专利名称：大功率固态功率放大器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信领域中的一种大功率固态功率放大器装置， 特别适用于大功率大容量的通信系统中作功率放大器。
背景技术：
目前C波段大功率功放在通信系统中的需求越来越大，现阶段 大功率功放都是采用电真空器件(比如行波管和速调管)设计，但是 电真空器件有它的优势，但是也有它的很多缺点，比如体积大、耗电 大以及寿命短，成本高，机动性能差等不足，不能满足用户需求。 发明内容
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供
一种不采用电真空器件作功放的C波段400W大功率固态功率放大 器装置。它具有小型化、固态化、高线性、高可靠性和长寿命等特点。 同时，降低了的功耗，使通信系统甩掉了油机车，大大提高了系统的 机动性。
本实用新型的目的是这样实现的
它包括电源1、功放2、冷却单元3、监控单元4，其中电源1 的输出端口 l连接功放2的入端口5，出入端口2连接监控单元4的 出入端口l，输出端口3连接冷却单元3的入端口3，电源l的出端 +V1、 +V2、 +V3、 -￥4各电压端与各部件相应的电源端连接；功放2 的入端口1连接射频输入A端口 ，输出端口 2连接射频输出B端口 ， 入端口3连接冷却单元3的出端口1，出入端口 4连接监控单元4的 出入端口 2;冷却单元3的出入端口 2连接监控单元4的出入端口 3。
本实用新型功放2包括隔离器5、 20、 21、定向耦合器6、数控 衰减器7、推动级功放8、功分器9、调相器IO、末级功放ll、合路 器12、耦合器13、 15、环行器14、负载16、功分器17、功率检测 器18，其中隔离器5的入端1脚连接射频输入A端口，出端2脚依 次串接定向耦合器6、数控衰减器7、推动级功放8出入端1、 2脚后 与功分器9入端1脚连接;定向耦合器6出端3脚与隔离器21入端1 脚连接，隔离器21出端2脚与输入取样C端口连接；数控衰减器7 入端4脚、推动级功放8出端5脚分别与监控单元4的出端1脚、入 端2脚连接；功分器9出端2、 3脚分别与末级功放11入端2脚、调 相器10入端1脚连接；调相器10出端2脚串接末级功放11入出端 1、 3脚后与合路器12入端1脚连接，末级功放ll出端4、 7脚分别与合路器12入端2脚、监控单元4入端3脚连接；功分器12
出端2脚依次串接耦合器13、环行器14入出端1、 2脚后与射频输 出B端口连接耦合器13出端3脚与功分器17入端1脚连接，功分 器17出端3脚与功率检测器18入端3脚连接，出端2脚串接隔离器 20入出端1、 2后与输出取样D端口连接；环行器14出端3脚与耦 合器15入端1脚连接，耦合器15出端3脚与负载16入端1脚连接， 出端2脚串接功率检测器18入出端1、 2脚后与监控单元4入端4 脚连接；数控衰减器7出端7脚与电源1出端+Vl电压端连接，推动 级功放8、末级功放11各入端5、 6脚分别与电源1出端+V2、 -V4 电压端连接。
本实用新型末级功放11包括功率模块23、分路器24、功率模块 25至28、配频电路29、波导空间合路器30，其中功率模块23出端 3脚连接分路器24入端1脚，入端l、 2脚分别与功分器9、调相器 10各出端口2连接；分路器24的各出端2、 3、 4、 5脚分别与功率 模块25至28各入端1脚并接，功率模块25至28各出端2脚分别与 配频电路29各入端1、 2、 3、 3、 4脚并接，配频电路29各出端5、 6、 7、 8脚分别与波导空间合路器30各入端1、 2、 3、 4脚连接；波 导空间合路器30的各出端5、 6脚分别与合路器12、监控单元4各 入端连接；功率模块25至28各入端5、 6脚分别与电源1出端+V2、 -V4电压端连接。
本实用新型相比背景技术具有如下优点
1. 本实用新型功放2采用了大功率模块化技术，提高了可靠性， 縮短了维修时间。
2. 本实用新型功放2采用了多处大功率合成技术，其中从微带 转波导应用了空间波导合成技术，它具有合成效率高、插损小以及承 受功率大等优点。
3. 本实用新型采用全固态化设计，提高了功放的寿命及可靠性， 功放的线性比电真空器件要好，功耗减小，使通信系统甩掉了油机车， 大大提高了系统的机动性。
4. 本实用新型结构安装在一个19英寸、l米高的、500mm深的 机柜中，使重量和体积都大大减小。
图l是本实用新型原理方框图。
