本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是高頻大功率放大器的鏈路實現(xiàn)方案。

背景技術(shù)：

毫米波功放目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于空間電子、雷達、衛(wèi)星、公路交通、民航系統(tǒng)、電子對抗、通信系統(tǒng)等多種尖端科技中，是目前研究的熱點領(lǐng)域。毫米波固態(tài)功放采用GaAs器件MMIC(毫米波單片集成電路)功率合成技術(shù)實現(xiàn)，具有體積小、效率高、易集成、使用方便等優(yōu)點。而微波固態(tài)功放是否具備足夠大的發(fā)射功率是其能否在系統(tǒng)中可靠工作的重要因素。單個MMIC功放芯片的功率輸出有限，無法達到一些系統(tǒng)正常工作所需要的功率，特別是在大功率應(yīng)用場合。為了滿足微波固態(tài)功放對功率的需求，通常采用微波功率合成技術(shù)實現(xiàn)。對于百瓦量級的功率放大器，內(nèi)部鏈路的設(shè)計也是保證其正常工作的重要方面。內(nèi)部鏈路的設(shè)計會關(guān)系到功率放大器輸入輸出信號的幅度和相位一致性、功率分配與合成網(wǎng)絡(luò)的效率、功率放大器的增益平坦度、帶寬、駐波比、回波損耗等各項指標，進而關(guān)系到功率放大器的整體性能。

現(xiàn)有技術(shù)方案的微波功率放大器的鏈路前端是信號的預(yù)處理模塊，主要實現(xiàn)對輸入的射頻小信號作衰減和增益調(diào)節(jié)。為了使該預(yù)處理模塊的射頻輸出信號具有良好的線性化度，通常采用功率回退技術(shù)，其實現(xiàn)方法就是把前級功率放大器的輸入功率從1dB壓縮點向后回退6～10dB，使其工作在遠小于1dB壓縮點的電平上，遠離飽和區(qū)，進入線性工作區(qū)，改善功率放大器的三階交調(diào)系數(shù)。對于鏈路的功率分配與合成網(wǎng)絡(luò)，采用的是Wilkinson或者二進制功率分配/合成器實現(xiàn)射頻信號的分配與合成。與功率分配器和合成器相連的是多個具有相同參數(shù)的MMIC實現(xiàn)對各路分配后的射頻信號信號放大。

以上所述的現(xiàn)有技術(shù)具有以下缺點：

1.前級放大模塊中采用功率回退技術(shù)使前級放大器遠離飽和區(qū)，進入線性工作區(qū)，這樣做雖然能善放大器線性度，但效率大為降低，其工作時的輸出功率非常小，甚至難以達到足夠的功率電平以推動鏈路的下一級模塊實現(xiàn)射頻信號的進一步放大。

2.功率回退法簡單且易實現(xiàn)，不需要增加任何附加設(shè)備，但是當功率回退到一定程度，繼續(xù)回退將不再改善放大器的線性度。因此，此方法在線性度要求很高的場合不再適用。

3.采用的Wilkinson或者二進制功率分配/合成器實現(xiàn)射頻信號的分配與合成。在功率需求較小、支路較少的場合能達到相當高的合成效率。對于大功率需求，設(shè)計鏈路時所需的支路較多的情況下，整個功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)的損耗顯著增大，效率急劇降低。

4.系統(tǒng)鏈路中功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)中的的功率放大芯片在系統(tǒng)的各功率分配支路上單獨工作，各支路間需要采取相應(yīng)的隔離措施，以防止信號間的干擾。在支路較多的情況下，系統(tǒng)的體積會變得異常龐大，不利于小型化應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種Q頻段衛(wèi)星通信100W固態(tài)功率放大器鏈路方案：

一種Q頻段衛(wèi)星通信100W固態(tài)功率放大器鏈路，包括前級放大模塊、驅(qū)動功率放大器模塊、12路徑向波導(dǎo)功率分配器、末級功率放大器、12路徑向波導(dǎo)功率合成器、定向耦合器、若干隔離器及波導(dǎo)窗；其中前級放大模塊對射頻輸入的小信號進行預(yù)處理；驅(qū)動功率放大器模塊對鏈路前端的前級放大模塊的輸出信號進行放大，使其達到足夠的功率電平經(jīng)過12路徑向波導(dǎo)功率分配器以推動鏈路的末級功率放大器實現(xiàn)射頻信號的進一步放大；12路徑向波導(dǎo)功率合成器將經(jīng)過各末級功率放大器放大后的信號進行功率合成并通過波導(dǎo)窗實現(xiàn)信號輸出；定向耦合器是在鏈路中耦合一小部分功率以實現(xiàn)功率檢測；隔離器是為了保證鏈路各級之間信號的良好隔離，以避免各級之間信號的相互影響；前級放大模塊還能對耦合器耦合出的正反向功率實施功率檢測以進行調(diào)節(jié)，整個功率放大器鏈路構(gòu)成具有負反饋的閉合回路。

