一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，包括：信号源、前级推动放大单元、末级功放单元和电源单元，信号源输出射频信号至前级推动单元，前级推动放大单元将来自信号源的射频信号进行第一级放大后输出至末级功放单元作为末级功放单元的驱动信号，电源单元用于为前级推动放大单元、末级功放单元供电；末级功放单元包括功分器模组、合路器模组和2

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统


[0001]本专利技术涉及微波源
，特别涉及一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统。

技术介绍

[0002]近年来，大功率微波的应用多种多样：卫星和空间平台供能、深空探测器测控通信、轨道飞行器高度改变推进系统等，无论哪一种应用都需要极大的功率支持。随着半导体材料和工艺的不断发展，微波器件的输出功率量级越来越大，虽然大功率器件的工作频率以及所能达到的功率越来越高，但限于器件的物理特性以及工艺水平，单个功放的输出功率仍是有限的，目前国内技术，单只功放管的输出功率只有几百瓦，因此为了实现万瓦级的高功率输出，必须要通过功率合成的方法来实现。但是在如此大的合成规模下，难以保持较高的合成效率，且多路合成时各路的一致性、各支路的相互隔离、合成网络的稳定性等问题亟待解决。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，其具有合成时各支路的一致性高，各支路之间隔离性好，提高了功率合成效率，系统稳定性高的优点。
[0004]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0005]一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，包括：信号源、前级推动放大单元、末级功放单元和电源单元，所述信号源输出射频信号至所述前级推动放大单元，所述前级推动放大单元将来自所述信号源的射频信号进行第一级放大后输出至末级功放单元作为所述末级功放单元的驱动信号，所述电源单元用于为所述前级推动放大单元、末级功放单元供电；
[0006]所述末级功放单元包括功分器模组、合路器模组和2
N
个末级功放模块，所述功分器模组与所述前级推动放大单元连接用于将经过前级推动放大单元第一级放大后的射频信号等分为2
N
路功率信号分别输出至2
N
个末级功放模块，所述末级功放模块用于将所述功率信号进行第二级放大后输出至合路器模组，所述合路器模组用于将2
N
路经过第二级放大后的功率信号合成为一路微波源信号并输出，其中N为大于一的正整数；
[0007]所述合路器模组包括多个功率合成器，所述功率合成器采用了脊波导魔T空间合成结构，所述脊波导魔T空间合成结构包括四个同轴波导转换结构、三个波导魔T和三个隔离负载，其中三个波导魔T包括两个第一波导魔T和一个第二波导魔T，所述同轴波导转换结构的输入端与所述末级功放模块连接用于将经过第二级放大后的功率信号从同轴转换至波导导波系统中进行传播，所述第一波导魔T的两个输入端分别与两个同轴波导转换结构的输出端连接，所述第二波导魔T的两个输入端分别与两个第一波导魔T的其中一个输出端连接，三个波导魔T的输出端还分别与三个隔离负载连接。
[0008]进一步设置：所述前级推动放大单元包括依次连接的前级衰减器、功分器、低噪
放、数控衰减器、均衡器、衰减器、放大器、数控衰减器、放大器、隔离器、末级放大器、末级隔离器和耦合器，所述耦合器的输出端与所述末级功放单元连接，所述前级衰减器的输入端与所述信号源连接。
[0009]进一步设置：所述末级功放模块采用GaN功率管，所述GaN功率管由64只功放管级联合成实现。
[0010]进一步设置：还包括功放监控单元，所述功放监控单元用于采集工作状态信息，所述工作状态信息包括功放管的温度、输出功率及功放管的栅极和漏极的电压、电流，所述功放监控单元包括微处理器、温度传感器、检波器和电压电流传感器，所述温度传感器与所述微处理器连接用于对功放管的温度进行监测，所述检波器用于对每只功放管的输出功率进行耦合检波得到检波电压后输送至所述微处理器；所述电压电流传感器与所述微处理器连接用于对功放管的漏极和栅极的电压、电流进行检测。
[0011]进一步设置：所述电源单元为数字电源，且所述数字电源与所述微处理器电性连接。
[0012]进一步设置：还包括远程监控单元，所述远程监控单元包括远程主机，所述微处理器包括通讯模块，所述微处理器通过通讯模块与所述远程主机通讯连接，所述微处理器通过所述通讯模块将工作状态信息传送给所述远程主机并接收所述远程主机的操作指令。
[0013]进一步设置：所述功放管处还设置有散热结构，所述散热结构包括无氧铜、热管阵列和散热器，所述无氧铜设置于所述功放管正下方，所述热管阵列设置于所述散热器与所述无氧铜之间。
