大功率固態功率放大器裝置的製作方法

2023-10-17 20:28:44 4

專利名稱：大功率固態功率放大器裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信領域中的一種大功率固態功率放大器裝置， 特別適用於大功率大容量的通信系統中作功率放大器。
背景技術：
目前C波段大功率功放在通信系統中的需求越來越大，現階段 大功率功放都是採用電真空器件(比如行波管和速調管)設計，但是 電真空器件有它的優勢，但是也有它的很多缺點，比如體積大、耗電 大以及壽命短，成本高，機動性能差等不足，不能滿足用戶需求。 發明內容
本實用新型的目的在於避免上述背景技術中的不足之處而提供
一種不採用電真空器件作功放的C波段400W大功率固態功率放大 器裝置。它具有小型化、固態化、高線性、高可靠性和長壽命等特點。 同時，降低了的功耗，使通信系統甩掉了油機車，大大提高了系統的 機動性。
本實用新型的目的是這樣實現的
它包括電源1、功放2、冷卻單元3、監控單元4，其中電源1 的輸出埠 l連接功放2的入埠5，出入埠2連接監控單元4的 出入埠l，輸出埠3連接冷卻單元3的入埠3，電源l的出端 +V1、 +V2、 +V3、 -￥4各電壓端與各部件相應的電源端連接；功放2 的入埠1連接射頻輸入A埠 ，輸出埠 2連接射頻輸出B埠 ， 入埠3連接冷卻單元3的出埠1，出入埠 4連接監控單元4的 出入埠 2;冷卻單元3的出入埠 2連接監控單元4的出入埠 3。
本實用新型功放2包括隔離器5、 20、 21、定向耦合器6、數控 衰減器7、推動級功放8、功分器9、調相器IO、末級功放ll、合路 器12、耦合器13、 15、環行器14、負載16、功分器17、功率檢測 器18，其中隔離器5的入端1腳連接射頻輸入A埠，出端2腳依 次串接定向耦合器6、數控衰減器7、推動級功放8出入端1、 2腳後 與功分器9入端1腳連接;定向耦合器6出端3腳與隔離器21入端1 腳連接，隔離器21出端2腳與輸入取樣C埠連接；數控衰減器7 入端4腳、推動級功放8出端5腳分別與監控單元4的出端1腳、入 端2腳連接；功分器9出端2、 3腳分別與末級功放11入端2腳、調 相器10入端1腳連接；調相器10出端2腳串接末級功放11入出端 1、 3腳後與合路器12入端1腳連接，末級功放ll出端4、 7腳分別與合路器12入端2腳、監控單元4入端3腳連接；功分器12
出端2腳依次串接耦合器13、環行器14入出端1、 2腳後與射頻輸 出B埠連接耦合器13出端3腳與功分器17入端1腳連接，功分 器17出端3腳與功率檢測器18入端3腳連接，出端2腳串接隔離器 20入出端1、 2後與輸出取樣D埠連接；環行器14出端3腳與耦 合器15入端1腳連接，耦合器15出端3腳與負載16入端1腳連接， 出端2腳串接功率檢測器18入出端1、 2腳後與監控單元4入端4 腳連接；數控衰減器7出端7腳與電源1出端+Vl電壓端連接，推動 級功放8、末級功放11各入端5、 6腳分別與電源1出端+V2、 -V4 電壓端連接。
本實用新型末級功放11包括功率模塊23、分路器24、功率模塊 25至28、配頻電路29、波導空間合路器30，其中功率模塊23出端 3腳連接分路器24入端1腳，入端l、 2腳分別與功分器9、調相器 10各出埠2連接；分路器24的各出端2、 3、 4、 5腳分別與功率 模塊25至28各入端1腳並接，功率模塊25至28各出端2腳分別與 配頻電路29各入端1、 2、 3、 3、 4腳並接，配頻電路29各出端5、 6、 7、 8腳分別與波導空間合路器30各入端1、 2、 3、 4腳連接；波 導空間合路器30的各出端5、 6腳分別與合路器12、監控單元4各 入端連接；功率模塊25至28各入端5、 6腳分別與電源1出端+V2、 -V4電壓端連接。
本實用新型相比背景技術具有如下優點
1. 本實用新型功放2採用了大功率模塊化技術，提高了可靠性， 縮短了維修時間。
2. 本實用新型功放2採用了多處大功率合成技術，其中從微帶 轉波導應用了空間波導合成技術，它具有合成效率高、插損小以及承 受功率大等優點。
3. 本實用新型採用全固態化設計，提高了功放的壽命及可靠性， 功放的線性比電真空器件要好，功耗減小，使通信系統甩掉了油機車， 大大提高了系統的機動性。
4. 本實用新型結構安裝在一個19英寸、l米高的、500mm深的 機櫃中，使重量和體積都大大減小。


圖l是本實用新型原理方框圖。
