一种低功耗星载固态功率放大器控制电路的制作方法

1.本发明涉及微波固态功率放大器控制电路领域，特别涉及一种低功耗星载固态功率放大器控制电路。


背景技术：

2.星载平台的电子设备能源一般靠太阳能电池提供，特别是小卫星能源供应有限，星载功率放大器又是主要耗能设备，因此针对具有非连续体制信号，采用特有技术降低功率放大器平均功耗具有重要意义。
3.对于非连续信号，微波固态功率放大器降低平均功耗的方法常见的是使用c类功放，将功放偏执在零静态电流。这样在无信号输出时，功放也不产生静态功耗。但是c类功率一般非线性较强，会恶化信号质量，当系统对信号有一定线性度要求时不适用使用c类功放。
4.另一种常用方法是使用oc信号控制保持继电器实现开关机。oc信号是星载设备的常用控制方式，可以输出两个状态“输出导通”与“输出截止”，特别适用于继电器控制。但是目前宇航级磁保持继电器触点寿命一般在2万～10万次，不能满足星载功放频繁开关的次数要求。
5.针对非连续体制信号的频繁开关，使用半导体开关对功放漏极进行控制是更合适的方法。目前也有一些文献和专利设计功放的漏极控制。如一种功放漏极快速通断电控制电路(公开号：209992835u)，该实用新型专利公开了一种功放漏极快速通断电控制电路，可以实现功放漏极ns级的开关切换，主要使用了两个个npn型三极管、一个pnp型三极管和一个p型mos管。针对降低非连续体制信号功放平均功耗的目的，第一并不需要ns级的快速切换速度，第二该专利的电路使用器件较多，而宇航级抗辐照器件价格昂贵，该电路不适用于星载固态功放漏极控制。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，提供了一种低功耗星载固态功率放大器控制电路，通过设计控制策略和漏极控制电路，降低固态功放平均功耗75％以上，降低整星供电压力。
7.本发明采用的技术方案如下：一种低功耗星载固态功率放大器控制电路，包括管理控制单元、漏极电压控制电路以及微波功率管；
8.管理控制单元，用于产生低功耗控制信号，输入至漏极电压控制电路；
9.漏极电压控制电路，设置在微波功率管漏极与电源之间，同时接收管理控制单元的控制信号，通过控制信号完成对微波功率管漏极电压的通断控制。
10.进一步的，所述漏极电压控制电路包括滤波电容c1，电阻r1、电阻r2、电阻r4、电阻r5，限流电阻r3，三极管v1，pmos管v2；所述分压电阻r4的第一端与管理控制单元连接，接收控制信号，第二端接至三极管v1基极与电阻r5的第一端，电阻r5的第二端接地；三极管v1发射极接地，集电极接至电阻r2的第一端，电阻r2第二端分别与限流电阻r3的第一端、电阻r1
的第一端以及滤波电容c1的第一端连接，限流电阻r3的第二端接至pmos管v2的栅极，电阻r1的第一端、滤波电容c1的第二端分别与pmos管v2的源极，pmos管v2源极同时接至微波功率管漏极，pmos管v2的漏极接至电源。
11.进一步的，所述漏极电压控制电路还包括上拉电阻r6，所述上拉电阻r6第一端与电阻r4的第一端连接，另一端接+5v电压。
12.进一步的，所述低功耗控制信号为ttl信号。
13.与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明提出的方案适用于非连续体制型号的星载固态功率放大器的漏极控制，降低固态功率放大器待机时刻功耗，达到降低固态功放在轨能耗的效果。降低功耗的效果与具体待发信号发射占比有关，对常见高频度的突发体制，或者周期体制的星载固态发射系统，一般可降低平均功耗75％以上。采用此方案，可以有效降低固态功率放大器平均功耗，同时提高了星载固态功放设计寿命。
附图说明
14.图1为本发明一实施例中的漏极电压控制电路原理图。
15.图2为本发明另一实施例中的漏极电压控制电路原理图。
16.图3为本发明一实施例中的发射系统原理图。
17.图4为本发明另一实施例中的发射系统原理图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明做进一步描述。
19.实施例1
20.如图1所示，本实施例提出的一种低功耗星载固态功率放大器控制电路，包括管理控制单元、漏极电压控制电路以及微波功率管；
21.管理控制单元，用于产生低功耗控制信号，输入至漏极电压控制电路；其中，低功耗控制信号为ttl信号；在实际应用中，可根据需求字形设计控制逻辑。
22.漏极电压控制电路，设置在微波功率管漏极与电源之间，同时接收管理控制单元的控制信号，通过控制信号完成对微波功率管漏极电压的通断控制。
23.具体的，所述漏极电压控制电路包括滤波电容c1，分压电阻r1、r2、r4、r5，限流电阻r3，三极管v1，pmos管v2；所述分压电阻r4的第一端与管理控制单元连接，接收控制信号，第二端接至三极管v1基极与电阻r5的第一端，电阻r5的第二端接地；三极管v1发射极接地，集电极接至电阻r2的第一端，电阻r2第二端分别与电阻r3的第一端、电阻r1的第一端以及电容c1的第一端连接，电阻r3的第二端接至pmos管v2的栅极，电阻r1的第一端、电容c1的第二端分别与pmos管v2的源极，pmos管v2源极同时接至微波功率管漏极，pmos管v2的漏极接至电源。
24.相应的，本实施例中还提供了一种10w星载固态功率放大器，使用gan微波场效应管，其漏极通过本实施例中的控制电路控制，发射系统框图如图3所示，信号为突发体制，当有发射需求时，管理控制单元输出ttl控制信号，控制gan微波功率管漏极电压的导通与关断，ttl信号提前于待发信号1s开通功率管漏极电压，并在信号发射完毕后1s内关闭漏极电压。该突发信号平均占空比低于10％。固态功放静态功耗为13w；ttl信号关断漏极后，待机
功耗2.5w。使用该低功耗控制方法后，降低了固态功放约80％的平均功耗。。
25.实施例2
26.如图2所示，本实施例提出了另一种低功耗星载固态功率放大器控制电路，在实施例1提出的星载固态功率放大器控制电路基础上实现，改动仅在于漏极控制电路中，
27.本实施例中的漏极电压控制电路还包括上拉电阻r6，所述上拉电阻r6第一端与电阻r4的第一端连接，另一端接+5v电压。
28.在使用上拉电阻r6时，pmosv2初始状态为导通；不使用上拉电阻r6时，pmosv2初始状态为关断。因此，通过是否使用上拉电阻r6，可以选择pmosv2的初始状态，通过fmea(失效模式与影响分析)，当管理控制机发生故障无法控制时(大概率控制端为高阻态)，根据具体任务故障严酷度分析，有时需要保持固态功放发射功能；有时需要关闭发射机，确保星上其余设备正常工作。
29.通过选择是否使用上拉电阻r6，设置初始状态，可以使得管理控制机发生故障时系统的损失最小。
30.相应的，本实施例提供了一种该星载信标发射机，使用gaas微波功率管，其漏极通过本实施例中的控制电路控制；其发射系统框图如图4所示，系统要求固态功放在我国境内上空开机，其余时间无发射需求，这是典型的周期性信号体制。该卫星每天平均过境9次，每轨平均过境时间11分钟。星务计算机根据星历通过can总线将“入境”和“出境”信息发送给信标发射机，信标发射机内的管理控制单元据此信息产生低功耗ttl控制信号，关闭/开启gaas微波功率管漏极电压，实现境外低功耗待机。使用该低功耗控制方法后，降低了信标发射机约85％的平均功耗。
31.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
32.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
33.本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。