图2是本实用新型功放2实施例的电原理图。图3是本实用新型末级放大器11实施例的电原理图。
具体实施方式
参照图1至图3，本实用新型由电源(1)、功放(2)、冷却单元
(3)、监控单元(4)组成。图l是本实用新型的电原理方框图，实 施例按图l连接线路。其中电源l的作用是给功放2、冷却单元3以 及监控单元4供电，提供整个装置的直流工作电压，实施例采用市售 集成稳压直流电源模块制作，其输出+Vl电压为+5V， +V2电压为 + 10V, V3电压为+12V， -V4为-5V。
本实用新型功放2的作用是将射频输入的小信号放大到通信所 需的大信号，完成功率放大，将上变频器输出的已调信号通过推动功 放8放大到一定电平，然后再将放大后信号送给末级功放11，放大 到额定的功率电平。功放2包括隔离器5、 20、 21、定向耦合器6、 数控衰减器7、推动级功放8、功分器9、调相器IO、末级功放ll、 合路器12、耦合器13、 15、环行器14、负载16、功分器17、功率 检测器18。图2是本实用新型功放2的电原理图，实施例按图2连 接线路。其中射频输入信号经过隔离器5后，输入驻波得到改善，耦 合器6的作用是将输入的信号耦合成小信号，然后再经过隔离器21 改善输出驻波后送到取样口；射频输入信号经过定向耦合器6后送给 数控衰减器7，数控衰减器7与监控单元4联合控制可以实现对输入 信号的30档衰减；推动功放8对信号在进行第一级放大，放大后的 信号经过功分器9后，信号变为两路，其中一路直接送给末级功放 11，另一路经过调相器10后也送到末级功放11，调相器的作用是使 2路信号的相位保持一致。末级功放11对两路信号放大后通过合路 器12合成后送给耦合器13，耦合器13的作用是将输出信号耦合成 小信号，经过功分器17分成两路， 一路经过隔离器20后送到输出采 样口，另一路送到功率检测器18后，进行功率检波，将输出功率在 监控单元4上显示出来。输出信号经过环行器14后送给射频输出设 备，环行器的作用是当输出驻波比较差的时候，可以将反射回耦合器 15可以对反射回来的功率进行耦合送给功率检测器17，将反射功率 检波并显示在监控单元4上。实施例隔离器5、 20、 21、定向耦合器 6、合路器12、环行器14、负载16采用市售的通用部件制作。数控 衰减器7、推动功放8、分路器9、调相器IO、末级功放ll、耦合器 13、 15、功分器17、功率检测器18均由自制的相应部件模块制作。
本实用新型末级功放11的作用是将从推动功放8放大的射频输入信号2次放大到额定电平，它由功率模块23、分路器24、功率模 块25至28、配频电路29、波导空间合路器30组成。图3是本实用 新型末级功放ll的电原理图，实施例按图3连接线路。图3中经推 动功放放大的射频输入信号送到功率模块23，经进一步放大达到一 定电平后，送给分路器24，分路器24将功率模块23放大后的信号 分四路分别推动功率模块25、功率模块26、功率模块27和功率模块 28，配频电路29将以上四个模块放大后的信号进行配频，以保证每 路的相位。四路信号经过配频后，分别送到空间波导合路器30，最 后由空间波导合路器来完成大功率模块的合成。实施例功率模块23、 分路器24、功率模块25至28、配频电路29和波导空间合路器30 均采用自制的相应部件模块制作。
本实用新型冷却单元3的作用是快速的将功放2的热损耗功率从 功放机箱里散发到空气中。监控单元4的作用是配合功放完成显示和 控制等功能，通过IIC总线提供整个装置的状态控制和査询。实施例 冷却单元3采用四个大功率风扇及大面积插齿散热器制作。监控单元 4釆用华邦公司生产的W77E58-40单片机制作。
本实用新型的工作原理如下电源1给功放2、冷却单元3和监 控单元4供电，功放2把射频输入端口 A的信号放大到额定电平后 通过射频输出端口B输出，冷却单元3为功放2把耗散的热量及时 带走，监控单元4与电源1、功放2和冷却单元3相互配合完成控制 及保护功能。
本实用新型安装结构如下把图1至图3中整部件安装在一个 19英寸、l米高的、500mm深的机柜中，机柜分上、下两层。功放 2的部件安装上层，监控单元4面板安装在机柜的中部，所有的控制 和显示器都安装在此面板上。电源l、冷却单元3安装在下层一个高 为9U、深为540mm的射频抽屉中，供电插座、监控插座、射频输 入插座A、射频输出波导B，射频输入输出取样插座C、 D、和接地 柱均安装在机柜的顶板上，组装成本实用新型。