圖2是本實用新型功放2實施例的電原理圖。圖3是本實用新型末級放大器11實施例的電原理圖。
具體實施方式

參照圖1至圖3，本實用新型由電源(1)、功放(2)、冷卻單元
(3)、監控單元(4)組成。圖l是本實用新型的電原理方框圖，實 施例按圖l連接線路。其中電源l的作用是給功放2、冷卻單元3以 及監控單元4供電，提供整個裝置的直流工作電壓，實施例採用市售 集成穩壓直流電源模塊製作，其輸出+Vl電壓為+5V， +V2電壓為 + 10V, V3電壓為+12V， -V4為-5V。
本實用新型功放2的作用是將射頻輸入的小信號放大到通信所 需的大信號，完成功率放大，將上變頻器輸出的已調信號通過推動功 放8放大到一定電平，然後再將放大後信號送給末級功放11，放大 到額定的功率電平。功放2包括隔離器5、 20、 21、定向耦合器6、 數控衰減器7、推動級功放8、功分器9、調相器IO、末級功放ll、 合路器12、耦合器13、 15、環行器14、負載16、功分器17、功率 檢測器18。圖2是本實用新型功放2的電原理圖，實施例按圖2連 接線路。其中射頻輸入信號經過隔離器5後，輸入駐波得到改善，耦 合器6的作用是將輸入的信號耦合成小信號，然後再經過隔離器21 改善輸出駐波後送到取樣口；射頻輸入信號經過定向耦合器6後送給 數控衰減器7，數控衰減器7與監控單元4聯合控制可以實現對輸入 信號的30檔衰減；推動功放8對信號在進行第一級放大，放大後的 信號經過功分器9後，信號變為兩路，其中一路直接送給末級功放 11，另一路經過調相器10後也送到末級功放11，調相器的作用是使 2路信號的相位保持一致。末級功放11對兩路信號放大後通過合路 器12合成後送給耦合器13，耦合器13的作用是將輸出信號耦合成 小信號，經過功分器17分成兩路， 一路經過隔離器20後送到輸出採 樣口，另一路送到功率檢測器18後，進行功率檢波，將輸出功率在 監控單元4上顯示出來。輸出信號經過環行器14後送給射頻輸出設 備，環行器的作用是當輸出駐波比較差的時候，可以將反射回耦合器 15可以對反射回來的功率進行耦合送給功率檢測器17，將反射功率 檢波並顯示在監控單元4上。實施例隔離器5、 20、 21、定向耦合器 6、合路器12、環行器14、負載16採用市售的通用部件製作。數控 衰減器7、推動功放8、分路器9、調相器IO、末級功放ll、耦合器 13、 15、功分器17、功率檢測器18均由自製的相應部件模塊製作。
本實用新型末級功放11的作用是將從推動功放8放大的射頻輸入信號2次放大到額定電平，它由功率模塊23、分路器24、功率模 塊25至28、配頻電路29、波導空間合路器30組成。圖3是本實用 新型末級功放ll的電原理圖，實施例按圖3連接線路。圖3中經推 動功放放大的射頻輸入信號送到功率模塊23，經進一步放大達到一 定電平後，送給分路器24，分路器24將功率模塊23放大後的信號 分四路分別推動功率模塊25、功率模塊26、功率模塊27和功率模塊 28，配頻電路29將以上四個模塊放大後的信號進行配頻，以保證每 路的相位。四路信號經過配頻後，分別送到空間波導合路器30，最 後由空間波導合路器來完成大功率模塊的合成。實施例功率模塊23、 分路器24、功率模塊25至28、配頻電路29和波導空間合路器30 均採用自製的相應部件模塊製作。
本實用新型冷卻單元3的作用是快速的將功放2的熱損耗功率從 功放機箱裡散發到空氣中。監控單元4的作用是配合功放完成顯示和 控制等功能，通過IIC總線提供整個裝置的狀態控制和査詢。實施例 冷卻單元3採用四個大功率風扇及大面積插齒散熱器製作。監控單元 4釆用華邦公司生產的W77E58-40單片機製作。
本實用新型的工作原理如下電源1給功放2、冷卻單元3和監 控單元4供電，功放2把射頻輸入埠 A的信號放大到額定電平後 通過射頻輸出埠B輸出，冷卻單元3為功放2把耗散的熱量及時 帶走，監控單元4與電源1、功放2和冷卻單元3相互配合完成控制 及保護功能。
本實用新型安裝結構如下把圖1至圖3中整部件安裝在一個 19英寸、l米高的、500mm深的機櫃中，機櫃分上、下兩層。功放 2的部件安裝上層，監控單元4面板安裝在機櫃的中部，所有的控制 和顯示器都安裝在此面板上。電源l、冷卻單元3安裝在下層一個高 為9U、深為540mm的射頻抽屜中，供電插座、監控插座、射頻輸 入插座A、射頻輸出波導B，射頻輸入輸出取樣插座C、 D、和接地 柱均安裝在機櫃的頂板上，組裝成本實用新型。
