专利名称：航空数据链600w宽频带线性功率放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率放大器，具体地说是涉及一种航空数据链大功率 宽频带线性功率放大器。
背景技术：
我国航空对空指挥通信系统， 一直以来都是模拟信号通信。虽然应用了数 字电路技术，但不能传输数据链。不管是调幅AM、调频FM、单边带调制SSB都 是模拟通信，其功率放大器都是非线性功率放大器。国内有些厂家和研究所也 在研制线性功率放大器，但也只限于10 150W，没有连续功率300W，峰值功率 600W的线性功率放大器。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够工作在100-400MHz、连续功率300W、峰 值功率600W的线性功率放大器。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案
本实用新型包括ALC及调制电路，ALC及调制电路的输入端连接射频已调 制信号，其输出端与前级预放大电路相连接，前级预放大电路与总功率分配器 相连接，上述的前级预放大电路包括至少两级放大电路，放大电路依次连接， 最终与总功率分配器相连接，且每个放大电路均与该电路的工作点设置电路I 相连接；上述的总功率分配器与至少两个末级放大电路相连接，末级放大电路 均配置有工作点设置电路；上述的末级放大电路均与总功率合成器相连接。
上述的射频已调制信号为超高频信号，前级预放大电路包括三级放大电路， 第一级放大电路的输出端与第二级放大电路的输入端相连接，第二级放大电路 的输出端与第三级放大电路的输入端相连接，第三级放大电路的输出端与总功 率分配器相连接，总功率分配器的输出端分别连接功率分配器I和功率分配器 II;上述功率分配器I的输出端分别连接末级放大电路I和末级放大电路II ， 末级放大电路I和末级放大电路II的输出端均连接至功率合成器I ;上述功率
分配器n的输出端分别连接末级放大电路m和末级放大电路iv，末级放大电路 m和末级放大电路iv的输出端均连接至功率合成器n;上述的功率合成器i和 功率合成器n均连接至总功率合成器。
上述的射频已调制信号为甚髙频信号，前级预放大电路包括两级放大电路， 第一级放大电路的输出端与第二级放大电路的输入端相连接，第二级放大电路 的输出端与总功率分配器相连接，总功率分配器的输出端分别连接末级放大电路V和末级放大电路VI，上述的末级放大电路V和末级放大电路VI均连接至总
功率合成器。
在前级预放大电路和末级放大电路中，均采用射频微波TM0S或LDM0S场效 应管作为功率放大器。
上述的ALC及调制电路为ALC及调幅调制电路、或ALC及调频调制电路、 或ALC及数字调制电路中的任意一种。
上述的ALC及调制电路与ALC控制电压电路相连接。
上述前级预放大电路的工作点设置电路I和末级放大电路的工作点设置电 路均与一键通PTT控制电路相连接。
上述的总功率分配器和总功率合成器分别为Wilkinson大功率分配器、 Wilkinson大功率合成器。
采用上述技术方案的本实用新型，由于采用了先进的传输线变压器技术用 作功率合成器和分配器，具有体积小，功率大的优点，且不平度为O. ldB，隔离 度达到25 dB 30 dB。在输出级和末前级设计了一种600W新型超大功率 Wilkinson功率分配、合成器，采用了新型更大功率射频微波TMOS或LDMOS场 效应管作为功率放大器，它拥有输出功率大、线性好、工作稳定、可靠等优点。 尤其是在末级放大电路中，采用双子星座封装的高频大功率管，可以很容易设 计成推挽电路，能有效抑制偶次谐波，提高电磁兼容性。另外，本实用新型采 用了微带电路设计技术作为功率放大器的传输、匹配电路。综上，本实用新型 填补了国内100MHZ 400MHZ航空数据链600W线性大功率放大器的空白，在电 子对抗战中能有效提高我军通讯的抗干扰能力，在电磁环境比较复杂的情况下， 能有效改善我军通信指挥能力，是军用抗干扰数据通信的关键模块。它不仅处 于国内科技领先水平，而且具有很强的生命力，市场前景良好。
