一種具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器的製造方法

2023-11-06 14:45:57 1

一種具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器。該合成器包括：多個微波信號輸入端；一個微波信號輸出端；多個合成支路，每個合成支路連接一微波信號輸入端，每個合成支路上連接第一PIN二極體；一個合成主路：多個合成支路並聯後通過該合成主路與微波信號輸出端連接，合成主路上連接一阻抗匹配電路，阻抗匹配電路包括第二PIN二極體和微帶線，第二PIN二極體的正極通過微帶線與合成主路連接；一個多路驅動控制信號輸入端：用於接收控制多個合成支路的關斷與開通的驅動控制信號。在輸入信號發生故障時，本發明的合成器可使其餘正常信號的功率全部傳輸到輸出埠，而不在損壞埠上分配功率，提高合成效率。
【專利說明】一種具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微波功率合成系統，特別是一種具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器。
【背景技術】
[0002]微波功率合成器由多個輸入埠和一個輸出埠組成，內部合成電路包括微帶線和隔離電阻，其工作過程為:多個具有一定功率容量的微波信號通過微波功率合成器的輸入埠輸入，最後在功率合成器的輸出埠進行功率合成輸出。如果其中一路或幾路輸入信號損壞，則其他正常輸入信號的功率要被迫分出一部分功率傳輸到損壞的埠上，剩餘的功率才傳輸到功率合成器的輸出埠進行功率合成，從而導致傳輸到功率合成器輸出埠的功率減小。
[0003]下面以兩路雷達微波功率合成器為例闡述上述功能，參考圖1所示，現有技術中的兩個發射機各自輸出的微波信號RFl和RF2，分別送給功率合成器的INl埠和IN2埠，通過其內部的合成電路，最後在功率合成器的OUT埠輸出，正常情況下，OUT埠的輸出功率是RFl (RF2)信號功率的2倍大小。現有技術方案存在的主要缺點是:當RFl (RF2)信號發生故障時，RF2 (RFl)信號的50%的功率傳輸給損壞埠做了無用功，剩餘的50%功率的才傳輸到OUT埠。

【發明內容】

[0004]針對上述現有技術方案存在的缺陷或不足，本發明的目的在於提供一種具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器。
[0005]為此，本發明提供的具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器，其特徵在於，該合成器包括:
[0006]多個微波信號輸入端:用於輸入微波信號；
[0007]—個微波信號輸出端:用於輸出合成後的微波信號；
[0008]多個合成支路:多個合成支路並聯，每個合成支路連接一微波信號輸入端，每個合成支路上連接至少一個第一 PIN 二極體，所述第一 PIN 二極體的負極接地，正極與合成支路連接；
[0009]一個合成主路:多個合成支路並聯後通過該合成主路與微波信號輸出端連接，合成主路上連接一阻抗匹配電路，所述阻抗匹配電路包括第二 PIN 二極體和微帶線，該第二PIN 二極體的負極接地，正極通過微帶線與合成主路連接；
[0010]一個多路驅動控制信號輸入端:用於接收驅動控制信號，所述驅動控制信號用於控制合成支路的關斷與開通，所述第一 PIN 二極體的正極連接一驅動控制信號；所述第二PIN 二極體的正極連接一驅動控制信號。
[0011 ] 所述第一 PIN 二極體的正極與多個合成支路並聯T型節的信號傳輸距離為四分之一波長。[0012]所述微帶線的長度為四分之一波長。
[0013]所述微帶線與多個合成支路並聯T型節的信號傳輸距離為四分之一波長。
[0014]所述合成支路上連接一個第一 PIN 二極體，所述第一 PIN 二極體與合成支路的連接點兩邊連接有隔直電容。
[0015]所述合成支路上連接至少兩個第一 PIN 二極體，至少兩個第一 PIN 二極體並聯，且每個第一 PIN 二極體與合成支路的連接點兩邊連接有隔直電容。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果在於:
