短波全頻段500W固態放大器的製作方法

2023-10-20 03:32:52 2

本發明涉及電子設備技術領域，具體而言，涉及一種短波全頻段500W固態放大器。

背景技術：

固態功率放大器是固態發射機中的關鍵部件，廣泛應用於軟體無線電電臺、有源相控陣雷達、綜合化航空電子設備等領域中。目前我國500W短波發射機的高頻前端固態放大器主要依賴進口，國內能夠自主生產的企業較少，並且性能難以滿足實際需求。目前實際應用中的短波全頻段500W固態放大器均為一體化結構，設計製造過程複雜，某一部分壞掉必須整體進行原因查找和維修，或者整體更換，維修時間長、成本高。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於提供一種短波全頻段500W固態放大器，以解決現有技術中的固態放大器結構複雜的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種短波全頻段500W固態放大器，包括殼體、用於進行信號處理和輸入電源分配的控制模塊、用於進行激勵信號預放大的前置放大模塊、用於進行功率放大的四個200W功放模塊、用於進行功率合成的功率合成輸出模塊，控制模塊安裝於控制盒內，前置放大模塊安裝於前置放大盒內，200W功放模塊安裝於功放盒內，控制盒、前置放大盒和功放盒可插拔地安裝於殼體內，功率合成輸出模塊可拆卸地安裝於殼體內，殼體上的信號輸入接口經衰減關斷板模塊與前置放大模塊的輸入口連接，前置放大模塊將輸入的信號進行前置放大之後均分為四等份分別輸入到四個200W功放模塊，四個200W功放模塊的輸出端分別與功率合成輸出模塊的四個輸入端電連接，功率合成輸出模塊將輸入的信號進行合成之後經過高頻線輸出。

進一步地，短波全頻段500W固態放大器還包括用於進行輸入信號衰減的衰減關斷板模塊，衰減關斷板模塊可拆卸地安裝於殼體內並串聯於殼體上的信號輸入接口與前置放大模塊的輸入口之間，正反向功率採樣線連接於功率合成輸出模塊的輸出端和控制模塊之間，控制線連接於控制模塊和衰減關斷板模塊之間，控制模塊通過正反向功率採樣線對功率合成輸出模塊的輸出端信號中的駐波比進行採樣並根據採樣得到的駐波比的大小來控制衰減關斷板模塊的輸出信號的衰減量，衰減關斷板模塊的輸出信號的衰減量與功率合成輸出模塊的輸出端信號中的駐波比正相關。

進一步地，當功率合成輸出模塊的輸出端信號中的駐波比大於2時，控制模塊控制衰減關斷板模塊的電路通道斷開。

進一步地，200W功放模塊中設置有用於進行溫度採集的溫度傳感器，溫度傳感器通過溫度線與控制模塊連接，短波全頻段500W固態放大器還包括散熱風扇，散熱風扇安裝於殼體的出風口位置並與控制模塊通過轉速控制線連接，控制模塊根據溫度傳感器採集到的溫度值調整散熱風扇的轉速。

進一步地，當溫度傳感器採集到的溫度值超過設定值時，控制模塊切斷與四個200W功放模塊電源線路。

進一步地，短波全頻段500W固態放大器還包括液晶顯示模塊，控制模塊與液晶顯示模塊通過高頻線連接，液晶顯示模塊安裝於殼體上的顯示窗口位置，200W功放模塊的狀態信息、衰減關斷板模塊的輸出信號信息和功率合成輸出模塊的輸出信號信息通過液晶顯示模塊顯示。

進一步地，短波全頻段500W固態放大器還包括指示板模塊，指示板模塊包括狀態指示燈和蜂鳴器組成，控制模塊與指示板模塊通過指示線連接，指示板模塊安裝於殼體上開設的指示孔中，指示板模塊根據200W功放模塊的狀態和功率合成輸出模塊的輸出信號信息進行指示。

進一步地，功放盒的一側設置有散熱片。

應用本發明的技術方案，運用模塊化設計，將短波全頻段500W固態放大器內部的各個部分進行獨立分塊設計和製造，控制模塊、前置放大模塊和四個200W功放模塊可插拔地安裝於殼體內，功率合成輸出模塊可拆卸地安裝於殼體內，從而簡化整個電路設計，並且各個模塊能夠同步進行設計製造，從而提高設計製造效率，縮短設計製造時間，同時在某一個模塊出現損壞時，僅需要更換損壞的模塊即可，從而降低維修成本，提高維修效率。本發明的短波全頻段500W固態放大器還具有結構新穎、安裝方便的特點。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本發明的短波全頻段500W固態放大器的安裝散熱風扇一側的結構框圖；