图1为本实用新型中实施例1的超高频UHF原理框图2为本实用新型实施例1中超高频UHF输入及前级预放大部分电路图3为本实用新型实施例1中超高频UHF功率分配、末级放大及功率合成
部分的电路图4为本实用新型中实施例2的甚高频VHF原理框图5为本实用新型实施例2中甚高频VHF输入及前级预放大部分电路图6为本实用新型实施例2中甚高频VHF功率分配、末级放大及功率合成
部分的电路图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，超高频UHF功率放大器包括自动增益电平控制ALC及调制电 路。上述的ALC及调制电路为ALC及调幅调制电路、或ALC及调频调制电路、 或ALC及数字调制电路中的任意一种，且ALC及调制电路还与ALC控制电压电 路相连接。在本实施例中，ALC及调制电路的输入端连接超高频UHF已调制信号， 其输出端与前级预放大电路相连接。为保证射频已调制信号有足够的信号强度， 前级预放大电路包括三级放大电路，第一级放大电路的输出端与第二级放大电 路的输入端相连接，第二级放大电路的输出端与第三级放大电路的输入端相连 接，第三级放大电路的输出端与总功率分配器相连接，其中每一级放大电路均 配置有该电路的工作点设置电路I 。总功率分配器的输出端分别连接功率分配 器I和功率分配器II ，其中，功率分配器I的输出端分别连接末级放大电路I
和末级放大电路n ，末级放大电路i和末级放大电路n的输出端均连接至功率
合成器I ;上述功率分配器II的输出端分别连接末级放大电路III和末级放大电
路iv，末级放大电路m和末级放大电路iv的输出端均连接至功率合成器n。最 后，功率合成器i和功率合成器n均连接至总功率合成器。每个末级放大电路 均配置有工作点设置电路，并且末级放大电路的工作点设置电路和前级预放大
电路的工作点设置电路I均与一键通PTT控制电路相连接，该电压可起到功放
发射的控制作用。另外，本实施例，在第二级、第三级放大电路和末级放大电
路中，均采用射频微波TMOS或LDMOS场效应管作为功率放大器，而总功率分配 器和总功率合成器分别为Wilkinson大功率分配器、Wilkinson大功率合成器。
具体地说，如图2所示，本实施例的工作原理是由电台送来的射频已调 制信号送到射频输入端XS2，经过由四个二极管VD1， VD2， VD3， VD4等组成的 电调衰减器处理和控制后，送到第一级放大器N2进行放大后送到传输线变压器 Tll，传输线变压器Tll与电容C7， C8， C9、电感L1， L2组成的输入匹配电路， 其输出端连接第二级放大器V2的输入端。电阻RIO， Rll，电容C12， C13是负 反馈电路。电感L3， L4和电容C13， C14， C15是第二级放大器V2的输出匹配 电路，变压器T12是第二级放大器V2的输出匹配变压器。第三级放电电路主要 由第三级放大器V3构成，传输线变压器T13， T14与电容C47—起组成第三级 放大器V3的输入匹配电路，传输线变压器T15， T16和电容C48， C49组成第三 级放大器V3的输出匹配电路，电容C50， C51， C52和传输变压器T17—起完成 第三级放大的输出。
如图3所示，Wl、 W2和电阻R153组成Wilkinson总功率分配器，它把第三 级放大器V3输出的高频功率分别传送至由传输线变压器TlOl、 T102组成的功率分配器i和另外两个传输线变压器组成的功率分配器n 。由功率分配器I输 出的高频信号又分别送到末级放大电路i和末级放大电路n 。末级放大电路i
主要由末级放大器I V22构成，同时，传输线变压器T103是个不平衡转平衡变 压器，而变压器T104， T105和电容C107组成了末级放大器IV22的输入阻抗 匹配电路，变压器T106， T107和电容C108， C109 —起完成末级放大器I V22 的输出阻抗匹配，而电容C110 C112和变压器T108、 T109完成该功率放大器
