[发明专利]用于保护高频功率放大器免受错误结束影响的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对在输出侧存在错误阻抗匹配的情况的在高频功率放大器中的失配保护电路。

背景技术

高频功率放大器在波导系统中以预给定的阻抗、例如50OHM被确定尺寸。为了保证功率放大器的不受干扰的功能和至连接的系统、诸如天线母线中的最大功率输出，连接的系统必须具有与功率放大器相同的线路阻抗。

在连接点处有不同阻抗的情况下，出现反射，功率的一部分通过所述反射被引回到放大器输出级中。在错误连接、即空载或短路的最临界的情况下，放大器的整个高频功率被引回到该放大器中。

这样的情况可能在这种放大器开始运转期间或在测量这种放大器时由于操作错误和/或操纵错误而出现。

高频功率放大器可能由于放大器的被反射的功率部分而承受热负荷，使得半导体器件受损或甚至被损坏，其中所述高频功率放大器的输出级在使用晶体管的情况下来构建。

为了在错误结束(Fehlabschluss)的情况下保护这样的输出级免受所反射的功率影响，目前在高频晶体管功率放大器的输出端处安置环形器，如在图1中以具有并行的输出级的功率放大器的输出段为例所示的。

作为三端口器件(Dreitor)被设计的电路具有依赖于方向的波导。在端口1上被馈入的功率低损耗地被引导至端口2。在端口2上被馈入的功率或从那里所反射的功率在RF输出端的错误结束的情况下被进一步引导到端口3。通过端口3以具有参考系统的大小的负载电阻来结束的方式，全部的在端口3上所输出的的功率被吸收并且不重新从端口3被反射至端口1。环形器作为隔离器起作用，环形器的第三端口以负载电阻结束。

问题提出

近年来，为了在高频功率放大器中使用，开发了基于氮化镓的新型晶体管。这些晶体管有直至200瓦的输出功率。由于其同时也具有非常高的效率，所以其适合于在针对卫星应用的功率放大器中使用。但同时在卫星应用中也要求功率放大器之后的输出网络损耗低，以便不妨碍放大器的效率。此外，需要设备有小的结构大小和重量。

为了在错误结束时保护这样的功率放大器免受所反射的功率影响，隔离器应该是必需的，所述隔离器的结束电阻在第三端口上可以吸收直至200瓦的全部功率。这种隔离器在高频领域中不能以同时所要求的损耗低且小的结构大小来实现。

发明内容

本发明的任务是，在这里所谈及的类型的高频功率放大器中在失配时设法补救。该任务借助如下所述的方法和保护电路来实现。

根据本发明提供一种用于保护高频功率放大器免受错误结束影响的方法，该高频功率放大器具有高输出功率和高效率，其中所述高频功率放大器具有两个并行的输出级，在输出侧将由波导耦合器构成的失配保护电路接入所述高频功率放大器，从所述失配保护电路的第一检测器二极管和第二检测器二极管导出第一电压和第二电压，所述第一电压和第二电压与在所述检测器二极管上施加的功率电平成比例，其中：所述第一电压对应于被馈入到输出端中的有效功率而所述第二电压对应于被反射的功率，所导出的电压被输送给调节电路，根据从二极管所导出的电压超过或低于预给定的参考电压，所述调节电路切断或接通一个或多个放大器的一个或多个输出级，所述波导耦合器被设计使得至分别被耦合的端口中的耦合衰减小于至分别被去耦的端口中的衰减，并且由此能够实现施加的信号电平向第一检测器二极管或第二检测器二极管的明确的分配，所述输出级的输出借助加法器被聚集在一起，所述加法器用作耦合器，以及在所述耦合器中集成所述失配保护电路，使得所述高频功率放大器的总装置的直通损耗能被减小。

根据所述的方法的优选实施例，所述波导耦合器的在直通方向上去耦的端口以负载电阻结束。被馈入到输出端中的有效功率对应于由二极管所提供的电压，并且能够被用于在ALC运行中和/或关于温度将放大器的输出功率保持恒定或作为遥测数据来控制监控系统。由二极管所提供的电压对应于由于所述错误结束而在所述功率放大器的输出端上所反射的功率。一旦超过预给定的电平，由二极管所提供的电压就在相应的放大或处理之后以模拟或者数字形式被馈入到失配保护电路中，以便关断所述一个或多个输出级。