圖2示出了圖1的後視結構框圖；

圖3示出了圖1和圖2中各個模塊連接電路原理圖；

圖4示出了圖3中的衰減關斷板模塊的電路原理圖；

圖5示出了圖3中的前置放大模塊的電路原理圖；

圖6示出了圖3中的200W功放模塊電路原理圖，；

圖7示出了圖3中的功率合成輸出模塊的電路原理圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、殼體；20、控制模塊；30、前置放大模塊；40、200W功放模塊；50、功率合成輸出模塊；60、衰減關斷板模塊；70、散熱風扇；80、液晶顯示模塊；90、指示板模塊；100、輸入信號接口；200、信號輸出接口；300、調整程序輸入接口；400、電源輸入接口；A、衰減關斷板模塊的激勵信號輸入埠；B、功率合成輸出模塊的信號輸出埠；C、衰減關斷板模塊的信號輸出埠/前置放大模塊的信號輸入埠；D1/D2、控制模塊向衰減關斷板模塊的控制信號輸入埠；E1/E2/E3/E4、分別為前置放大模塊的信號輸出埠/四個200W功放模塊的信號輸入埠；F1/F2/F3/F4、分別為四個200W功放模塊的信號輸出埠/功率合成輸出模塊的信號輸入埠。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如「上、下、頂、底」通常是針對附圖所示的方向而言的，或者是針對部件本身在豎直、垂直或重力方向上而言的；同樣地，為便於理解和描述，「內、外」是指相對於各部件本身的輪廓的內、外，但上述方位詞並不用於限制本發明。

為解決現有技術中的固態放大器結構複雜的問題，本發明提供了一種短波全頻段500W固態放大器。

如圖1至圖3所示，短波全頻段500W固態放大器包括殼體10、用於進行信號處理和輸入電源分配的控制模塊20、用於進行激勵信號預放大的前置放大模塊30、用於進行功率放大的四個200W功放模塊40、用於進行功率合成的功率合成輸出模塊50，控制模塊20安裝於控制盒內，前置放大模塊30安裝於前置放大盒內，200W功放模塊40安裝於功放盒內，控制盒、前置放大盒和功放盒可插拔地安裝於殼體10內，功率合成輸出模塊50可拆卸地安裝於殼體10內，殼體10上的信號輸入接口100經衰減關斷板模塊60與前置放大模塊30的輸入口連接，前置放大模塊30將輸入的信號進行前置放大之後均分為四等份分別輸入到四個200W功放模塊40，四個200W功放模塊40的輸出端分別與功率合成輸出模塊50的四個輸入端電連接，功率合成輸出模塊50將輸入的信號進行合成之後經過高頻線輸出。

運用模塊化設計，將短波全頻段500W固態放大器內部的各個部分進行獨立分塊設計和製造，控制模塊20、前置放大模塊30和四個200W功放模塊40可插拔地安裝於殼體10內，功率合成輸出模塊50可拆卸地安裝於殼體10內，從而簡化整個電路設計，並且各個模塊能夠同步進行設計製造，從而提高設計製造效率，縮短設計製造時間，同時在某一個模塊出現損壞時，僅需要更換損壞的模塊即可，從而降低維修成本，提高維修效率。

優選地，前置放大模塊30將輸入的信號進行前置放大之後均分為四等份分別同時同相輸入到四個200W功放模塊40中。

如圖1至圖3所示，短波全頻段500W固態放大器還包括用於進行輸入信號衰減的衰減關斷板模塊60，衰減關斷板模塊60可拆卸地安裝於殼體10內並串聯於殼體10上的信號輸入接口100與前置放大模塊30的輸入口之間，正反向功率採樣線連接於功率合成輸出模塊50的輸出端和控制模塊20之間，控制線連接於控制模塊20和衰減關斷板模塊60之間，控制模塊20通過正反向功率採樣線對功率合成輸出模塊50的輸出端信號中的駐波比進行採樣並根據採樣得到的駐波比的大小來控制衰減關斷板模塊60的輸出信號的衰減量，衰減關斷板模塊60的輸出信號的衰減量與功率合成輸出模塊50的輸出端信號中的駐波比正相關，當功率合成輸出模塊50的輸出端信號中的駐波比大於2時，控制模塊20控制衰減關斷板模塊60的電路通道斷開。

激勵信號從殼體10上的輸入信號接口100進入衰減關斷板模塊60，經過衰減關斷板模塊60之後進入前置放大模塊30放大之後四等分再分別同時同相輸入四個200W功放模塊40中，四個200W功放模塊40對信號進一步功放之後同時同相輸入功率合成輸出模塊50進行合成，再從殼體10上的信號輸出接口200輸出。如圖2所示，殼體10上還設置有用於對衰減關斷板模塊60輸入調整程序的調整程序輸入接口300，在完成本發明的短波全頻段500W固態放大器製造之後，從調整程序輸入接口300向衰減關斷板模塊60輸入調整程序。