的输出阻抗变换和平衡转不平衡的功率输出。末级放大电路n主要由末级放大
器IIV11构成，传输线变压器T110是个不平衡转平衡变压器，Tlll、 T112和电 容C126组成末级放大器IIV11的功率输入阻抗匹配电路，电容C127、 C128和变 压器T113、T114组成V11的输出阻抗匹配电路，电容C129 C131和变压器T115、 T116完成该功率放大器的输出阻抗变换和平衡转不平衡的功率输出。末级放大 电路I和末级放大电路II的功率输出通过功率合成器I T117合成后，最终输出 到Wiliknson总功率合成器。
由Wiliknson总功率分配器的另一端送到功率分配器n，然后再由功率分
配器n将功率信号分别送到末级放大电路ni和末级放大电路iv，该部分电路与
如图3所示的完全相同。最后由总功率合成器把功率功率合成器I和功率合成
器n合成的两路信号再进行合成，最后把高频信号输送到电台去。
如图2、图3所示，外围的辅助电路包括
前级预放大电路的工作点设置电路I :三极管V4及其外围电阻电容构成第 一级放大器N2的工作电压设置电路。三极管V7、 V8和二极管VD14 VD18及其 外围电阻电容组成第二级放大器V2的工作点设置电路，能够起到稳定和保护的 作用。三极管V9、 VIO、 二极管VD21 VD25及其外围电阻电容构成第三级放大 器V3的工作点设置电路，起到稳定与保护的作用。
末级放大电路的工作点设置电路:三极管V101、V102和二极管VD101 VD105 构成末级放大器I V22的工作点设置电路。三级管V103、 V104和二级管VD106 VD110组成末级放大器IIV12的T作点设置电路，起到稳定和保护作用。末级放
大器m、 rv的工作点设置电路与末级放大器i 、 n完全相同。上述的工作点设 置电路均为本领域普通技术人员所熟知的技术。
ALC控制电压电路和一键通PTT控制电路ALC控制电压V虹由电台给出， 一般为2 7V。改变该电压的数值可以改变二极管VD1 VD4电调衰减器的衰减 量，达到控制电台输出功率的目的。而Vw。电压的有、无是一键通PTT的控制电 压。有V脏电压时可以使放大器N2的工作电压和V2、 V3、 Vll、 V12、 V21、 V22 的工作点电压加上，功放工作，有功率输出。无V虹电压时，N2的电源电压和V2、 V3、 Vll、 V12、 V21、 V22的工作点电压为零，功放不工作，无功率输出。
有VAU:电压时，电台处于发射状态，功放有功率输出。无VAu;电压时，电台处于
接收状态、发射机不工作，功放无功率输出。该电压就是电台收发键控电压。
需要说明的是，第二级放大器V2、第三级放大器V3、末级放大器Vll、 V12、 V21、 V22是新型射频LDM0S或TM0S场效应管，是21世纪最新设计的射频微波 大功率器件，它拥有输出功率大、线性好、工作稳定可靠等优点，他们均是双 子星座封装的高频大功率管，可以很容易设计成推挽电路，能有效抑制偶次谐 波，提高电磁兼容性。另外，电台供给的28V电源是通过馈通滤波器送到功放 来的，加上采用了新型抗EMI材料，也可有效提高该功率放大器的电磁兼容特 性。
实施例2
如图4所示，甚高频VHF功率放大器包括自动增益电平控制ALC及调制电 路。上述的ALC及调制电路为ALC及调幅调制电路、或ALC及调频调制电路、 或ALC及数字调制电路中的任意一种，且ALC及调制电路还与ALC控制电压电 路相连接。在本实施例中，ALC及调制电路的输入端连接甚高频VHF已调制信号， 其输出端与前级预放大电路相连接。为保证射频已调制信号有足够的信号强度， 前级预放大电路包括两级放大电路，第一级放大电路的输出端与第二级放大电 路的输入端相连接，第二级放大电路的输出端与总功率分配器相连接，其中每 一级放大电路均配置有该电路的工作点设置电路I 。总功率分配器的输出端分 别连接末级放大电路V和末级放火电路VI，上述的末级放大电路V和末级放大 电路VI均连接至总功率合成器。每个末级放大电路均配置有工作点设置电路， 并且末级放大电路的工作点设置电路和前级预放大电路的工作点设置电路I均 与一键通PTT控制电路相连接，该电压可起到功放发射的控制作用。另外，本 实施例在前级预放大电路和末级放大电路中，均釆用射频微波TMOS或LDMOS场 效应管作为功率放人器，而总功率分配器和总功率合成器分别为Wilkinson大 功率分配器、Wilkinson大功率合成器。
