一种新型X波段全固态发射机制造技术

本发明专利技术公开了一种新型X波段全固态发射机，涉及微波测量技术领域，包括馈电网络以及依次相连的两级GaAs功率放大器、第一放大模块、微带隔离器、第一微带耦合器、第一同轴波导转换器、第二放大模块、波导双定向探针耦合器和波导环形/隔离器，第一级GaAs功率放大器的输入端作为全固态发射机的输入端接入射频信号，波导环形/隔离器的输出端作为全固态发射机的输出端连接天线端口；馈电网络用于给两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块供电，输入至全固态发射机的微小射频信号经过两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块的四级放大输出高功率射频信号，通过两组功率分配/合成器确保高功率器件具有较好的功率合成效率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型X波段全固态发射机
本专利技术涉及微波测量
，尤其是一种新型X波段全固态发射机。
技术介绍
微波固态放大器与电真空功率放大器相比具有显著的优点：高可靠性，寿命长，微波固态放大器的单管寿命在百万小时左右，而电真空放大器只有数千小时；低电压工作，微波固态放大器所用的电源电压一般都低于50V，操作很安全，体积小，结构简单。故受到更多雷达发射机研制者和用户的青睐。我国于上世纪七十年代初就开始了全固态雷达发射机的研制，经过近50年的努力，至今已有多种全固态雷达发射机投入使用。目前，工作频率在S波段及以下频段，全固态雷达发射机已逐渐占据主导地位，其设计技术已趋于成熟。但在频率高端，大功率发射机仍以真空管发射机为主。过去，国内X波段固态功率放大器采用的功率管主要是GaAsFET功率管，大功率放大器的设计技术主要是GaAsFET放大器设计技术和功率合成设计技术，但受GaAsFET功率管工作电压的限制，输出功率量级相对较低，同时受工艺水平和成本的影响，国内大功率的固态发射机的研究远落后于国外，固态放大器只是部分应用于有源相控阵雷达和作为电真空发射机的推动级，传统的大功率固态发射机的体积大，效率低，电路结构复杂，输出能力相对较低。
技术实现思路
本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种新型X波段全固态发射机，基于GaNFET功率管、放大器和功率合成设计技术，设计了一种新型X波段400W微波全固态发射机。本专利技术的技术方案如下：一种新型X波段全固态发射机，包括馈电网络以及依次相连的两级GaAs功率放大器、第一放大模块、微带隔离器、第一微带耦合器、第一同轴波导转换器、第二放大模块、波导双定向探针耦合器和波导环形/隔离器，第一级GaAs功率放大器的输入端作为全固态发射机的输入端接入射频信号，波导环形/隔离器的输出端作为全固态发射机的输出端连接天线端口；馈电网络用于给两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块供电，第一同轴波导转换器用于将微带转换成波导，输入至全固态发射机的微小射频信号经过两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块的四级放大输出高功率射频信号。其进一步的技术方案为，第一放大模块包括3dB输入电桥、3dB输出电桥和GaN功率放大器，GaN功率放大器Ⅰ的输入端连接3dB输入电桥的第一输出端，GaN功率放大器Ⅱ的输入端连接3dB输入电桥的第二输出端，3dB输入电桥的输入端连接第二级GaAs功率放大器，GaN功率放大器Ⅰ的输出端连接3dB输出电桥的第一输入端，GaN功率放大器Ⅱ的输出端连接3dB输出电桥的第二输入端，3dB输出电桥的输出端连接微带隔离器；第二放大模块包括波导功分器、波导功合器以及两路依次相连的第二同轴波导转换器、输入匹配电路、GaN功率管、输出匹配电路、第二微带耦合器和第三同轴波导转换器，波导功分器的输入端连接第一同轴波导转换器，波导功分器的两个输出端分别连接第二同轴波导转换器，第二同轴波导转换器用于将波导转换成微带，波导功合器的两个输入端分别连接第三同轴波导转换器，第三同轴波导转换器用于将微带转换成波导，波导功合器的输出端连接波导双定向探针耦合器。其进一步的技术方案为，全固态发射机还包括脉冲调制电路，经馈电网络分配输出给两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块的电压先通过脉冲调制电路实现负电掉电保护后，再给两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块供电；第一脉冲调制电路包括二极管、三极管、第一与门、第一驱动器和MOS管，第一与门的第一输入端接入脉冲调制信号，同时还经过第一电阻接地，第一与门的第二输入端作为负电掉电保护的使能端通过第二电阻和第三电阻连接第一二极管的阳极，第二电阻和第三电阻的公共端连接第一电源，第一二极管的阴极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接馈电网络的第一负电源，三极管的基级连接第一二极管和第二二极管的公共端后通过第四电阻接地，三极管的集电极连接第一与门的第二输入端，三极管的发射极接地，第一与门的输出端分别连接第一驱动器的两个输入端，同时还通过第五电阻接地，第一驱动器的第一输出端连接第二MOS管的栅极，第二MOS管的源极连接馈电网络的两级GaAs功率放大器的漏压供电电源，第二MOS管的漏极连接第二级GaAs功率放大器，第一驱动器的第二输出端连接第一MOS管的栅极，第一MOS管的源极连接第一电源，第一MOS管的漏极连接第一级GaAs功率放大器；若第一负电源掉电时，第一与门输出低电平，则第一驱动器不导通从而第一MOS管和第二MOS管也不导通，实现负电掉电保护功能。其进一步的技术方案为，第二脉冲调制电路包括第二驱动器和第三MOS管，第二驱动器的输入端通过第六电阻接入脉冲调制信号，同时还经过第六电阻和第七电阻接地，第二驱动器的使能端通过第八电阻连接第一负电源，同时还通过第一电容接地，第二驱动器的电源端和第三MOS管的源极分别连接馈电网络的GaN功率放大器的漏压供电电源，第二驱动器的电源端还分别通过第二电容、第三电容接地，第二驱动器的输出端通过第九电阻连接第三MOS管的栅极，第十电阻接在第三MOS管的栅极和源极之间，第三MOS管的漏极连接GaN功率放大器；若第一负电源掉电时，第二驱动器输出高电平，则第三MOS管不导通，实现负电掉电保护功能；第二驱动器的下拉端口连接第三MOS管的漏极，实现第三MOS管的漏极快速放电功能；第三脉冲调制电路包括第三驱动器和第四MOS管，第三驱动器与第二驱动器的输入端、使能端、输出端和下拉端口的连接电路结构相同，第三驱动器的电源端和第四MOS管的源极分别连接馈电网络的GaN功率管的漏压供电电源，第三驱动器的电源端还分别通过第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容接地；若第一负电源掉电时，第三驱动器输出高电平，则第四MOS管不导通，实现负电掉电保护功能；第三驱动器的下拉端口连接第四MOS管的漏极，实现第四MOS管的漏极快速放电功能。其进一步的技术方案为，全固态发射机还包括脉冲调制BIT告警电路，包括第二与门、第三与门和第四与门，第二与门的第一输入端连接温度BIT信号、第二输入端连接发射输出口驻波BIT信号，第二与门的输出端连接第四与门的第一输入端，第三与门的第一输入端连接电流过流BIT信号、第二输入端连接脉冲调制输入信号，第三与门的输出端连接第四与门的第二输入端，第四与门的输出端输出脉冲调制信号；若温度BIT信号、发射输出口驻波BIT信号、电流过流BIT信号和脉冲调制输入信号中有任何一个为低电平，则脉冲调制BIT告警电路输出的脉冲调制信号也为低电平，各个脉冲调制电路不导通，两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块不工作。其进一步的技术方案为，全固态发射机还包括功率BIT告警电路，包括电感、第三二极管和第一比较器，第三二极管的阳极作为功率BIT告警电路的输入端分别连接第一微带耦合器和第二微带耦合器的输出端，同时还通过电感接地，第三二极管的阴极分别连接第十电容的第一端、第十一电阻的第一端和第一比较器的第一输入端，第十电容的第二端和第十一电阻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型X波段全固态发射机，其特征在于，包括馈电网络以及依次相连的两级GaAs功率放大器、第一放大模块、微带隔离器、第一微带耦合器、第一同轴波导转换器、第二放大模块、波导双定向探针耦合器和波导环形/隔离器，第一级GaAs功率放大器的输入端作为全固态发射机的输入端接入射频信号，所述波导环形/隔离器的输出端作为所述全固态发射机的输出端连接天线端口；所述馈电网络用于给所述两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块供电，所述第一同轴波导转换器用于将微带转换成波导，输入至所述全固态发射机的微小射频信号经过所述两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块的四级放大输出高功率射频信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型X波段全固态发射机，其特征在于，包括馈电网络以及依次相连的两级GaAs功率放大器、第一放大模块、微带隔离器、第一微带耦合器、第一同轴波导转换器、第二放大模块、波导双定向探针耦合器和波导环形/隔离器，第一级GaAs功率放大器的输入端作为全固态发射机的输入端接入射频信号，所述波导环形/隔离器的输出端作为所述全固态发射机的输出端连接天线端口；所述馈电网络用于给所述两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块供电，所述第一同轴波导转换器用于将微带转换成波导，输入至所述全固态发射机的微小射频信号经过所述两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块的四级放大输出高功率射频信号。