權利要求1. 一種大功率固態功率放大器裝置，它包括電源(1)、冷卻單元(3)、監控單元(4)，其特徵在於還包括功放(2)，其中電源(1)的輸出埠1連接功放(2)的入埠5，出入埠2連接監控單元(4)的出入埠1，輸出埠3連接冷卻單元(3)的入埠3，電源(1)的出端+V1、+V2、+V3、-V4各電壓端與各部件相應的電源端連接；功放(2)的入埠1連接射頻輸入A埠，輸出埠2連接射頻輸出B埠，入埠3連接冷卻單元(3)的出埠1，出入埠4連接監控單元(4)的出入埠2；冷卻單元(3)的出入埠2連接監控單元(4)的出入埠3。
2. 根據權利要求1所述的大功率固態功率放大器裝置，其特徵 在於功放(2)包括隔離器(5、 20、 21)、定向耦合器(6)、數控 衰減器(7)、推動級功放(8)、功分器(9)、調相器(10)、末級功 放(11)、合路器(12)、耦合器(13、 15)、環行器(14)、負載(16)、 功分器(17)、功率檢測器(18)，其中隔離器(5)的入端l腳連接 射頻輸入A埠，出端2腳依次串接定向耦合器(6)、數控衰減器(7)、推動級功放(8)出入端l、 2腳後與功分器(9)入端l腳連 接；定向耦合器(6)出端3腳與隔離器(21)入端l腳連接，隔離 器(21)出端2腳與輸入取樣C埠連接；數控衰減器(7)入端4 腳、推動級功放(8)出端5腳分別與監控單元(4)的出端1腳、入 端2腳連接；功分器(9)出端2、 3腳分別與末級功放(11)入端2 腳、調相器(10)入端l腳連接；調相器(10)出端2腳串接末級功 放(11)入出端l、 3腳後與合路器(12)入端1腳連接，末級功放(11)出端4、 7腳分別與合路器(12)入端2腳、監控單元(4)入 端3腳連接；功分器(12)出端2腳依次串接耦合器(13)、環行器(14)入出端l、 2腳後與射頻輸出B埠連接耦合器(13)出端3 腳與功分器(17)入端1腳連接，功分器(17)出端3腳與功率檢測 器(18)入端3腳連接，出端2腳串接隔離器(20)入出端l、 2後 與輸出取樣D埠連接；環行器(14)出端3腳與耦合器(15)入 端1腳連接，耦合器(15)出端3腳與負載(16)入端1腳連接，出 端2腳串接功率檢測器(18)入出端l、 2腳後與監控單元(4)入端 4腳連接；數控衰減器(7)出端7腳與電源(1)出端+Vl電壓端連 接，推動級功放(8)、末級功放(11)各入端5、 6腳分別與電源(1) 出端+V2、 -V4電壓端連接。
3. 根據權利要求1或2所述的大功率固態功率放大器裝置，其特徵在於末級功放(11)包括功率模塊(23)、分路器(24)、功率模塊(25至28)、配頻電路(29)、波導空間合路器(30),其中功率 模塊(23)出端3腳連接分路器(24)入端1腳，入端l、 2腳分別 與功分器(9)、調相器(10)各出埠2連接；分路器(24)的各出 端2、 3、 4、 5腳分別與功率模塊(25至28)各入端1腳並接，功率 模塊(25至28)各出端2腳分別與配頻電路(29)各入端1、 2、 3、 3、 4腳並接，配頻電路(29)各出端5、 6、 7、 8腳分別與波導空間 合路器(30)各入端l、 2、 3、 4腳連接；波導空間合路器(30)的 各出端5、 6腳分別與合路器(12)、監控單元(4)各入端連接；功 率模塊(25至28)各入端5、 6腳分別與電源(1)出端+V2、 -V4 電壓端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率固態功率放大器裝置，它涉及通信領域中信道部分的功率放大器裝置。它由射頻輸入電路、功放、射頻輸出電路、電源、冷卻單元、監控電路等部件組成。本實用新型採用了波導空間合成技術，完成了大功率的合成具有較完善的監控功能和故障保護功能，功放的功率可以調節，並實時顯示，所有狀態(包括工作和故障狀態)均可查詢。它還具有全固態化及大功率模塊化設計，大大的增強了功放的壽命，減少了維修的時間。特別適合用於C波段大容量的通信系統中作功率放大器裝置。
文檔編號H03F3/60GK201234241SQ20082007810
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月31日 優先權日2008年7月31日
發明者張志忠, 徐松毅, 李志強, 贇 王, 亮 祝, 秦建存, 薛力達, 高建忠 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所