如图5所示，本实施例的工作原理是由电台送来的射频和已调制信号送 到射频输入端XS1，经过由四个二极管VD70， VD71， VD72， VD73等组成的电调 衰减器处理和控制后，送到第一级放大器N1进行放大，经过由电容C75， C76， C77， C78， C79和电感L71、 L72组成的滤波器滤波后送到传输线变压器Tl，也 送到第二级放大器VI的输入端，电容C83和电阻R100构成第二级放大器VI的 负反馈电路，电容C81， C82， C83和电感L73是第二级放大器V1的输入匹配电 路，电容C84， C85， C86和电感L74是其输出匹配电路，变压器T2是第二级放大器VI输出传输线变压器。变压器T301、 T302、 T303、 T310传输线变压器组 成总功率分配电路，把第二级放大器V1输出的高频信号分成两路，分别送到末 级放大器V31、 V32的输入级，去推动末级放大器V31、 V32。变压器T304、 T305 与电容C307 —起完成末级放大器V32的输入阻抗匹配。变压器T306、 T307与 电容C309 C312—起完成末级放大器V32的输出阻抗匹配。变压器T311、 T312 与电容C326 —起完成末级放大器V31的输入阻抗匹配，变压器T313、 T314与 电容C328 C310—起完成末级放大器V31的输出阻抗匹配。变压器T309、T316、 T318组成该功放的总功率合成电路，完成末级放大器V31、V32功率输出的合成， 最后通过XS2把放大了的高频功率信号输送到电台去。 其外围辅助电路包括
前级预放大电路的工作点设置电路I :三极管V71和外围电阻电容是第一 级放大器N1的工作电压设置电路。三极管V72、 V73和二极管VD83 VD87与外 围电阻电容组成前级推动放大器VI工作点设置电路，起稳定工作和保护作用。
末级放大电路的工作点设置电路三极管V301、V302和二极管VD301 VD305 和有关电阻电容构成末级放大器V32工作点设置电路，同样起到稳定与保护作 用。三极管V303、 V304和二极管VD306 VD310和有关电阻电容构成末级放大 器V31工作点设置电路。上述的工作点设置电路均为本领域普通技术人员所熟 知的技术。
ALC控制电压电路和一键通PTT控制电路ALC控制电压V^由电台给出， 一般为2 7V。改变该电压的数值可以改变二极管VD70 VD73电调衰减器的衰 减量，达到控制电台输出功率的目的。而VMx电压的有、无是一键通PTT的控制 电压。有Vwx电压时可以使Nl的工作电压和VI、 V31、 V32的工作点电压加上， 功放工作，有功率输出。无V虹电压时，N1的电源电压和V1、 V31、 V32的工作
点电压为零，功放不工作，无功率输出。该电压由电台提供，有Vc;电压时，电
台处于发射状态，功放有功率输出。无VMx电压时，电台处于接收状态、发射机 不工作，功放无功率输出。该电压就是电台收发键控电压。
温度控制电路稳压管VD20、 VD21和温度传感器ST1等有关电路组成该功 放的温度控制电路，通过ST1输出的直流电压大小来指示功放的工作温度，该 电压送到电台上去，用来检测功放的工作温度，通过电台实施对功放的温度保 护。
第二级放大器VI和末级放大器V31、 V32是新型射频LDMOS或TMOS场效应 管，是21世纪最新设计的射频微波大功率器件，它拥有输出功率大、线性好、 工作稳定可靠等优点。尤其V31、 V32是双子星座封装的高频大功率管，可以很容易设计成推挽电路，能有效抑制偶次谐波，提高电磁兼容性。
