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CN113381701B - 微波固态功率放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微波固态功率放大器，包括盒体、盖体、功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路，功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路均设置在盒体内，功率输出电路包括末级功率放大器、第一电容和输出隔离器；匹配电路包括固定衰减器和匹配微带线；微波信号由末级功率放大器放大后，经由第一电容一路传输至输出隔离器输出，另一路经过耦合电路，耦合电路产生耦合微波信号经由固定衰减器和匹配微带线后进入检波电路产生检波电平。本发明实现使微波固态功放输出端口耦合检波电平稳定且不易受到干扰。

Description

微波固态功率放大器
技术领域
本发明涉及微波射频电路技术领域，特别涉及一种微波固态功率放大器。
背景技术
微波固态功放的主要功能是对微波信号进行功率放大并发送至天线。在微波固态功放的使用中，特别在微波固态功放已装入系统后，无法对其输出功率进行直接的测量，为了能把握微波固态功放的输出功率是否正常或者衡量输出功率的大小，通常的办法是在微波固态功放的输出端口设计一个耦合检波电路，产生一个检波电平来表征和量化输出功率的大小。常规设计的耦合检波电路均处于微波固态功放输出端口，与功率输出电路位于同一腔体内，当微波固态功放输出功率较强时，由于电磁场的作用，使得进入检波器件的信号既有耦合器耦合的信号，又有通过电磁场作用的干扰信号，会使得检波器件输出的检波电平不稳定，在微波固态功放工作频带内，不同的频率下的检波电平有较大差别，会大大影响检波电平表征输出功率的稳定度和准确度。
因此，如何使微波固态功放输出端口耦合检波电平稳定且不易受到干扰，已成为目前业界亟需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的微波固态功放输出端口耦合检波电路稳定性问题，本发明提出了一种微波固态功率放大器。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种微波固态功率放大器，包括盒体、盖体、功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路，所述功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路均设置在所述盒体内，其特征在于：所述功率输出电路包括末级功率放大器、第一电容和输出隔离器；所述匹配电路包括固定衰减器和匹配微带线；微波信号由所述末级功率放大器放大后，经由所述第一电容一路传输至所述输出隔离器输出，另一路经过所述耦合电路，所述耦合电路产生耦合微波信号经由所述固定衰减器和所述匹配微带线后进入所述检波电路产生检波电平。
优选的，所述耦合电路包括微带耦合器和第一电阻；所述微带耦合器的输入端与所述第一电容的输出端耦合，输出端分别与所述第一电阻的一端和所述固定衰减器的输入端连接，所述第一电阻的另一端接地。
优选的，所述检波电路包括检波二极管、第二电阻、第三电阻、第二电容、第三电容和第四电容；所述检波二极管的阳极通过所述匹配微带线与所述固定衰减器连接，阴极分别与所述第二电容的一端和所述第三电阻的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第三电阻的另一端作为检波电平端口，分别与所述第二电阻的、第三电容和所述第四电容的一端连接，所述第二电阻、第三电容和所述第四电容的另一端接地。
优选的，所述功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路采用柔性基板制成。
优选的，所述盒体设置有两个腔体，所述腔体内设置有底座和隔栏，所述功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路均设置在所述底座的表面，且由所述隔栏隔开；所述功率输出电路、耦合电路和所述固定衰减器设置在同一个腔体内；所述匹配微带线和所述检波电路设置在另一个腔体内；所述隔栏还设置在两个所述腔体之间，且所述隔栏底部开有线槽。
优选的，所述盒体和所述盖体均为铝合金材料制成。
优选的，所述盖体上加工由凸台，与所述盒体形状相适配连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)把耦合电路与检波电路用不同的腔体分割开，增加隔栏屏蔽，可以消除功率输出电路内的大功率信号对检波电路的电磁场干扰，获得稳定的检波电平；
(2)耦合电路与检波电路之间的匹配电路可用于调谐一定带宽内检波电平的一致性，降低检波电平随频率的波动性，增强耦合检波电路的频带适应性；
(3)具有电路简单，易实现的特点，并具有一定的通用性，可广泛应用于卫星通信、雷达、测控、导航、对抗等电子系统中。
附图说明
图1为本发明一种微波固态功率放大器的电路图。
图2为本发明一种微波固态功率放大器盒体的结构图；
图3为图2的A-A向剖视图；
图4为本发明一种微波固态功率放大器的盖体结构图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种微波固态功率放大器，包括盒体、盖体、功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路，功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路均设置在盒体内，功率输出电路包括末级功率放大器V1、第一电容C1和输出隔离器W1；匹配电路包括固定衰减器N1和匹配微带线；微波信号由末级功率放大器V1放大后，经由第一电容C1一路传输至输出隔离器W1，从X02G输出端口输出，另一路经过耦合电路，耦合电路产生耦合微波信号经由固定衰减器N1和匹配微带线后进入检波电路产生检波电平。