权利要求1. 一种大功率固态功率放大器装置，它包括电源(1)、冷却单元(3)、监控单元(4)，其特征在于还包括功放(2)，其中电源(1)的输出端口1连接功放(2)的入端口5，出入端口2连接监控单元(4)的出入端口1，输出端口3连接冷却单元(3)的入端口3，电源(1)的出端+V1、+V2、+V3、-V4各电压端与各部件相应的电源端连接；功放(2)的入端口1连接射频输入A端口，输出端口2连接射频输出B端口，入端口3连接冷却单元(3)的出端口1，出入端口4连接监控单元(4)的出入端口2；冷却单元(3)的出入端口2连接监控单元(4)的出入端口3。
2. 根据权利要求1所述的大功率固态功率放大器装置，其特征 在于功放(2)包括隔离器(5、 20、 21)、定向耦合器(6)、数控 衰减器(7)、推动级功放(8)、功分器(9)、调相器(10)、末级功 放(11)、合路器(12)、耦合器(13、 15)、环行器(14)、负载(16)、 功分器(17)、功率检测器(18)，其中隔离器(5)的入端l脚连接 射频输入A端口，出端2脚依次串接定向耦合器(6)、数控衰减器(7)、推动级功放(8)出入端l、 2脚后与功分器(9)入端l脚连 接；定向耦合器(6)出端3脚与隔离器(21)入端l脚连接，隔离 器(21)出端2脚与输入取样C端口连接；数控衰减器(7)入端4 脚、推动级功放(8)出端5脚分别与监控单元(4)的出端1脚、入 端2脚连接；功分器(9)出端2、 3脚分别与末级功放(11)入端2 脚、调相器(10)入端l脚连接；调相器(10)出端2脚串接末级功 放(11)入出端l、 3脚后与合路器(12)入端1脚连接，末级功放(11)出端4、 7脚分别与合路器(12)入端2脚、监控单元(4)入 端3脚连接；功分器(12)出端2脚依次串接耦合器(13)、环行器(14)入出端l、 2脚后与射频输出B端口连接耦合器(13)出端3 脚与功分器(17)入端1脚连接，功分器(17)出端3脚与功率检测 器(18)入端3脚连接，出端2脚串接隔离器(20)入出端l、 2后 与输出取样D端口连接；环行器(14)出端3脚与耦合器(15)入 端1脚连接，耦合器(15)出端3脚与负载(16)入端1脚连接，出 端2脚串接功率检测器(18)入出端l、 2脚后与监控单元(4)入端 4脚连接；数控衰减器(7)出端7脚与电源(1)出端+Vl电压端连 接，推动级功放(8)、末级功放(11)各入端5、 6脚分别与电源(1) 出端+V2、 -V4电压端连接。
3. 根据权利要求1或2所述的大功率固态功率放大器装置，其特征在于末级功放(11)包括功率模块(23)、分路器(24)、功率模块(25至28)、配频电路(29)、波导空间合路器(30),其中功率 模块(23)出端3脚连接分路器(24)入端1脚，入端l、 2脚分别 与功分器(9)、调相器(10)各出端口2连接；分路器(24)的各出 端2、 3、 4、 5脚分别与功率模块(25至28)各入端1脚并接，功率 模块(25至28)各出端2脚分别与配频电路(29)各入端1、 2、 3、 3、 4脚并接，配频电路(29)各出端5、 6、 7、 8脚分别与波导空间 合路器(30)各入端l、 2、 3、 4脚连接；波导空间合路器(30)的 各出端5、 6脚分别与合路器(12)、监控单元(4)各入端连接；功 率模块(25至28)各入端5、 6脚分别与电源(1)出端+V2、 -V4 电压端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率固态功率放大器装置，它涉及通信领域中信道部分的功率放大器装置。它由射频输入电路、功放、射频输出电路、电源、冷却单元、监控电路等部件组成。本实用新型采用了波导空间合成技术，完成了大功率的合成具有较完善的监控功能和故障保护功能，功放的功率可以调节，并实时显示，所有状态(包括工作和故障状态)均可查询。它还具有全固态化及大功率模块化设计，大大的增强了功放的寿命，减少了维修的时间。特别适合用于C波段大容量的通信系统中作功率放大器装置。
文档编号H03F3/60GK201234241SQ20082007810
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月31日 优先权日2008年7月31日
发明者张志忠, 徐松毅, 李志强, 赟 王, 亮 祝, 秦建存, 薛力达, 高建忠 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所