當負載發生變化時，會使得功率合成輸出模塊50的輸出端信號中出現駐波，駐波的比例與負載的變化頻率和變化大小正相關，當駐波達到一定的比例時，將會對整個短波全頻段500W固態放大器造成破壞，影響其正常使用，進而對負載設備造成破壞。本發明的控制模塊20通過正反向功率採樣線對功率合成輸出模塊50的輸出端信號中的駐波比進行採樣並根據採樣得到的駐波比的大小來控制衰減關斷板模塊60的輸出信號的衰減量，從而降低減小輸入前置放大模塊30和四個200W功放模塊40的輸入信號，進而減小最終的輸出信號，防止對負載設備造成破壞，保證短波全頻段500W固態放大器的安全，當功率合成輸出模塊50的輸出端信號中的駐波比大於2時，控制模塊20控制衰減關斷板模塊60的電路通道斷開。

如圖1至圖3所示，200W功放模塊40中設置有用於進行溫度採集的溫度傳感器，溫度傳感器通過溫度線與控制模塊20連接，短波全頻段500W固態放大器還包括散熱風扇70，散熱風扇70安裝於殼體10的出風口位置並與控制模塊20通過轉速控制線連接，控制模塊20根據溫度傳感器採集到的溫度值調整散熱風扇70的轉速，當溫度傳感器採集到的溫度值超過設定值時，控制模塊20切斷與四個200W功放模塊40之間的電源線路。200W功放模塊40為本發明的短波全頻段500W固態放大器的主要熱源，控制模塊20通過溫度傳感器實時採集200W功放模塊40的溫度值，並根據其溫度值調整輸出給散熱風扇70的電流或電壓大小，從而控制散熱風扇70的轉速，進而使得四個200W功放模塊40產生的熱量能夠及時散逸，防止殼體10內部的各個部件由於溫度過高而損壞。

如圖1至圖3所示，短波全頻段500W固態放大器還包括液晶顯示模塊80，控制模塊20與液晶顯示模塊80通過高頻線連接，液晶顯示模塊80安裝於殼體10上的顯示窗口位置，200W功放模塊40的狀態信息、衰減關斷板模塊60的輸出信號信息和功率合成輸出模塊50的輸出信號信息通過液晶顯示模塊80顯示，從而使得用戶能夠通過液晶顯示模塊80實時查看200W功放模塊40的狀態、衰減關斷板模塊60對於輸入信號的衰減量和功率合成輸出模塊50最終輸出信號的情況，方便用戶進行監測。

如圖1至圖3所示，短波全頻段500W固態放大器還包括指示板模塊90，指示板模塊90包括狀態指示燈和蜂鳴器組成，控制模塊20與指示板模塊90通過指示線連接，指示板模塊90安裝於殼體10上開設的指示孔中，指示板模塊90根據200W功放模塊40和衰減關斷板模塊60的狀態進行指示。當200W功放模塊40的狀態和功率合成輸出模塊50的輸出信號信息正常工作時，指示板模塊90的對應綠色狀態指示燈點亮，當200W功放模塊40的狀態或功率合成輸出模塊50的輸出信號出現異常時，指示板模塊90的對應紅色指示燈點亮，同時蜂鳴器鳴響。

當200W功放模塊40的工作溫度≥40℃時，控制模塊20啟動散熱風扇70，溫度每升高5℃，風扇轉速升高一檔，當其溫度升高到≥75℃時，控制模塊20控制衰減關斷板模塊60對輸入信號進行衰減，衰減量為1dbm，此時，指示板模塊90的對應紅色狀態指示燈點亮，當其溫度升高到80℃時，控制模塊20控制衰減關斷板模塊60關斷輸入信號，並且指示板模塊90的對應關斷狀態指示燈點亮。

優選地，功放盒的一側設置有散熱片，通過散熱片對功放盒內部的200W功放模塊40進行散熱，防止功放盒內部溫度過高，保證200W功放模塊40的正常工作。

如圖2所示，殼體10上還設置有電源輸入接口400，電源從電源輸入接口400輸入控制模塊20中，控制模塊20在將電源信號進行處理後分別輸送給各個模塊。

圖3為短波全頻段500W固態放大器的電路原理圖，A端與輸入信號接口100連接，激勵信號由此輸入，並經過中間各個模塊處理之後從B端輸出，實現信號的放大；圖4為衰減關斷板模塊的電路原理圖，A端與輸入信號接口100連接，激勵信號由此輸入，經過衰減處理之後從C輸出，控制模塊20的控制信號分別從D1、D2輸入，控制衰減關斷板模塊對信號的衰減量；圖5為前置放大模塊的電路原理圖，輸入端C與圖4的輸出端C端連接，實現信號輸入，並經過放大之後均分為四個信號分別從E1、E2、E3和E4輸出；圖6為200W功放模塊電路原理圖，四個200W功放模塊的電路原理圖完全相同，輸入埠E1與圖4的輸出埠E1連接，實現信號輸入，並經過放大之後從F1輸出；圖7為功率合成輸出模塊的電路原理圖，輸入埠F1、F2、F3和F4分別與四個200W功放模塊的輸出埠F1、F2、F3和F4連接，實現信號輸入，經過合成之後從B口輸出，B口與輸出信號接口200連接。

從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：。

1. 模塊化設計，降低設計加工難度，提高設計加工效率；

2. 模塊化設計，方便進行維修和更換，降低維修成本。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、工作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。