机载C波段功率放大器的制作方法

本发明公开一种机载C波段功率放大器，特别适用飞机上的微波通信。

背景技术：

航空电子是指飞机上所有电子系统的总和，飞机上的电子设备必须满足一系列苛刻的设计约束，复杂的电磁环境，低气压，电压不稳定，工作环境极其恶劣。机载设备必须在这种环境下可靠地工作，同时对设备的重量，体积，还有着苛刻的要求。电子设备体积小，重量轻就意味着功率密度的增加，而微波功率放大器又是功耗相对较高的设备，于是又增加了高功率密度设备的散热系统。这种复杂的工作环境使得机载电子设备的保障系统增多，相应得总设备的重量体积大幅增加，这同机载设备要体积小、重量轻的要求成了矛盾。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是如何减小机载设备的体积和重量，提供一种模块化程度高、体积小、重量轻，环境适用性好的机载设备。

为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案为：

机载C波段功率放大器，包括电磁兼容模块、防浪涌模块和工作/静默电路、电压转换模块、可控增益放大单元、时序控制电路、AGC控制电路和状态回报电路；

外部电源与电磁兼容模块的输入端口相连；电磁兼容模块的输出端口与防浪涌模块的输入端口相连；防浪涌模块的输出端口与电压转换模块的电源输入端口相连；

电压转换模块的电源输出端口分别与可控增益放大单元、AGC控制电路、状态回报电路、时序控制电路和工作/静默电路的电源输入端口相连；

可控增益放大单元的射频输入端口与外部射频信号相连，射频输出端口与外部天线相连，检波输出端口分别与状态回报电路的检波输入端口和AGC控制电路的检波输入端口相连；

AGC控制电路的AGC控制输出端口与可控增益放大单元的AGC控制输入端口相连；

状态回报电路的状态输出端口与外部相连；

工作/静默电路的工作/静默控制输入端口与外部相连，电源控制输出端口与电压转换模块的电源使能端口相连；

时序控制电路的时序输出端口与电压转换模块的时序使能端口相连。

其中，可控增益放大单元包括压控衰减器、第一单片放大器、第一隔离器、第二单片放大器、第一功率管、第二隔离器、第二功率管、分路器、第三功率管、第四功率管、合路器、第三隔离器和耦合电路；所述的压控衰减器、第一单片放大器、第一隔离器、第二单片放大器、第一功率管、第二隔离器、第二功率管和分路器相互级联；分路器的输出端口分别与第三功率管和第四功率管的输入端口相连；第三功率管和第四功率管的输出端口分别与合路器的输入端口相连；合路器的输出端口与第三隔离器的输入端口相连；第三隔离器的输出端口与耦合电路的输入端口；耦合器的射频输出端口与外部相连，检波输出端口分别与状态回报电路的检波输入端口和AGC控制电路的检波输入端口相连。

其中，各个模块均采用氮化镓器件。

其中，所述的耦合电路采用高定向性耦合器。

其中，所述机载C波段功率放大器上设置有散热片，散热片裸露在放大器的机舱外部。

本实用新型与现有技术相比的优点为：

1.体积小，重量轻；

2.适用工作电压范围宽；适用工作温度范围宽；

3.保障设备少，无需额外的电源处理及散热处理电路。

4.电磁兼容性好，有很好的防浪涌电压技术，可以直接使用飞机的发电机组供电，不用增加额外的电源处理电路，同时可以适用于高空中的恶劣环境。

5.具有良好的线性指标，具有较好的多机兼容性。

附图说明

图1本实用新型机载C波段功率放大器原理框图。

图2本实用新型可控增益放大单元原理框图。

图3本实用新型功率合成原理框图。

图4本实用新型绞合线示意图。

图5本实用新型AGC控制原理框图。

具体实施方式

下面结合附图1-5对本实用新型作进一步的描述：

如图1为本实用新型机载C波段功率放大器原理框图，各个模块均采用氮化镓器件，包括电磁兼容模块、防浪涌模块和工作/静默电路、电压转换模块、可控增益放大单元、时序控制电路、AGC控制电路和状态回报电路；