[0017]本發明是基於現有傳統功率合成器的缺陷而設計，在部分輸入信號(發射機)發生故障時，本發明的合成器可以使其餘正常信號的功率全部傳輸到輸出埠，而不在損壞埠上分配功率，提高合成效率。
[0018]本發明的合成器能有效提高合成器在部分輸入信號有故障的情況下的合成效率，且具有插損小、體積小、效率高、控制簡單等優點，解決了現有功率合成器在輸入信號有故障的情況下的合成效率低的不足。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]以下結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步解釋說明。
[0020]圖1為傳統合成器的結構參考示意圖；
[0021]圖2為本發明合成器的結構參考示意圖，該圖中η為合成器上微波信號輸入埠的個數，其取值大於等於2 ;
[0022]圖3為本發明合成器的電路原理參考示意圖；
[0023]圖4為本發明的電路原理圖，其中A點為各合成支路的T型結，B、C、D點均為合成支路中的PIN 二極體的陽極，AA點為微帶線與合成主路的連接點。
【具體實施方式】
[0024]參見圖2和圖3，本發明的具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器包括多個合成支路、合成主路和阻抗匹配電路；其中，每個合成支路和阻抗匹配電路均連接有微波信號輸出裝置發射機控制的驅動控制信號，各合成支路的輸出端連接阻抗匹配電路。
[0025]本發明的合成器在發射機控制的驅動控制信號的作用下，通過改變合成支路的通、斷狀態，來達到提高合成效率的目的，發射機控制的驅動控制信號為合成支路和阻抗匹配電路提供所需正、負電壓，由微波電路的通、斷變化引起的阻抗失配可以通過阻抗匹配電路來補償。
[0026]參考圖3，本發明的合成支路的功能除了輸入微波信號外，還包括微波控制作用，各合成支路上連接的PIN 二極體可根據發射機控制的驅動控制信號提供的正負電壓，來關斷和導通從合成器輸入端到輸出端之間的通道，從而提高合成效率。參考圖4，各合成支路上連接有隔直電容和第一 PIN 二極體組成，其中，第一 PIN 二極體的負極接地，正極通過跳線與合成支路的傳輸線相連接，且各PIN 二極體的正極連接有驅動控制信號。對於隔離度要求高的情況，每個合成支路連接有多個PIN 二極體，且多個第一 PIN 二極體並聯。
[0027]本發明所述的驅動控制信號可以是由發射機控制並發出的高、低電平，發射機工作正常時向合成器發出高電平，當發生故障時向合成器發出低電平。其中所述的高電平是指本領域公認的高電平，一般指3-5伏。本發明所述的低電平是本領域公認的低電平，一般指0.8伏以下。
[0028]本發明的阻抗匹配電路根據驅動控制信號完成微波功率合成，其用來對在發射機工作正常功率合成與部分發射機出現故障功率合成時所產生的阻抗不連續性進行補償，以達到最佳匹配狀態。參考圖4，它主要由微帶線、隔直電容和第二 PIN二極體構成。其中，第二 PIN 二極體的負極接 地，正極通過跳線與微帶線相連接，阻抗匹配電路中驅動控制信號的接入點為第二 PIN 二極體的正極。在實際焊接電路時，此處驅動控制信號的接入線位於第二 PIN 二極體正極與微帶線之間，且接入點越靠近二極體的正極，電路工作的準確度越聞。
[0029]結合圖4所示對本發明的合成器工作原理進行解釋說明。參考圖4，對於由隔直電容Cm、C"、C2_1、C2_2和PIN 二極體Dp D2以及阻抗匹配電路組成的合成器，其中:PIN 二極體Dp D2的負極接地，PIN 二極體D1的正極通過跳線連接到Cm和Cu之間的傳輸線上；PIN 二極體D2的正極通過跳線連接到CV1和C2_2之間的傳輸線上，C1^C1+CV1、C2_2用來通過射頻信號、隔離直流信號，DpD2通過加正電壓和負電壓控制微波傳輸；
[0030]阻抗匹配電路由隔直電容Ctl和PIN 二極體Dtl組成，其中，PIN 二極體Dtl的負極接地，PIN 二極體Dtl的正極通過跳線和微帶線連接到Ctl和A點之間的傳輸線上；PIN 二極體D0用來配合Dp D2做阻抗變換，C0用來通過射頻信號、隔離直流信號。
[0031]其工作過程分為以下兩種情況:
