一种用于宽带微波信号混合的功放架构及其工作方法技术

本发明专利技术提供一种用于宽带微波信号混合的功放架构及其工作方法，所述功放架构包括连续波微波信号源S1、同步信号源S2、脉冲信号源S3、宽带移相器或延时器D1、宽带功率放大器A1、宽带功率放大器A2、宽带功率放大器A3、电桥H1、电桥H2、隔离电阻R1、定向耦合器C1、定向耦合器C2、定向耦合器C3和定向耦合器C4。本发明专利技术实现的功放架构，用于宽带大功率微波信号的无缝混合，混合的比例、频率、信号样式不受限制，可极大地降低微放电测试系统的成本。大地降低微放电测试系统的成本。大地降低微放电测试系统的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于宽带微波信号混合的功放架构及其工作方法


[0001]本专利技术涉及宽带微波信号混合
，具体而言，涉及一种用于宽带微波信号混合的功放架构及其工作方法。

技术介绍

[0002]在航天应用中，空间中的射频大功率常会导致部件出现“微放电”现象，造成系统失效的严重后果。为模拟此现象进行测试，需要在一定强度的连续波信号上叠加10倍以上的脉冲信号，形成具有一定峰均比的连续波与脉冲混合信号，输出的峰值功率在千瓦量级。航天应用中涉及到的频段从C波段到Ka波段均有分布，为使得测试设备的利用效率高，测试能力强，需其具有宽带大功率的特性。
[0003]脉冲器件的峰值功率较高，但其不能工作在连续波下，导致平均功率低；而连续波器件的峰值功率又较小，输出高峰值功率就需要高成本。由于微放电测试所需的信号样式脉冲峰值功率需要几千瓦，连续波功率需要几百瓦，高功率的脉冲器件难以兼容连续波的输出，因此目前大部分的设计方式是选用连续波的器件，按照最高功率进行设计，导致整机的成本昂贵、体积庞大。
[0004]还有一种方式是采用差相仪或是高速大功率开关进行切换，但这种方式的带宽较窄，功率较小，应用场景受限。一方面是由于材料特性的限制，目前差相仪带宽仅15％左右、高频段的最大功率在百瓦量级，尚不能满足测试所需的宽带全频带大功率工作的需求；另一方面差相仪开关的切换时间需要若干微秒，且不能带载切换，对时序要求严格，而微放电击穿的测试需求为纳秒量级，因此测试的准确度受限，难以满足实际应用的需求。
[0005]综上，对于如航天应用中的微放电测试等场景，需要一种带宽宽、功率大的混合电路架构，能够将连续波和脉冲信号分别进行放大，以降低整机成本，然后再将放大之后的连续波和脉冲信号无缝叠加合成，且要具有切换时间短，电路可靠性高的特点。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种用于宽带微波信号混合的功放架构及其工作方法，以解决宽带大功率、连续波与脉冲无缝叠加、高可靠和低成本几个因素之间矛盾的问题。
[0007]本专利技术提供的一种用于宽带微波信号混合的功放架构，包括连续波微波信号源S1、同步信号源S2、脉冲信号源S3、宽带移相器或延时器D1、宽带功率放大器A1、宽带功率放大器A2、宽带功率放大器A3、电桥H1、电桥H2、隔离电阻R1、定向耦合器C1、定向耦合器C2、定向耦合器C3和定向耦合器C4；
[0008]连续波微波信号源S1的信号输出端口1依次经移宽带相器或延时器D1、宽带功率放大器A1、定向耦合器C1的直通端连接电桥H2的端口3；连续波微波信号源S1的同步受控端口2连接同步信号源S2的信号输出端口1；脉冲信号源S3的信号输出端口3连接分别连接宽带功率放大器A2和宽带功率放大器A3的控制端口3；脉冲信号源S3的信号输出端口1连接电桥H1的端口1；脉冲信号源S3的同步受控端口2连接同步信号源S2的信号输出端口2；电桥H1
的端口2经隔离电阻R1接地；电桥H1的端口3依次经宽带功率放大器A2和定向耦合器C2的直通端口连接电桥H2的端口1；电桥H1的端口4依次经宽带功率放大器A3和定向耦合器C3的直通端口连接电桥H2的端口2；电桥H2的端口4经定向耦合器C4的直通端连接所述功放架构的输出端口Pout。
[0009]进一步的，所述电桥H1和电桥H2为90
°
电桥。
[0010]进一步的，所述宽带功率放大器A1、宽带功率放大器A2和宽带功率放大器A3的结构均包括：
[0011]功率管Q1；
[0012]与功率管Q1的栅极连接的输入匹配电路；
[0013]与功率管Q1的漏极连接的输出匹配电路；
[0014]所述宽带功率放大器A1的功率管Q1的源极接地；所述宽带功率放大器A2和宽带功率放大器A3的功率管Q1的源极连接脉冲信号源S3的信号输出端口3。
[0015]可选的，将所述功放架构用于微放电测试时，所述宽带功率放大器A1采用固态器件。
[0016]可选的，将所述功放架构用于微放电测试时，所述宽带功率放大器A2、宽带功率放大器A3采用电真空放大器。
[0017]进一步的，所述定向耦合器C1、定向耦合器C2、定向耦合器C3和定向耦合器C4具有用于功率监测的功率监测端口。
[0018]进一步的，所述用于宽带微波信号混合的功放架构的工作方法，包括如下步骤：