所述前級放大模塊包括信號放大、衰減、增益均衡、正反向功率檢測功能，還含有預(yù)失真線性化器、自動電平控制(ALC)功能。

所述驅(qū)動功率放大器模塊內(nèi)也包含有位于12路徑向波導(dǎo)功率分配器與12路徑向波導(dǎo)功率合成器之間的末級功率放大器模塊。

所述的功率分配器和功率合成器為12路徑向波導(dǎo)功率分配器與12路徑向波導(dǎo)功率合成器，它是空間功率分配與合成技術(shù)的一種實現(xiàn)形式，其內(nèi)部含有波導(dǎo)模的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

所述的末級功率放大器模塊是一種內(nèi)部含有兩個波導(dǎo)魔T結(jié)構(gòu)和基于GaAs為材料的8個微波功率放大芯片TGA4046。該模塊是一個有內(nèi)部MMIC實現(xiàn)射頻信號放大的功率放大器12W模塊。

所述的鏈路中定向耦合器耦合部分正反向功率反饋到該鏈路的前級放大模塊，整個鏈路構(gòu)成閉合回路。耦合器的輸出信號經(jīng)過WR22型波導(dǎo)窗實現(xiàn)射頻信號輸出。

有益效果：

1、射頻鏈路前端的前級放大模塊采用預(yù)失真線性化器，使得該模塊的放大器工作在飽和區(qū)也能保持較高的線性化度，在飽和區(qū)工作的放大器具有更高的增益與工作效率。

2、采用12路徑向波導(dǎo)功率分配器與12路徑向波導(dǎo)功率合成器實現(xiàn)一次功率分配，每個支路都含有使得功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)具有較高的合成效率。

3、采用末級功率放大器模塊是一種內(nèi)部含有兩個波導(dǎo)魔T結(jié)構(gòu)和基于GaAs為材料的8個微波功率放大芯片TGA4046。該模塊是一個有內(nèi)部MMIC實現(xiàn)射頻信號放大的功率放大器12W模塊。如此高的功率模塊作為一個支路，對于實現(xiàn)100W的功率放大器，其體積變得很小，利于小型化應(yīng)用。

4、鏈路中采用定向耦合器是在耦合一小部分功率以實現(xiàn)功率檢測和駐波比保護；各級之間采用隔離器是為了保證鏈路各級之間信號的良好隔離，以防止鏈路的反射功率燒毀功率放大器。

5、鏈路中采用定向耦合器是在耦合一小部分功率以實現(xiàn)功率檢測，檢測的射頻信號反饋到鏈路前端的前級放大模塊，整個鏈路構(gòu)成具有反饋的閉合回路。前級放大模塊的自動電平控制可根據(jù)檢測到的功率進行適當調(diào)節(jié)以達到鏈路穩(wěn)定工作狀態(tài)。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例，對本實用新型進行詳細說明。

實施例1

Q頻段衛(wèi)星通信100W固態(tài)功率放大器鏈路的前級放大模塊含有小信號放大器、均衡器、預(yù)失真線性化器以及自動電平控制部分電路。分別對進入該鏈路的射頻信號進行放大、增益均衡、線性化、自動電平控制功能。簡言之，就是射頻小信號的預(yù)處理級。整個鏈路的輸入信號功率電平為-4dBm時，該級的輸出信號功率為11.5dBm，實現(xiàn)增益15.5dB，可見其效率非常高。

實施例2

Q頻段衛(wèi)星通信100W固態(tài)功率放大器鏈路的驅(qū)動放大模塊含有若干末級功率放大模塊。由于其輸入信號是經(jīng)過前級放大模塊處理后的信號，因此射頻信號在該級最易實現(xiàn)功率增益的放大。射頻信號經(jīng)過該級之后輸出功率為41.5dBm，該級增益達到30dB。由于前級放大模塊處理的是射頻小信號，故驅(qū)動功率放大器模塊與前級放大模塊之間的隔離器的損耗可忽略不計。

實施例3

經(jīng)過驅(qū)動功率放大器后的輸出信號經(jīng)過一隔離器進入12路徑向波導(dǎo)功率分配器的輸入端口實現(xiàn)射頻信號的功率分配。12個支路分別接一個Q波段43.5G～45.5G固態(tài)功率放大器12W模塊經(jīng)過該模塊后的信號經(jīng)過12路徑向波導(dǎo)功率合成實現(xiàn)信號輸出。除去損耗，整個鏈路的功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)功率增益在11.5dB(51.7-41.2)?？梢?，射頻信號在末級功放進行放大的過程中，其功率幾近飽和，功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)整體功率增益不及鏈路的驅(qū)動功率放大器模塊。

實施例4

鏈路各級之間增加隔離器為了與鏈路相鄰級保證良好的隔離，防止反射功率燒毀鏈路。該類型的隔離器又稱為回轉(zhuǎn)器，是一個信號只能單向傳遞的三端口器件。射頻信號進入隔離器的輸入端后，只能被傳遞到隔離器的輸出端。如果其輸出端有反向功率進入，則反射回來的信號只能被傳遞到地上而無法到達隔離器的輸入端。隔離器以此方式實現(xiàn)各相鄰鏈路之間的有效隔離。

應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。