偿模块、时序电路模块和过流保护模块，将温度补偿模块、时序电路模块、过流保护模块和电源模块进行电连接，用于给组件提供稳定的工作电压和电路保护；每个所述末级功放模块包括信号驱动级部分、四路功率分配器、四路单端口输出部分、隔离器和直流馈电部分，其中信号先经过驱动级放大，随后经过四路功率分配器将信号一分四路，然后每路驱动固态功放芯片，最后经过隔离器输出信号，其中直流馈电部分用于为各个功放芯片提供工作点和功率保障。进一步的，所述散热模块包括风机和冷板散热系统，风机和冷板散热系统设在装置内部，用于散热。进一步的，所述时序电路模块是针对氮化镓固态功放芯片正常工作所设计的电路模块。进一步的，所述时序电路模块的电路包括氮化镓固态功放芯片以及氮化镓固态功放芯片所需的栅极偏置电路和漏极偏置电路、电容C1、稳压二极管D1、场效应管Q1、NPN三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3；其中链路中电源模块提供的负压一分两路，首先一路经过栅极偏置电路后直接加到氮化镓功放芯片的栅极VG，第二路依次通过稳压二极管D1的正极和负极后连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极连接电阻R1后接地，三极管Q2的集电极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别接电阻R2的一端、电容C1的一端和场效应管Q1的栅极G，R2的另一端分别接C1的另一端、电源模块正压端、场效应管Q1的源极S，场效应管Q1的漏极D接电源模块正压端，场效应管Q1的漏极D再接漏极偏置电路后接氮化镓功放芯片的漏极VD。进一步的，还包括自检电路，主要采用三端稳压集成电路MC7805芯片，将固态功放供电正常时反馈给计算机+5V的高电平作为自检，用于控制功率放大器加电压及加电是否正常进行反馈。进一步的，所述散热模块主要由两只特种风机和四块冷板散热系统组成，用于保证功率放大器在-40℃～+65℃温度条件下稳定工作。进一步的，所述温度补偿模块主要采用LM158芯片和100K负温度热敏电阻，用于在宽温度-40℃~+65℃范围内随温度的变化即调节其电学特性确保氮化镓功率管的工作点稳定。进一步的，所述过流保护模块主要采用LT6107差分放大器芯片，用于对电路的过流保护。本专利技术所达到的有益效果：1）本装置充分优化结构，体积重量上都大大减小，降低了成本的同时又具备拆卸维修方便、集成度高、适应强震动恶劣工作环境和具备极高的环境适应性；2）在电路设计方面，充分考虑固态功放芯片时序的工作需要、宽温度条件（-40～+65℃）下带来的工作点波动及模块工作出现异常时的极大电流，设计了时序电路、温度补偿电路和过流保护电路，确保了设备的使用正常和安全，并提高了设备的可靠性。附图说明图1是本装置的原理图；图2是末级功放模块的原理图；图3是本装置的主视图；图4是本装置的后视图；图5是时序电路模块示意图；图6是自检电路示意图；图7是过流保护电路模块示意图。图中附图标记的含义：1-四路功率分配器模块，2-末级功放模块，3-控测模块，4-散热系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本装置主要应用场合为雷达模拟设备（如雷达靶标、雷达模拟吊舱等）、电子对抗等领域，目的是为了达到适应雷达模拟器中有源阵列天线对X波段固态功率放大器的要求而设计的一种X波段（8GHz~11GHz）固态功放组件，该组件体积小、重量轻，并具备拆卸维修方便、可靠性高等优点，并采用GaN工艺材料功放芯片，使得这种组件工作在连续波状态下、单口输出功率≧10瓦，良好的线性度和效率，将在雷达模拟设备（如雷达靶标、雷达模拟吊舱等）、电子对抗等领域发挥重大作用。如图3和4所示，在结构布局方面，本设备采用模块化设计，具有体积小、重量轻和集成度高的优点，且方便拆卸维修、具备了批次生产、备份能力强及可靠性高等优势。X波段固态功放组件包括四路功率分配器模块1、四个末级功放模块2、控测模块3和散热系统4；所述末级功放模块设置有四个，分别与四路功率分配器模块对应；所述散热模块对称分布在末级功放模块的两侧；所述四路功率分配器模块设置在末级功放模块的正后方。