2.根据权利要求1所述的新型X波段全固态发射机，其特征在于，所述第一放大模块包括3dB输入电桥、3dB输出电桥和GaN功率放大器，GaN功率放大器Ⅰ的输入端连接所述3dB输入电桥的第一输出端，GaN功率放大器Ⅱ的输入端连接所述3dB输入电桥的第二输出端，所述3dB输入电桥的输入端连接第二级GaAs功率放大器，所述GaN功率放大器Ⅰ的输出端连接所述3dB输出电桥的第一输入端，所述GaN功率放大器Ⅱ的输出端连接所述3dB输出电桥的第二输入端，所述3dB输出电桥的输出端连接所述微带隔离器；
所述第二放大模块包括波导功分器、波导功合器以及两路依次相连的第二同轴波导转换器、输入匹配电路、GaN功率管、输出匹配电路、第二微带耦合器和第三同轴波导转换器，所述波导功分器的输入端连接所述第一同轴波导转换器，所述波导功分器的两个输出端分别连接所述第二同轴波导转换器，所述第二同轴波导转换器用于将波导转换成微带，所述波导功合器的两个输入端分别连接所述第三同轴波导转换器，所述第三同轴波导转换器用于将微带转换成波导，所述波导功合器的输出端连接所述波导双定向探针耦合器。


