一种Ka波段功率放大组件的制作方法

本实用新型涉及功率放大器技术领域，具体为一种Ka波段功率放大组件。

背景技术：

毫米波以其独特的优点在电子系统中能得到广泛的应用，并能产生特殊的效能。但是，目前毫米波功率资源仍是制约毫米波技术在应用系统中的关键性瓶颈问题，尤其是宽频带功率放大器更是现在毫米波系统中的一中重要的放大器类型，基于此，开发频带宽、可靠性高的毫米波固态功率放大技术成为当今毫米波领域研究重点和主要发展方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种Ka波段功率放大组件，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种Ka波段功率放大组件，包括功率合成单元、DC-DC电源模块和电源控制及监测单元，功率合成单元由三级放大链路组成，分别为驱动放大器、中功率放大器和空间合成功率放大器，来自Ka波段的输入信号输入衰减芯片中，所述衰减芯片的输出端与所述驱动放大器的输入端相连接，所述驱动放大器的输出端与所述中功率放大器的输入端相连接，所述中功率放大器输出端与所述空间合成功率放大器的输入端相连接，所述空间合成功率放大器的输出端与耦合器的输入端相连接；

所述空间合成功率放大器采用芯片Lange桥作为基本合成单元，包括第一空间合成网络，所述第一空间合成网络的输入端与所述中功率放大器输出端相连接，所述第一空间合成网络的输出端分别电性连接四个第一90度电桥，所述第一90度电桥的输出端与两个放大芯片的输入端相连接，所述放大芯片的输出端与第二90度电桥的的输入端相连接，所述第二90度电桥的输出端与第二空间合成网络的输入端相连接，所述第二空间合成网络的输出端与所述耦合器的输入端相连接；

电源控制及监测单元包括所述耦合器，所述耦合器的输出端与第一回路电阻的输入端相连接，所述第一回路电阻与第二回路电阻串联后与检波二极管电路并联，所述检波二极管的输出端与接地电容的输入端相连接，所述检波二极管的输出端与同相输入电阻的输入端相连接，所述同相输入电阻的输出端与运算放大器的同相输入端相连接，所述运算放大器的反相输入端与反相输入电阻相连接，所述反相输入电阻接地，所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端并联反馈电阻，所述运算放大器的输出端与单稳态触发器的正面边缘触发输入端相连接，所述单稳态触发器的输出端并联第一电容，所述第一电容的输出端与所述单稳态触发器的外接电容和电阻输出端电性连接，所述单稳态触发器的外接电容和电阻输出端与串联电阻的输入端相连接，所述串联电阻的输出端与接地电阻的输入端相连接，所述接地电阻的输入端与所述单稳态触发器的低电平输出端相连接，所述串联电阻的输出端与第二电容的输入端相连接，所述第二电容的输入端与第三电容的输入端相连接，所述第三电容和所述第二电容的输出端分别接地，所述单稳态触发器的输出端与触发器的输入端相连接，所述触发器的输出端将直流电平输入给整机接。

优选的，DC-DC电源模块的工作温度为-40 ℃～125 ℃，最大输出电流为8 A，最大承受功率为96W,效率为90%，整机提供电源为+12 V，通过DC-DC电源模块输出电压为+6.5 V。

优选的，所述第一回路电阻的电阻值为300欧姆，所述第二回路电阻的电阻值为1千欧姆，所述接地电容的电容量为1000 pF，所述同相输入电阻电阻值为200欧姆，所述反相输入电阻电阻值为51欧姆，所述反馈电阻电阻值为20千欧姆，所述第一电容的电容量为1 uF，所述串联电阻的电阻值为1千欧姆，所述接地电阻的电阻值为4千欧姆，所述第二电容的电容量为1000 pF，所述第三电容的电容量为10 uF，所述单稳态触发器采用型号为74HC123的引脚。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型主要由功率合成单元、DC-DC电源模块、电源控制及监测单元组成，实现对输入毫米波信号的功率放大，通过监测单元实现发射机功率报警，具有自检功能；

2、本实用新型通过模块化设计，不同功能的模块进行单独设计，结构紧凑，便于安装。

附图说明

图1为本实用新型中功放组件功能组成框图；

图2为本实用新型中功率合成单元原理总框图；

图3为本实用新型中4路合成功放原理图；

图4为本实用新型中监测单元原理框图；

图5为本实用新型中电源单元原理框图。

图中：1驱动放大器、2中功率放大器、3空间合成功率放大器、301第一空间合成网络、302第一90度电桥、303放大芯片、304第二90度电桥、305第二空间合成网络、4衰减芯片、5耦合器、6第一回路电阻、7第二回路电阻、8检波二极管、9接地电容、10同相输入电阻、11运算放大器、12反相输入电阻、13反馈电阻、14单稳态触发器、15第一电容、16串联电阻、17接地电阻、18第二电容、19第三电容、20触发器。