电台供给的28V电源是通过馈通滤波器送到功放来的，加上采用了新型抗 EMI材料，也可有效提高该功放的电磁兼容特性。
权利要求1、一种航空数据链600W宽频带线性功率放大器，它包括ALC及调制电路，所述ALC及调制电路的输入端连接射频已调制信号，其输出端与前级预放大电路相连接，前级预放大电路与总功率分配器相连接，其特征在于所述的前级预放大电路包括至少两级放大电路，放大电路依次连接，最终与总功率分配器相连接，且每个放大电路均与该电路的工作点设置电路I相连接；所述的总功率分配器与至少两个末级放大电路相连接，末级放大电路均配置有工作点设置电路；所述的末级放大电路均与总功率合成器相连接。
2、 根据权利要求1所述的航空数据链600W宽频带线性功率放大器，其特 征在于所述的射频己调制信号为超高频信号，所述的前级预放大电路包括三 级放大电路，第一级放大电路的输出端与第二级放大电路的输入端相连接，第 二级放大电路的输出端与第三级放大电路的输入端相连接，第三级放大电路的 输出端与总功率分配器相连接，总功率分配器的输出端分别连接功率分配器I 和功率分配器II;所述功率分配器I的输出端分别连接末级放大电路I和末级放大电路n，末级放大电路i和末级放大电路n的输出端均连接至功率合成器 i;所述功率分配器n的输出端分别连接末级放大电路m和末级放大电路iv， 末级放大电路m和末级放大电路w的输出端均连接至功率合成器n;所述的功 率合成器i和功率合成器n均连接至总功率合成器。
3、 根据权利要求1所述的航空数据链600W宽频带线性功率放大器，其特征在于所述的射频己调制信号为甚高频信号，所述的前级预放大电路包括两 级放大电路，第一级放大电路的输出端与第二级放大电路的输入端相连接，第 二级放大电路的输出端与总功率分配器相连接，总功率分配器的输出端分别连 接末级放大电路v和末级放大电路vi，所述的末级放大电路v和末级放大电路 vi均连接至总功率合成器。
4、 根据权利要求2或3所述的航空数据链600W宽频带线性功率放大器， 其特征在于在所述的前级预放大电路和末级放大电路中，均采用射频微波TM0S 或LDM0S场效应管作为功率放大器。
5、 根据权利要求1所述的航空数据链600W宽频带线性功率放大器，其特 征在于所述的ALC及调制电路为ALC及调幅调制电路、或ALC及调频调制电 路、或ALC及数字调制电路中的任意一种。
6、 根据权利要求5所述的航空数据链600W宽频带线性功率放大器，其特 征在于所述的ALC及调制电路与ALC控制电压电路相连接。
7、 根据权利要求1所述的航空数据链600W宽频带线性功率放大器，其特 征在于所述前级预放大电路的工作点设置电路I和末级放大电路的工作点设置电路均与一键通PTT控制电路相连接。
8、根据权利要求1所述的航空数据链600W宽频带线性功率放大器，其特 征在于所述的总功率分配器和总功率合成器分别为Wilkinson大功率分配器、 Wilkinson大功率合成器。
专利摘要本实用新型公开了一种航空数据链600W宽频带线性功率放大器，它包括ALC及调制电路，ALC及调制电路的输入端连接射频已调制信号，其输出端与前级预放大电路相连接，前级预放大电路与总功率分配器相连接，上前级预放大电路包括至少两级放大电路，放大电路依次连接，最终与总功率分配器相连接，且每个放大电路均与该电路的工作点设置电路I相连接；总功率分配器与至少两个末级放大电路相连接，末级放大电路均配置有工作点设置电路；末级放大电路均与总功率合成器相连接。本实用新型由于采用了先进的传输线变压器技术用作功率合成器和分配器，具有体积小，功率大的优点，且不平度为0.1dB，隔离度达到25dB～30dB。
文档编号H03F3/20GK201360241SQ20092008874
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者张新凯, 王会杰 申请人:郑州华航科技有限公司