如图1和2所示，本装置的几个模块包括：四路功率分配器模块：将信号源给出的信号分成四路分别驱动四个末级功放模块。末级功放模块：组件包含四个末级功放模块，共16路端口输出，每路端口输出功率≧10瓦。其内部结构布局包含信号驱动级部分、四路功率分配器、四路单端口10瓦输出部分、隔离器及直流馈电部分。控测模块：主要功能有产生工作电压产生、负压保护、时序电路设计、过流保护，温度补偿，状态指示等；散热系统：由2只特种风机和4块冷板散热系统构成，能够及时散发系统中近700瓦的热量，并保证功率放大器在-40℃～+65℃温度条件下稳定工作；在本装置中还设置有自检电路：主要功能是控制功率放大器加电压及加电是否正常进行反馈，作为BIT自检。控测模块中包括有几个保护电路：为了保证功率放大器的正常工作及遇到紧急情况下所要采取的保护措施，有：时序电路、温度补偿电路、电流保护电路。时序电路：本装置中所采用的功放芯片为氮化镓（GaN）固态功放芯片，该芯片加电有严格的时序要求，即加电时栅级电压（负压）先加，漏极电压（正压）后加；关电时漏极电压先关断，栅极电压才开始关断。具体采用负电压控制漏极电压来实现，原理图见图5。其中链路中电源模块提供的负压一分两路，首先一路经过栅极偏置电路，对栅压进行滤波和稳压后直接加到氮化镓功放芯片的栅极（VG），第二路作为开启漏极的“钥匙”，具体过程：栅压首先通过稳压二极管D1，随即NPN型三极管Q2导通，Q2导通后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X波段固态功放组件，其特征是，包括电源模块、控测模块、散热模块、四路功率分配器模块和末级功放模块；所述末级功放模块设置有四个，分别与四路功率分配器模块对应；所述散热模块对称分布在末级功放模块的两侧；所述四路功率分配器模块设置在末级功放模块的正后方；所述四路功率分配器模块用于接受信号源的信号，并分成四路，分别驱动末级功放模块；所述电源模块用于给组件供电；所述控测模块主要包括温度补偿模块、时序电路模块和过流保护模块，将温度补偿模块、时序电路模块、过流保护模块和电源模块进行电连接，用于给组件提供稳定的工作电压和电路保护；每个所述末级功放模块包括信号驱动级部分、四路功率分配器、四路单端口输出部分、隔离器和直流馈电部分，其中信号先经过驱动级放大，随后经过四路功率分配器将信号一分四路，然后每路驱动固态功放芯片，最后经过隔离器输出信号，其中直流馈电部分用于为各个功放芯片提供工作点和功率保障。

【技术特征摘要】
1.一种X波段固态功放组件，其特征是，包括电源模块、控测模块、散热模块、四路功率分配器模块和末级功放模块；所述末级功放模块设置有四个，分别与四路功率分配器模块对应；所述散热模块对称分布在末级功放模块的两侧；所述四路功率分配器模块设置在末级功放模块的正后方；所述四路功率分配器模块用于接受信号源的信号，并分成四路，分别驱动末级功放模块；所述电源模块用于给组件供电；所述控测模块主要包括温度补偿模块、时序电路模块和过流保护模块，将温度补偿模块、时序电路模块、过流保护模块和电源模块进行电连接，用于给组件提供稳定的工作电压和电路保护；每个所述末级功放模块包括信号驱动级部分、四路功率分配器、四路单端口输出部分、隔离器和直流馈电部分，其中信号先经过驱动级放大，随后经过四路功率分配器将信号一分四路，然后每路驱动固态功放芯片，最后经过隔离器输出信号，其中直流馈电部分用于为各个功放芯片提供工作点和功率保障。2.根据权利要求1所述的一种X波段固态功放组件，其特征是，所述散热模块包括风机和冷板散热系统，风机和冷板散热系统设在装置内部，用于散热。3.根据权利要求1所述的一种X波段固态功放组件，其特征是，所述时序电路模块是针对氮化镓固态功放芯片正常工作所设计的电路模块。4.根据权利要求3所述的一种X波段固态功放组件，其特征是，所述时序电路模块的电路包括氮化镓固态功放芯片以及氮化镓固态功放芯片所需的栅极偏置电路和漏极偏置电路、电容C1、稳压二极管D1、场效应管Q1、NPN三...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕刚，胡磊，朱志豪，
申请(专利权)人：南京长峰航天电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32