一种X波段功率放大器的制作方法

本实用新型涉及一种x波段功率放大器。

背景技术：

随着无线电技术、雷达技术、电子对抗技术以及卫星发射技术的逐步发展，要求功率放大器能够具有良好的输出功率和效率，具有更好的可靠性和线性度。同时随着人们在功率放大器器件、新型材料、工艺等方面都有了突破性的发展，可以实现功率放大器的体积小、易集成、生产周期短等优点。

传统功率放大器设计中，使用大量的电子管，故造成生产周期长、成本高、可靠性低和结构尺寸大等问题；或者只使用gaas功放管进行功率放大，由于gaas功放管相比gan功放管在效率方面存在一定的劣势，这样同样造成增益低、线性度不高、效率偏低、集成度不高和稳定性差等问题。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种x波段功率放大器，包括混频器、第一隔离器、微带带通滤波器、压控衰减器、功率预放大模块，第二隔离器、第一定向耦合器、第一末级功率放大管、第二末级功率放大管、第二定向耦合器和第三隔离器；

所述混频器用于分别将激励信号和本振信号进行变频输出x波段功率放大器所需工作频率的信号并将该信号输入第一隔离器进行隔离以及微带带通滤波器进行滤除杂波，所述压控衰减器用于自动控制隔离和滤出杂波之后信号的增益，所述功率预放大模块用于将增益后信号进行预放大后输入第二隔离器，所述第二隔离器用于将信号输入至第一定向耦合器并隔离预放大模块和第一定向耦合器之间信号的影响，所述第一定向耦合器用于将处理后输入的信号分成两路输出，其中一路经过第一末级功率放大管进行放大，另一路经过第二末级功率放大管进行放大；所述第二定向耦合器用于将第一末级功率放大管、第二末级功率放大管输出的功率信号进行功率合成并通过第三隔离器输出。

进一步地，所述微带带通滤波器采用了五阶的发夹式微带带通滤波器。

进一步地，所述压控衰减器采用完全单片模拟电压控制衰减器。

进一步地，所述压控衰减器的型号为rfsa2113。

进一步地，所述功率预放大模块包括第一级功率放大管、第二级功率放大管、推动级功率放大管。

进一步地，所述第一级功率放大管、第二级功率放大管、推动级功率放大管均为宽带的功率放大管。

进一步地，所述第一定向耦合器、第二定向耦合器采用了3db微带分支线定向耦合器。

进一步地，所述x波段功率放大器装载在铝盒中

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构使用了微带带通滤波器和微带分支线耦合器的无源微带电路，还使用了多个隔离器和多级内匹配的功率放大管，同时在功率放大器中集成了上变频器，这样更有利于降低生产周期和成本，还提高了可靠性、集成度和稳定性，并减小尺寸；由于末级功率放大电路采用平衡式放大电路，并采用高增益、高功率、高效率和内匹配的ganmmic功率放大管，因此功率放大器能够实现高增益、高功率、线性度高、高效率、集成度高和稳定性好等优点，同时也可以做到生产周期短、成本不高、可靠性高和尺寸小等优点。

附图说明

图1为本实用新型x波段功率放大器结构图；

图2为x波段五阶的发夹式微带带通滤波器处理结果仿真图；

图3为各个端口的回波损耗结果图；

图4为各个端口的插损结果图；

图5为输出端口2和4的相位差结果图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，本实用新型提供一种x波段功率放大器，包括混频器1、第一隔离器2、微带带通滤波器3、压控衰减器4、功率预放大模块5，第二隔离器6、第一定向耦合器7、第一末级功率放大管8、第二末级功率放大管9、第二定向耦合器10和第三隔离器11。

所述混频器1用于分别将激励信号和本振信号进行变频输出x波段功率放大器所需工作频率的信号并将该信号输入第一隔离器2进行隔离以及微带带通滤波器3进行滤除杂波，所述压控衰减器4用于自动控制隔离和滤出杂波之后信号的增益，所述功率预放大模块5用于将增益后信号进行预放大后输入第二隔离器6，所述第二隔离器6用于将信号输入至第一定向耦合器7并隔离预放大模块5和第一定向耦合器7之间信号的影响，所述第一定向耦合器7用于将处理后输入的信号分成两路输出，其中一路经过第一末级功率放大管8进行放大，另一路经过第二末级功率放大管9进行放大；所述第二定向耦合器10用于将第一末级功率放大管8、第二末级功率放大管9输出的功率信号进行功率合成并通过第三隔离器11输出。

