[发明专利]一种S波段大功率功放组件的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用国产化功率器件实现S波段大功率功放组件的设计方法。该方法利用国产化功率器件采用多级推动，大功率功分、合成的方法设计实现了一个S波段大功率功放组件，该方法属于射频微波技术领域。

背景技术

由于雷达发射机技术和战术指标要求的不断提高,其中高功率集中式固态发射机对其核心部件大功率发射组件的体积、重量提出了更为苛刻的要求。为了研制出体积更小、重量更轻、可靠性更高的发射组件以满足陆基、舰载、车载等多种平台适装性的要求，在功放组件的设计制造中越来越倾向于直接利用大功率功放模块的设计理念来提高组件的互连布线密度和集成度，发射功放模块组成更灵活，可靠性和效率也可大大提高，同时随着我国目前现有微波功率晶体管设计和制造水平的不断提高，以及国外高新技术对我国设置种种进出口限制，使利用国产化功率器件生产制造大功率发射组件成为一个很好的契机。传统大功率功放组件一般利用几种不同类型的晶体管放大器组合放大而成，在不同层次选用不同单元放大器，设计比较繁琐，模块众多，调试复杂本发明通过利用国产化功率器件采用多级推动，大功率功分、合成的方法设计实现了一个S波段大功率功放组件，同时采用模块化的设计理念将传统功放组件中数量比重较大，价值最高的大功率功放器件设计为统一的功放模块，大大减少了放大器模块的种类降低了制造成本以及设计制造周期，具有可靠性高、维修性好等优点。

发明内容

本发明的目的是：提供一种利用模块化设计的功率器件来实现S波段大功率功放组件的技术方法。

实现本发明的解决方案是：根据系统增益分配，利用国产化功率器件设计统一的功放模块，采用多级推动，大功率功分、合成的方法设计实现了一个S波段大功率功放组件，组件具有过温、过流以及故障检测保护功能，同时采用模块化的设计理念将传统功放组件中数量比重较大，价值最高的大功率功放器件设计为统一的功放模块，大大降低了制造成本以及设计制造周期。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：空间占用体积更小、重量更轻、工程实现简单、可维修性好，生产成本低，具有很高的推广应用价值。

附图说明

附图1是本发明系统增益分配链路图。

附图2是本发明功放组件结构图。

具体实施方式

本发明具体实施方法为：

1、 对整个功放组件放大链路进行布局与设计

根据器件特性以及增益情况对功放模块在层间的分布进行统一的规划和布局设计，如图1所示：由图可知，功放组件由30W功放单元，11个200W功放单元、均衡器、二路功率分配器、二路功率合成器、八路功率分配器、八路功率合成器、大功率耦合器、大功率环形器、故障检测单元、电源板等组成。输入功率约5W，输出功率大于1.06kW，总增益大于23.3dB。

2、 对射频功放模块进行设计

由于组件功率要求大，需要通过多级推动来实现，射频通路上主要由30W功放模块以及200W功放模块组成。根据功率管参数设计输入、输出匹配电路，通过微带介质板焊接到散热底板，形成功放模块。 

3、 对组件供电以及控制保护电路进行设计

由于组件内部器件供电较多，同时输出功率很大需要对功放组件进行必要的保护，在电源输入处设计保险丝，当过流时候保险丝熔断，及时切断对组件的供电，保护组件内部其他器件，当组件的温度过高时，组件内的温度继电器动作，自动切断功放单元的电源，从而切断后级电路的射频激励信号，有效地实现对组件的保护。当组件温度正常时，温度继电器自动恢复工作。

同时功放组件内部设计有故障检测单元，能实时监测组件的输出功率，当组件输出功率小于设定值时，故障检测单元将故障状态传给监控保护模块，从而切断激励信号，有效保护功放组件。

4、功分合成设计

级联功放单元间的功率电平匹配和功放单元合成时的幅相一致性控制是最为重要的两个问题。功率分配/合成器采用串馈的形式，从其原理来看，实际上是多个特定耦合度的定向耦合器组合而成，通过输入、输出相位补偿，幅相一致性是可以保证的，但实际加工生产的误差对幅相一致性的影响不可忽视，因此功率分配/合成器相应端口的幅相一致性主要取决于生产加工，对生产过程中的工艺进行有效控制，再通过适当的调试，幅相一致性可以控制在可接受的范围内。

5、结构工艺设计