本实施例中，在宇航用X频段10W的微波固态功放上，实现600MHz带宽以内可以获得稳定一致检波电平的耦合检波电路。耦合电路和检波电路之间增加匹配电路，增加整个电路的频带适应性，提高微波固态功放工作频带内检波电平的一致性，降低检波电平随频率的波动性；固定衰减器N1可以改善耦合电路和检波电路之间的接口驻波，提高耦合信号传输能力；匹配电路中一定波长的匹配微带线(视频率而定)可用于调谐一定带宽内耦合信号的平坦度，从而提高检波电平的一致性，降低检波电平随频率的波动性，例如：匹配电路中匹配微带线采用1/2波长匹配微带线，可用于调谐600MHz带宽内耦合信号的平坦度，实测检波电平可保证在±0.1V范围内。
在一个实施例中，耦合电路包括微带耦合器和第一电阻R1；微带耦合器的输入端与第一电容C1的输出端耦合，输出端分别与第一电阻R1的一端和固定衰减器N1的输入端连接，第一电阻R1的另一端接地。
在一个实施例中，检波电路包括检波二极管V2、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；检波二极管V2的阳极通过匹配微带线与固定衰减器N1连接，阴极分别与第二电容C2的一端和第三电阻R3的一端连接，第二电容C2的另一端接地，第三电阻R3的另一端作为检波电平端口，分别与第二电阻R2的、第三电容C3和第四电容C4的一端连接，第二电阻R2、第三电容C3和第四电容C4的另一端接地。
在一个实施例中，功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路采用柔性基板制成。
本实施例中，电路通过柔性基板Rogers TMM3加工微带电路来实现。
在一个实施例中，如图2～3所示，盒体设置有两个腔体，腔体内设置有底座和隔栏，功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路均设置在底座的表面，且由隔栏隔开；功率输出电路、耦合电路和固定衰减器N1设置在同一个腔体内；匹配微带线和检波电路设置在另一个腔体内；隔栏还设置在两个腔体之间，且隔栏底部开有线槽。
本实施例中，微波固态功放输出功率为10W，功率输出电路所在腔体内存在较强的电磁信号干扰；采取把耦合电路和检波电路用不同的腔体隔开的方法，使得检波电路不易受到电磁场干扰；匹配电路的1/2波长匹配微带线和检波电路在同一个腔体内，与另一个腔体之间有隔栏隔开，起到屏蔽作用，能够使检波电路不受到另一个腔体内电磁信号的干扰；在隔栏的底部开槽，供匹配电路的固定衰减器N1和1/2波长匹配微带线部分之间的连接，连接采用打金带的方式。
在一个实施例中，盒体和盖体均为铝合金材料制成。
本实施例中，盒体和盖体均为铝合金材料，具备较好的电磁屏蔽性能。
在一个实施例中，如图4所示，盖体上加工有凸台，与盒体形状相适配连接。
本实施例中，盒体上部设有盖体，盖体根据腔体的形状，加工凸台，盒体合上盖体后可以增加腔体间的屏蔽效果。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种微波固态功率放大器，包括盒体、盖体、功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路，所述功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路均设置在所述盒体内，其特征在于：所述功率输出电路包括末级功率放大器、第一电容和输出隔离器；所述匹配电路包括固定衰减器和匹配微带线；微波信号由所述末级功率放大器放大后，经由所述第一电容一路传输至所述输出隔离器输出，另一路经过所述耦合电路，所述耦合电路产生耦合微波信号经由所述固定衰减器和所述匹配微带线后进入所述检波电路产生检波电平；所述检波电路包括检波二极管、第二电阻、第三电阻、第二电容、第三电容和第四电容；所述检波二极管的阳极通过所述匹配微带线与所述固定衰减器连接，阴极分别与所述第二电容的一端和所述第三电阻的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第三电阻的另一端作为检波电平端口，分别与所述第二电阻的、第三电容和所述第四电容的一端连接，所述第二电阻、第三电容和所述第四电容的另一端接地；所述盒体设置有两个腔体，所述腔体内设置有底座和隔栏，所述功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路均设置在所述底座的表面，且由所述隔栏隔开；所述功率输出电路、耦合电路和所述固定衰减器设置在同一个腔体内；所述匹配微带线和所述检波电路设置在另一个腔体内；所述隔栏还设置在两个所述腔体之间，且所述隔栏底部开有线槽。
2.根据权利要求1所述的一种微波固态功率放大器，其特征在于：所述耦合电路包括微带耦合器和第一电阻；所述微带耦合器的输入端与所述第一电容的输出端耦合，输出端分别与所述第一电阻的一端和所述固定衰减器的输入端连接，所述第一电阻的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种微波固态功率放大器，其特征在于：所述功率输出电路、耦合电路、匹配电路和检波电路采用柔性基板制成。
4.根据权利要求1所述的一种微波固态功率放大器，其特征在于：所述盒体和所述盖体均为铝合金材料制成。
5.根据权利要求4所述的一种微波固态功率放大器，其特征在于：所述盖体上加工有凸台，与所述盒体形状相适配连接。
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