[0019]S100，同步信号源S2向连续波微波信号源S1和脉冲信号源S3输出同步信号，将连续波微波信号源S1和脉冲信号源S3输出的信号在时间上进行同步控制，使连续波微波信号源S1的信号输出端口1输出连续波微波信号；脉冲信号源S3的信号输出端口1和信号输出端口3输出与连续波微波信号对应时间和相位的脉冲信号；
[0020]S200，连续波微波信号经宽带移相器或延时器D1进行移相或延时；
[0021]S300，移相或延时后的连续波微波信号进入宽带功率放大器A1，宽带功率放大器A1输出放大的连续波微波信号；
[0022]S400，放大的连续波微波信号经定向耦合器C1的直通端到达电桥H2的端口3；
[0023]S500，脉冲信号源S3的信号输出端口1输出脉冲信号进入电桥H1的端口1，分为具有90
°
相位差的两路信号，分别从端口3和端口4输出；
[0024]S600，电桥H1的端口3输出具有90
°
相移的脉冲信号，进入宽带功率放大器A2进行放大，放大后的脉冲信号经过定向耦合器C2的直通端进入电桥H2的端口1；电桥H1的端口4输出无相移脉冲信号，进入宽带功率放大器A3进行放大，放大后的脉冲信号经过定向耦合器C3的直通端进入电桥H2的端口2；
[0025]S700，电桥H2的端口1输入了宽带功率放大器A2输出的具有90
°
相移的脉冲信号，端口2输入了宽带功率放大器A3输出的无相移脉冲信号，端口3输入了宽带功率放大器A1输出的连续波微波信号，在端口4合成后经定向耦合器C4的直通端输出至所述功放架构的输出端口Pout。
[0026]进一步的，在工作时，通过调整宽带移相器或延时器D1的移相或延时值使得电桥H2的的合成效率最高。
[0027]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0028]本专利技术实现的功放架构，用于宽带大功率微波信号的无缝混合，混合的比例、频率、信号样式不受限制，可极大地降低微放电测试系统的成本。
[0029]具体地：
[0030]1、所述功放架构内部均采用宽带的部件，可在倍频层上输出千瓦量级的功率。
[0031]2、所述功放架构内部放大通道采用高峰值的脉冲器件和高平均值的连续波器件共同工作，以降低成本。
[0032]3、所述功放架构内部电桥的隔离功能使合成的两路信号之间独立而互不干扰，使其支持不同频率的任意样式信号合成。
[0033]4、所述功放架构内部采用一路移相器或延时器对合成相位进行调整，可补偿电路的差异，实现最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于宽带微波信号混合的功放架构，其特征在于，包括连续波微波信号源S1、同步信号源S2、脉冲信号源S3、宽带移相器或延时器D1、宽带功率放大器A1、宽带功率放大器A2、宽带功率放大器A3、电桥H1、电桥H2、隔离电阻R1、定向耦合器C1、定向耦合器C2、定向耦合器C3和定向耦合器C4；连续波微波信号源S1的信号输出端口1依次经移宽带相器或延时器D1、宽带功率放大器A1、定向耦合器C1的直通端连接电桥H2的端口3；连续波微波信号源S1的同步受控端口2连接同步信号源S2的信号输出端口1；脉冲信号源S3的信号输出端口3连接分别连接宽带功率放大器A2和宽带功率放大器A3的控制端口3；脉冲信号源S3的信号输出端口1连接电桥H1的端口1；脉冲信号源S3的同步受控端口2连接同步信号源S2的信号输出端口2；电桥H1的端口2经隔离电阻R1接地；电桥H1的端口3依次经宽带功率放大器A2和定向耦合器C2的直通端口连接电桥H2的端口1；电桥H1的端口4依次经宽带功率放大器A3和定向耦合器C3的直通端口连接电桥H2的端口2；电桥H2的端口4经定向耦合器C4的直通端连接所述功放架构的输出端口Pout。2.根据权利要求1所述的用于宽带微波信号混合的功放架构，其特征在于，所述电桥H1和电桥H2为90
°
电桥。3.根据权利要求1所述的用于宽带微波信号混合的功放架构，其特征在于，所述宽带功率放大器A1、宽带功率放大器A2和宽带功率放大器A3的结构均包括：功率管Q1；与功率管Q1的栅极连接的输入匹配电路；与功率管Q1的漏极连接的输出匹配电路；所述宽带功率放大器A1的功率管Q1的源极接地；所述宽带功率放大器A2和宽带功率放大器A3的功率管Q1的源极连接脉冲信号源S3的信号输出端口3。4.根据权利要求1所述的用于宽带微波信号混合的功放架构，其特征在于，将所述功放架构用于微放电测试时，所述宽带功率放大器A1采用固态器件。5.根据权利要求1所述的用于宽带微波信号混合的功放架构，其特征在于，将所述功放架构用于微放电测试时，所述宽带功率放大器A2、宽带功...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯钧，杨阳，陈根余，方建新，杨乐，樊子轩，
申请(专利权)人：成都四威功率电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：