CN213879768U - 一种用于提高输出功率的固态功放模块 - Google Patents

Abstract

本申请属于射频功率放大器设计领域，具体涉及一种用于提高输出功率的固态功放模块，包括功率放大器，用于对输入信号进行放大；环形器，用于对放大后的输入信号进行单向导通，防止信号回流，所述环形器具有输入接口、第一输出接口及第二输出接口，所述输入接口连接所述功率放大器，所述第一输出接口直接输出发射功率信号，所述第二输出接口连接一定向耦合器；定向耦合器，所述定向耦合器的直通端连接负载。本申请通过将隔离器变更为环形器，环形器亦能实现隔离功能，将定向耦合器从射频主链路移至环形器支路线，这样一来能够省去定向耦合器在主路线的插损，在保证隔离和检波功能不变的前提下，有效提高固态功放模块的输出功率。

Description

一种用于提高输出功率的固态功放模块

技术领域

本申请属于射频功率放大器设计领域，特别涉及一种用于提高输出功率的固态功放模块。

背景技术

近年来，固态功放模块的应用范围越来越广，尤其随着微波晶体管功率放大器的国产化能力提高，使其制造成本的降低，同时由于大规模制造技术的发展，固态组件更有利于批量生产和调试，更是给固态功放模块在雷达领域的应用提供了更大的舞台。固态功放模块是机载雷达发射机的重要组成部分之一，其性能的好坏直接影响到发射机的性能，甚至是雷达整机的性能。其主要作用是为发射机提供符合要求的高功率射频信号，发射机可通过功率合成技术将多个固态功放模块的输出功率进行合成，实现大功率固态发射。

固态功放模块基本原理如图1所示，主要由功率放大器、隔离器、定向耦合器组成。其中，隔离器是一种二端口器件，微波能量只能从输入端流进，从输出端流出，具有单向传输特性，保证回波信号不会反向进入功率放大器；定向耦合器是一个互易四端口器件，其将信号分流，以进行功率检测，直通端输出发射功率，耦合端输出至功率检波。

实用新型内容

输出功率作为固态功放模块的关键性指标之一，输出功率值的大小直接影响功放模块的性能，同时影响发射机的性能。因此，尽可能提高输出功率是设计固态功放模块的关键所在，也是推动固态功放模块向大功率方向发展的创新点。

本申请用于提高输出功率的固态功放模块，主要包括：

功率放大器，用于对输入信号进行放大；

环形器，用于对放大后的输入信号进行单向导通，防止信号回流，所述环形器具有输入接口、第一输出接口及第二输出接口，所述输入接口连接所述功率放大器，所述第一输出接口直接输出发射功率信号，所述第二输出接口连接一定向耦合器；

定向耦合器，所述定向耦合器的直通端连接负载。

优选的是，所述定向耦合器的耦合度根据所述环形器的隔离度确定。

优选的是，所述定向耦合器的耦合度C2＝C1+IL1-I2，其中IL1为采用环形器替代隔离器进行隔离前，所述隔离器的隔离度，I2为采用环形器替代隔离器进行隔离前，原定向耦合器的耦合度。

优选的是，所述环形器为铁磁环行器。

优选的是，所述定向耦合器的耦合端连接检波模块。

本申请通过将隔离器变更为环形器，环形器亦能实现隔离功能，将定向耦合器从射频主链路移至环形器支路线，这样一来能够省去定向耦合器在主路线的插损，在保证隔离和检波功能不变的前提下，有效提高固态功放模块的输出功率。

附图说明

图1是现有的固态功放模块基本原理图。

图2是本申请改进的用于提高输出功率的固态功放模块原理图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了一种用于提高输出功率的固态功放模块，如图2所示，主要包括：

功率放大器，用于对输入信号进行放大；

环形器，用于对放大后的输入信号进行单向导通，防止信号回流，所述环形器具有输入接口、第一输出接口及第二输出接口，所述输入接口连接所述功率放大器，所述第一输出接口直接输出发射功率信号，所述第二输出接口连接一定向耦合器；

定向耦合器，所述定向耦合器的直通端连接负载。

结合图1及图2，本申请采用环形器替代隔离器，环形器和隔离器是由铁氧体制成的各向异性的微波无源的器件。环形器是个三端口器件，隔离器是二端口器件，将环形器的其中一端接上匹配负载，就成了隔离器。

通过将隔离器变更为环形器，将定向耦合器从射频主链路移至环形器3端口，使环形器2端口直接输出发射功率，在保证隔离和检波功能不变的前提下，有效提高了输出功率，环形器亦能实现隔离功能，将定向耦合器从射频主链路移至环形器支路线，这样一来能够省去定向耦合器在主路线的插损，在保证隔离和检波功能不变的前提下，有效提高固态功放模块的输出功率。

参考图1及图2，图1所示的基本型固态功放模块，隔离器与定向耦合器各自具有0.5dBm的插入损耗，图2所示的改进型固态功放模块，仅环形器具有0.5的插入损耗，插入损耗对输出功率的影响如下表1所示。

表1两种固态功放模块原理的比较

从表1可以看出，若功率放大器输出功率为52dBm，相比基本型，通过改进型方法，能够减小主链路插损0.5dB，提高输出功率15W，提升性能明显。

在一些可选实施方式中，所述定向耦合器的耦合度根据所述环形器的隔离度确定。

在一些可选实施方式中，定向耦合器直通端需接负载，所述定向耦合器的耦合端连接检波模块，其耦合度相比之前需相应减小。所述定向耦合器的耦合度C2＝C1+IL1-I2，其中IL1为采用环形器替代隔离器进行隔离前，所述隔离器的隔离度，I2为采用环形器替代隔离器进行隔离前，原定向耦合器的耦合度。

在一些可选实施方式中，所述环形器为铁磁环行器。本申请的环行器为基于无源铁磁技术的同轴或波导封装器件。此类型环行器通常可在其工作频率范围内实现非常高的隔离度。铁磁环行器工作期间所产生的内部磁场“迫使”每个端口中的射频信号均随磁场的转动而转动，从而防止信号沿相反方向泄漏。与基站和室内电信设备中使用的腔体双工器相比，射频环行器体积更小，成本通常更低，且隔离度更高。

本申请通用性强、易于实现，能广泛应用于多个频段的固态功放模块中。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于提高输出功率的固态功放模块，其特征在于，包括：

功率放大器，用于对输入信号进行放大；

环形器，用于对放大后的输入信号进行单向导通，防止信号回流，所述环形器具有输入接口、第一输出接口及第二输出接口，所述输入接口连接所述功率放大器，所述第一输出接口直接输出发射功率信号，所述第二输出接口连接一定向耦合器；

定向耦合器，所述定向耦合器的直通端连接负载。

2.如权利要求1所述的用于提高输出功率的固态功放模块，其特征在于，所述环形器为铁磁环行器。

3.如权利要求1所述的用于提高输出功率的固态功放模块，其特征在于，所述定向耦合器的耦合端连接检波模块。

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