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。基于本实用新型中的实施例，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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种Ka波段功率放大组件，包括功率合成单元、DC-DC电源模块和电源控制及监测单元。功率合成单元是发射机的主体微波电路部分，主要完成Ka波段1GHz带宽信号的放大、功率合成输出功能。DC-DC电源模块主要将外部高压电源转换为低压。电源控制及监测单元完成功放电路的脉冲调制时序控制，对发射机输出信号的功率进行监测，当功率降低时，为整机提供报警，监测发射机内部温度，为整机提供温度监测信号。

功率合成单元由三级放大链路组成，分别为驱动放大器1、中功率放大器2和空间合成功率放大器3，来自Ka波段的输入信号输入衰减芯片4中，衰减芯片4的输出端与驱动放大器1的输入端相连接，驱动放大器1的输出端与中功率放大器2的输入端相连接，中功率放大器2输出端与空间合成功率放大器3的输入端相连接，空间合成功率放大器3的输出端与耦合器5的输入端相连接。

空间合成功率放大器3采用芯片Lange桥作为基本合成单元，以确保驻波和抗失配，再采用分支波导+双探针混合空间合成，构成4路空间合成方式。空间合成功率放大器3包括第一空间合成网络301，第一空间合成网络301的输入端与中功率放大器2输出端相连接，第一空间合成网络301的输出端分别电性连接四个第一90度电桥302，第一90度电桥302的输出端与两个放大芯片303的输入端相连接，放大芯片303的输出端与第二90度电桥304的的输入端相连接，第二90度电桥304的输出端与第二空间合成网络305的输入端相连接，第二空间合成网络305的输出端与耦合器5的输入端相连接。

DC-DC电源模块的工作温度为-40 ℃～125 ℃，最大输出电流为8 A，最大承受功率为96 W,效率为90%，整机提供电源为+12 V，通过DC-DC电源模块输出电压为+6.5 V。

电源控制及监测单元包括耦合器5，耦合器5的输出端与第一回路电阻6的输入端相连接，第一回路电阻6与第二回路电阻7串联后与检波二极管8电路并联，检波二极管8的输出端与接地电容9的输入端相连接，检波二极管8的输出端与同相输入电阻10的输入端相连接，同相输入电阻10的输出端与运算放大器11的同相输入端相连接，运算放大器11的反相输入端与反相输入电阻12相连接，反相输入电阻12接地，运算放大器11的反相输入端和运算放大器11的输出端并联反馈电阻13，运算放大器11的输出端与单稳态触发器14的正面边缘触发输入端相连接，单稳态触发器14的输出端并联第一电容15，第一电容15的输出端与单稳态触发器14的外接电容和电阻输出端电性连接，单稳态触发器14的外接电容和电阻输出端与串联电阻16的输入端相连接，串联电阻16的输出端与接地电阻17的输入端相连接，接地电阻17的输入端与单稳态触发器14的低电平输出端相连接，串联电阻16的输出端与第二电容18的输入端相连接，第二电容18的输入端与第三电容19的输入端相连接，第三电容19和第二电容18的输出端分别接地，单稳态触发器14的输出端与触发器20的输入端相连接，触发器20的输出端将直流电平输入给整机接。第一回路电阻6的电阻值为300欧姆，第二回路电阻7的电阻值为1千欧姆，接地电容9的电容量为1000 pF，同相输入电阻10的电阻值为200欧姆，反相输入电阻12电阻值为51欧姆，反馈电阻13的电阻值为20千欧姆，第一电容15的电容量为1 uF，串联电阻16的电阻值为1 KΩ，接地电阻17的电阻值为4千欧姆，第二电容18的电容量为1000 pF，第三电容19的电容量为10 uF，单稳态触发器14采用型号为74HC123的引脚。

工作原理：如图4所示：监测单元原理框图中，检波二极管8将耦合功率检测为近似直流电平，然后经过限流电阻输入给运算放大器11，运算放大器11经过放大，将放大的直流电平输入给触发器20，触发器20随后输出给整机。

电源控制及监测单元中监测单元完成功能如下：由耦合器5耦合小部分功率信号，通过检波二极管8将信号功率转换为近似直流电平，该直流电平经过运算放大器11可调放大后，输入给逻辑门触发器，当运算放大器11放大电平达到触发器20的触发门限时，触发器20输出高电平，反之为低电平，此为报警功率监测的原理。

当发射机正常输出信号时，耦合功率足够大，运算放大器11放大信号电平足够使触发器20输出高电平，当发射机输出信号下降时，耦合功率降低，直到运算放大器11的输出信号电平达到触发器20触发电平的门限值以下，触发器20输出低电平，达到为发射机功率报警的目的。

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。