[发明专利]KA频段高功率放大器

权利要求书

1.一种KA频段高功率放大器，其特征在于，包括：

用于将外部中频信号950-2550MHz变频到Ka频段29.4-31GHz进行功率放大并输出，同时提供整机数控衰减功能的变频单元；

通过采用固态功率合成方式，将变频单元输出的信号转换成200W功率输出的功放单元；

用于实现AC/DC、DC/DC转换，以对功放单元、变频率单元进行供电，以及时序保护的电源单元；

与变频单元、功放单元通信连接，以对其工作状态进行监测的监控单元；

其中，所述变频单元通过第一滤波器连接有产生10MHz参考信号的晶振；

所述监控单元上设置有与外部设备通信连接的10/100M以太网接口；

所述变频单元被配置为包括变频电路：

用于将输入的微波信号变频为中频信号的混频器；

与混频器相配合，以满足其输入功率要求的第一本振信号放大器；

与混频器的输出端连接，以对混频率后的中频信号进行放大的第二本振信号放大器；

其中，所述混频器的射频输入端以及中频率输出端分别连接有第一衰减器、第二衰减器；

在所述第二衰减器与第二本振信号放大器之间，以及所述第二本振信号放大器的输出端，分别设置有第一滤波器、第二滤波器；

所述第二滤波器与第二本振信号放大器之间还设置有第三衰减器；

所述变频单元还包括与变频电路相配合的微波功率控制电路：

至少能在0.5dB-31.5dB范围内调节衰减幅度的第一数控衰减器；

与第一数控衰减器输出端连接的二路微波开关，所述微波开关的RF1引脚上连接有50欧姆的电阻，RF2引脚与后级的放大器连接；

其中，所述微波开关与放大器之间设置有第三滤波器，所述第一数控衰减器的前端设置有第四衰减器；

所述监控单元与功放单元之间还设置有双向检波单元，其被配置为包括：

与功放单元检测输出端连接的耦合器，其具有3口正向耦合输出端口；

与耦合器各耦合输出端口连接的第一比较器、第二比较器、环形器；

其中，所述耦合器的其中两个耦合输出端口分别通过第一检波器、第二检波器与第一比较器、第二比较器连接；

所述耦合器的另外一个耦合输出端口通过第四滤波器与环形器连接，进而完成KA波段的信号输出；

所述监控单元被配置为包括与功放单元、变频单元连接的FPGA，以及设置在FPGA中央控制主板上的监控电路，所述FPGA上还设置有相配合的数据采集单元；

其中，所述FPGA与电源单元之间还设置功放电源保护单元；

所述数据采集单元被配置为包括：

设置在FPGA与功放单元之间设置有电压、电流采集模块，且电源保护单元与FPGA之间通过电压、电流采集模块进而连接；

与FPGA连接以对功放的温度进行采集的温度传感器；

分别与FPGA连接的本振源，以及变频单元的第一数控衰减器；

所述功放单元被配置为包括驱动功放，其被配置为包括：

与变频单元连接的前级放大器；

与前级放大器连接的驱动级放大器；

其中，所述前级放大器与驱动级放大器之间还设置有微带隔离器、第二数控衰减器；

所述功放单元还包括与驱动功放相配合的放大合成电路，其被配置为包括：

与驱动级放大器连接的八路波导功率分配器；

用于实现固态功率合成输出的八路功率合成器；

设置在八路波导功率分配器与八路功率合成器之间的八路末级功放；

其中，各路末级功放均包括相配合的2个GaN MMIC功率合成模块；

所述KA频段高功率放大器的实现方法包括：

放大器上电后，监控单元首先进行整机自检，自检通过后进入工作状态，监控单元会根据功放模块控制接口之间的通信指令，通过电源单元对变频单元和功放单元进行加电，将中频信号放大至29.4-31GHz频段卫星信号进行输出；

其中，所述放大器通过其上的10/100M以太网接口与以太网实现通信，将卫星功放置入卫星网络中，进而实现远程的监控与控制；

所述放大器通过其上的各传感器、数据采集单元、双向检波单元对功并根据放大器的增益是否趋于无穷大判断稳定性，采用如下的S参量从端口阻抗和端口反射系数来分析功放工作状态是否稳定：

|Δ|＝|S₁₁S₂₂-S₁₂S₂₁|＜1

当在一段频率范围内|S₁₁|＜1，|S₂₂|＜1，则功放在此频率内工作状态为稳定。