[0014]进一步设置：所述热管阵列与所述无氧铜之间填充有填隙材料。
[0015]进一步设置：所述填隙材料为相变材料。
[0016]进一步设置：所述合路器模组的输出端还连接有双定向耦合器，所述微波源信号通过所述双定向耦合器后输出。
[0017]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]1、将脊波导结构集成到魔T上，通过同轴波导转换结构将4路末级功放模块输出的功率信号从同轴转换到波导导波系统中传播，然后再通过3个波导魔T两两合成为功率信号输出，实现宽频带、插损小、平坦度小的指标要求。同时路间采用3个大功率隔离负载来提供足够的路间隔离度，以防止因功率合成幅相不一致产生功率倒灌现象，导致合路器损坏。
[0019]2、由于长时间进行输出功率超过10KW，设置散热结构，建立高效的散热通道，能够快速高效的将功放管工作时产生的热量散发出去，保证系统的稳定性。通过热管内部介质的气液相变化，从而达到极高的导热率，大大提高散热器的效率。
[0020]3、通过功放监控单元对系统内部的功放管进行实时的监测，采集功放管的电压电流、温度、输出功率，在各模块出现故障时，能够及时发现故障进行处理，保证系统运行的稳定性。微处理器通过所述通讯模块将工作状态信息传送给所述远程主机并接收所述远程主机的操作指令，可以在偏远位置或环境恶劣的地方实现无人值守。
附图说明
[0021]图1是实施例的整体结构框图；
[0022]图2是实施例中功率合成器的结构示意图；
[0023]图3是实施例中前级推动放大单元的结构示意图；
[0024]图4是实施例中末级功放单元的结构框图；
[0025]图5是实施例中散热结构的结构示意图。
[0026]图中，1、功放管；2、无氧铜；3、填隙材料；4、热管阵列；5、散热器。
具体实施方式
[0027]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0028]实施例：
[0029]如图1
‑
5所示，一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，包括：信号源、前级推动放大单元、末级功放单元和电源单元，所述信号源输出射频信号至所述前级推动放大单元，所述前级推动放大单元将来自所述信号源的射频信号进行第一级放大后输出至末级功放单元作为所述末级功放单元的驱动信号，所述电源单元用于为所述前级推动放大单元、末级功放单元供电；
[0030]所述末级功放单元包括功分器模组、合路器模组和2N个末级功放模块，所述功分器模组与所述前级推动放大单元连接用于将经过前级推动放大单元第一级放大后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，其特征在于，包括：信号源、前级推动放大单元、末级功放单元和电源单元，所述信号源输出射频信号至所述前级推动放大单元，所述前级推动放大单元将来自所述信号源的射频信号进行第一级放大后输出至末级功放单元作为所述末级功放单元的驱动信号，所述电源单元用于为所述前级推动放大单元、末级功放单元供电；所述末级功放单元包括功分器模组、合路器模组和2
N
个末级功放模块，所述功分器模组与所述前级推动放大单元连接用于将经过前级推动放大单元第一级放大后的射频信号等分为2
N
路功率信号分别输出至2
N
个末级功放模块，所述末级功放模块用于将所述功率信号进行第二级放大后输出至合路器模组，所述合路器模组用于将2
N
路经过第二级放大后的功率信号合成为一路微波源信号并输出，其中N为大于一的正整数；所述合路器模组包括多个功率合成器，所述功率合成器采用了脊波导魔T空间合成结构，所述脊波导魔T空间合成结构包括四个同轴波导转换结构、三个波导魔T和三个隔离负载，其中三个波导魔T包括两个第一波导魔T和一个第二波导魔T，所述同轴波导转换结构的输入端与所述末级功放模块连接用于将经过第二级放大后的功率信号从同轴转换至波导导波系统中进行传播，所述第一波导魔T的两个输入端分别与两个同轴波导转换结构的输出端连接，所述第二波导魔T的两个输入端分别与两个第一波导魔T的其中一个输出端连接，三个波导魔T的输出端还分别与三个隔离负载连接。2.根据权利要求1所述的一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，其特征在于，所述前级推动放大单元包括依次连接的前级衰减器、功分器、低噪放、数控衰减器、均衡器、衰减器、放大器、数控衰减器、放大器、隔离器、末级放大器、末级隔离器和耦合器，所述耦合器的输出端与所述末级功放单元连接，所述前级衰减器的输入端与所述信号源连接。3.根据权利要求1所述的一种超宽带大功率高...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宇，王一鹏，祝萍，陈政言，王贺，丁玲，
申请(专利权)人：南京巨雷装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：