[0032]第一種，發射機I和發射機2工作正常，當發射機控制的驅動控制信號在Dp D2的正極均加負電壓時，DdP D2分別等效為一個連接到地的容值很小的電容Ct串聯一個寄生電感Ls，由於B點和C點到A點的傳輸線長均為四分之一波長，該兩控制支路在A點的等效阻抗非常小，近似於短路，不影響支路的微波傳輸，也即支路I和支路2均處於導通狀態，發射機I和發射機2的輸出信號在合成器的輸出端進行功率合成；
[0033]第二種，發射機I出現故障，當發射機控制的驅動控制信號在D1的正極加正電壓，在仏的正極加負電壓時，D1等效為一個連接到地的阻值很小的電阻Rs串聯一個寄生電感Ls7D2等效為一個連接到地的容值很小的電容Ct串聯一個寄生電感Ls，根據傳輸線理論，此時合成支路I在A點的等效阻抗為非常大，近似為射頻開路，合成支路2在A點的等效阻抗非常小，近似為射頻短路，所以合成支路2的信號會完全到達合成器的輸出埠，而不會傳輸到合成支路1，從而提高了合成效率。
[0034]阻抗匹配電路的工作過程分為以下兩種情況:
[0035]第一種，發射機I和發射機2工作正常，當發射機控制的驅動控制信號為Dtl提供正電壓，D0等效為一個連接到地的阻值很小的電阻Rs串聯一個寄生電感Ls，因Dtl到AA點的長度為四分之一波長，此時，阻抗匹配電路等效到AA點的阻抗非常大，近似為射頻開路，也就是說，此時的阻抗匹配電路不起作用；
[0036]第二種，發射機I出現故障，當發射機控制的驅動控制信號為Dtl提供負電壓時，D0等效為一個連接到地的容值很小的電容Ct串聯一個寄生電感Ls，D0阻抗匹配電路等效到AA點的阻抗為一個感抗，剛好補償支路I關斷、支路2導通引起的阻抗失配現象，從而使合成器輸出埠阻抗達到匹配狀態。
【權利要求】
1.一種具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器，其特徵在於，該合成器包括: 多個微波信號輸入端:用於輸入微波信號； 一個微波信號輸出端:用於輸出合成後的微波信號； 多個合成支路:多個合成支路並聯，每個合成支路連接一微波信號輸入端，每個合成支路上連接至少一個第一 PIN 二極體，所述第一 PIN 二極體的負極接地，正極與合成支路連接; 一個合成主路:多個合成支路並聯後通過該合成主路與微波信號輸出端連接,合成主路上連接一阻抗匹配電路，所述阻抗匹配電路包括第二 PIN 二極體和微帶線，該第二 PIN 二極體的負極接地，正極通過微帶線與合成主路連接； 一個多路驅動控制信號輸入端:用於接收驅動控制信號，所述驅動控制信號控制合成支路的關斷與開通，所述第一PIN二極體的正極連接一驅動控制信號；所述第二PIN二極體的正極連接一驅動控制信號。
2.如權利要求1所述的具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器，其特徵在於，所述第一 PIN 二極體的正極與多個合成支路並聯T型節的信號傳輸距離為四分之一波長。
3.如權利要求1所述的具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器，其特徵在於，所述微帶線的長度為四分之一波長。
4.如權利要求1所述的具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器，其特徵在於，所述微帶線與多個合成支路並聯T型節的信號傳輸距離為四分之一波長。
5.如權利要求1所述的具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器，其特徵在於，所述合成支路上連接一個第一 PIN 二極體，所述第一 PIN 二極體與合成支路的連接點兩邊連接有隔直電容。
6.如權利要求1所述的具有故障自適應功能的雷達微波功率合成器，其特徵在於，所述合成支路上連接至少兩個第一 PIN 二極體，至少兩個第一 PIN 二極體並聯，且每個第一PIN 二極體與合成支路的連接點兩邊連接有隔直電容。
【文檔編號】H01P5/12GK103682544SQ201310607651
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】王小偉, 梁長明 申請人:西安天和防務技術股份有限公司