3.根据权利要求1所述的新型X波段全固态发射机，其特征在于，所述全固态发射机还包括脉冲调制电路，经所述馈电网络分配输出给所述两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块的电压先通过所述脉冲调制电路实现负电掉电保护后，再给所述两级GaAs功率放大器、第一放大模块和第二放大模块供电；
第一脉冲调制电路包括二极管、三极管、第一与门、第一驱动器和MOS管，所述第一与门的第一输入端接入脉冲调制信号，同时还经过第一电阻接地，所述第一与门的第二输入端作为负电掉电保护的使能端通过第二电阻和第三电阻连接第一二极管的阳极，所述第二电阻和第三电阻的公共端连接第一电源，所述第一二极管的阴极连接第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接所述馈电网络的第一负电源，所述三极管的基级连接所述第一二极管和第二二极管的公共端后通过第四电阻接地，所述三极管的集电极连接所述第一与门的第二输入端，所述三极管的发射极接地，所述第一与门的输出端分别连接所述第一驱动器的两个输入端，同时还通过第五电阻接地，所述第一驱动器的第一输出端连接第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极连接所述馈电网络的两级GaAs功率放大器的漏压供电电源，所述第二MOS管的漏极连接第二级GaAs功率放大器，所述第一驱动器的第二输出端连接第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第一电源，所述第一MOS管的漏极连接第一级GaAs功率放大器；若所述第一负电源掉电时，所述第一与门输出低电平，则所述第一驱动器不导通从而所述第一MOS管和第二MOS管也不导通，实现负电掉电保护功能。


4.根据权利要求3所述的新型X波段全固态发射机，其特征在于，第二脉冲调制电路包括第二驱动器和第三MOS管，所述第二驱动器的输入端通过第六电阻接入脉冲调制信号，同时还经过所述第六电阻和第七电阻接地，所述第二驱动器的使能端通过第八电阻连接所述第一负电源，同时还通过第一电容接地，所述第二驱动器的电源端和所述第三MOS管的源极分别连接所述馈电网络的GaN功率放大器的漏压供电电源，所述第二驱动器的电源端还分别通过第二电容、第三电容接地，所述第二驱动器的输出端通过第九电阻连接所述第三MOS管的栅极，第十电阻接在所述第三MOS管的栅极和源极之间，所述第三MOS管的漏极连接所述GaN功率放大器；若所述第一负电源掉电时，所述第二驱动器输出高电平，则所述第三MOS管不导通，实现负电掉电保护功能；所述第二驱动器的下拉端口连接所述第三MOS管的漏极，实现所述第三MOS管的漏极快速放电功能；
第三脉冲调制电路包括第三驱动器和第四MOS管，所述第三驱动器与所述第二驱动器的输入端、使能端、输出端和下拉端口的连接电路结构相同，所述第三驱动器的电源端和所述第四MOS管的源极分别连接所述馈电网络的GaN功率管的漏压供电电源，所述第三驱动器的电源端还分别通过第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容接地；若所述第一负电源掉电时，所述第三驱动器输出高电平，则所述第四MOS管不导通，实现负电掉电保护功能；所述第三驱动器的下拉端口连接所述第四MOS管的漏极，实现所述第四MOS管的漏极快速放电功能。


5.根据权利要求3所述的新型X波段全固态发射机，其特征在于，所述全固态发射机还包括脉冲调制BIT告警电路，包括第二与门、第三与门和第四与门，所述第二与门的第一输入端连接温度BIT信号、第二输入端连接发射输出口驻波BIT信号，所述第二与门的输出端连接所述第四与门的第一输入端，所述第三与门的第一输入端连接电流过流BIT信号、第二输入端连接脉冲调制输入信号，所述第三与门的输出端连接所述第四与门的第二输入端，所述第四与门的输出端输出所述脉冲调制信号；若所述温度BIT信号、发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹子君，
申请(专利权)人：无锡华测电子系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32