外部电源与电磁兼容模块的输入端口相连；电磁兼容模块的输出端口与防浪涌模块的输入端口相连；防浪涌模块的输出端口与电压转换模块的电源输入端口相连；

电压转换模块的电源输出端口分别与可控增益放大单元、AGC控制电路、状态回报电路、时序控制电路和工作/静默电路的电源输入端口相连；

可控增益放大单元的射频输入端口与外部射频信号相连，射频输出端口与外部天线相连，检波输出端口分别与状态回报电路的检波输入端口和AGC控制电路的检波输入端口相连；

AGC控制电路的AGC控制输出端口与可控增益放大单元的AGC控制输入端口相连；

状态回报电路的状态输出端口与外部相连；

工作/静默电路的工作/静默控制输入端口与外部相连，电源控制输出端口与电压转换模块的电源使能端口相连；

时序控制电路的时序输出端口与电压转换模块的时序使能端口相连。

如图2本实用新型可控增益放大单元原理框图，可控增益放大单元包括压控衰减器、第一单片放大器、第一隔离器、第二单片放大器、第一功率管、第二隔离器、第二功率管、分路器、第三功率管、第四功率管、合路器、第三隔离器和耦合电路；所述的压控衰减器、第一单片放大器、第一隔离器、第二单片放大器、第一功率管、第二隔离器、第二功率管和分路器相互级联；分路器的输出端口分别与第三功率管和第四功率管的输入端口相连；第三功率管和第四功率管的输出端口分别与合路器的输入端口相连；合路器的输出端口与第三隔离器的输入端口相连；第三隔离器的输出端口与耦合电路的输入端口；耦合电路的射频输出端口与外部相连，检波输出端口分别与状态回报电路的检波输入端口和AGC控制电路的检波输入端口相连，耦合电路采用高定向性耦合器。

如图3本实用新型功率合成原理框图，电路合成包括分路器、功率管和合路器三个部分。功率合成的简单原理为：由分路器把输入信号分配给各路功率管进行功率放大，再通过合路器把各路功率管的输出信号进行功率合成。由于功率合成为矢量合成，要达到较高的合成效率，就需要分路器、功率管和合路器的幅度和相位特性要满足一定的条件。

如图4本实用新型绞合线原理框图，它可根据不同的频率，裁切不同的长度，根据不同的功率容量，选用不同的线径。在电路的设计及批量生产的产品中使用简便，且体积小，重量轻。

如图5本实用新型AGC自动增益控制电路原理框图，其作用是在输入信号幅度变化很大的情况下，自动保持输出信号幅度在很小范围内变化的一种自动控制电路。自动增益控制电路由反馈控制器和被控对象两部分组成。其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器和控制电压生成器组成，被控对象是主放大器。

本实用新型的功率放大器为大功率发热部件，散热器在整个产品重量中占比重较大，优化散热器是产品减重的一个重要手段。在本产品结构设计时，将散热片通过机舱蒙皮开孔的方式将功放的散热片裸露到机舱外。利用飞机飞行过程中，蒙皮外高速的空气对流进行散热。提高了散热效率，同等热耗的情况下，所需散热面积减小，产品重量减轻。

本实用新型的原理为：

电源进来后先经电磁兼容滤波器，再通过防浪涌模块，然后给电压转化模块供电，最后经电压转换模块转换成稳定的电压，供给各级功放管和控制电路使用。

微波信号进来经过压控衰减器后进入第一级放大，然后经隔离器，进入第二级，通过第二级和第三级放大，再经过隔离器，进入第四级放大，再经分路器、第五级放大、合路器，最后通过隔离器、耦合电路至输出接口。

控制信号直接将TTL高低电平传至控制电路，通过控制电路控制电压转换模块的开关，以达到相应的工作/静默要求。功率放大器的微波电路采用了功率合成技术，输出功率等级提升一倍；采用了AGC自动增益控制技术，功放工作在功率回退状态，输出线性好。