本实用新型的x波段功率放大器中，集成了上变频器部分，即包含混频器1、第一隔离器2和微带带通滤波器3，虽然上变频器电路有可能会干扰到其它射频电路，但是这样做有利于模块的一体化和小型化。在这里使用了第一隔离器2，能够有效地减小前后两部分电路的相互影响，同时还使用了，优选地，本实用新型中，微带带通滤波器3采用了五阶的发夹式微带带通滤波器，具有成本低、小型化、高性能、容易集成，设计周期短的优点。见图2为x波段五阶的发夹式微带带通滤波器(9.625-9.655ghz)的仿真结果。从仿真结果来看，s(1，1)表示输入回波损耗，此时最差值为-21.392db，完全可以满足要求的；而s(2，1)表示带内插损和带外抑制，此时带内插损小于3db，同时带外偏离1ghz时的抑制小于-40db，都是可以满足要求的。于是该x波段五阶的发夹式微带带通滤波器是完全满足要求的。

为了保护功率放大器输出功率不会过大，本实用新型还采用了压控衰减器4，优选地，本实用新型的压控衰减器4采用完全单片模拟电压控制衰减器(如rfsa2113)，此类衰减器具有高ip3、高衰减范围、低直流电流、宽带宽和温度补偿的线性db控制电压特性，并且是化合物半导体gaasfetmmic，仅有3.2*3.2mm多芯片层压模块，减少了占地面积，并简化了控制方面比传统的化合物半导体衰减器的方法

进一步地，所述功率预放大模块5包括第一级功率放大管51、第二级功率放大管52、推动级功率放大管53，所述第一级功率放大管51、第二级功率放大管52和推动级功率放大管53均用宽带的功率放大管，宽带的功率放大管都是内匹配的，这样避免增加匹配电路。同时所选用的功率放大管都可采用了单一的直流正压供电的方式，简化了正、负供电电压的传统放大管电路；其次功率放大管采用了gaas工艺制造，具有很小的封装，这样也减少了占地面积。

根据输出功率大小的需要，本实用新型的末级放大电路采用两个末级功率放大管并联的方式，为了提高功率放大管的输出功率、线性度和效率，所用的功率放大管采用相同的高增益、高功率和高效率的ganmmic功率放大管，并且它们是内匹配的，于是在一定的程度上减少匹配电路的麻烦。同时这样的功率放大管的供电方式也比较简单，体积也比较小。两个末级功率放大管的前后分别连接着相同的定向耦合器第一定向耦合器7和第二定向耦合器10，其中第一定向耦合器7主要是起到功率分配的作用，即把一路输入功率分成两路同等的输出功率；而第二定向耦合器10主要是起到功率合成的作用，正好与第一定向耦合器7相反。优选地，本实用新型中所述第一定向耦合器7、第二定向耦合器10采用了3db微带分支线定向耦合器，其具有体积小、集成度高和成本低等特点。对3db微带分支线定向耦合器(不对称t型接头方式)进行仿真(频率为：9.625-9.655ghz)，结果参照图3至5，其中，图3为各个端口的回波损耗仿真结果图，从图中可看出各端口仿真结果都小于-15db。图4为各个端口的插损仿真结果图，从图中看，其中s(2，1)和s(4，1)表示输出端口2和4的插损；而s(3，1)表示隔离端口3的插损；此时仿真结果是：输出端口2和4的插损都是在-3db左右；隔离端口3的插损是在-35db以下。图5表示输出端口2和4的相位差仿真结果图，从图中看出，它们的差值约为90度。于是3db微带分支线定向耦合器是完全可以满足要求的。

另外，在第一定向耦合器7和第二定向耦合器10的前后分别增加了第二隔离器6和第三隔离器11，其作用与第一隔离器2相同，也是避免前后电路的相互影响。

在制作时，将混频器1、第一隔离器2、微带带通滤波器3、压控衰减器4、第一级功率放大管51、第二级功率放大管52、推动级功率放大管53、第二隔离器6、第一定向耦合器7、第一末级功率放大管8、第二末级功率放大管9、第二定向耦合器10和第三隔离器11组成的功率放大器安装在散热良好的铝盒内，起到屏蔽和散热的作用，并且对以上各级之间采用结构上的隔离，避免它们之间相互干扰，或者增益过高造成不稳定。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。