一种不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统及方法与流程

本发明涉及大功率合路器，特别是一种不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统及方法。

背景技术：

1、大功率合路器是可以将一定工作频率和带宽的大功率微波射频信号进行合成的一种装置。常用的微波功率合成结构有威尔金森同相功分器、带宽增强型同相功分器、正交分配器、具有90°偏差相位段的威尔金森功分器、分支线90°3db耦合器等。功率合成器可以将多路微波射频功率放大器的微波射频输出电压相参叠加，并把所有模块输出功率的总和减去合成器的损耗后，传输到单个端口实现功率信号的合成。合路器的典型合成电路结构，如图1所示。

2、当相邻端口的放大器失效时，功率合成器将给剩余工作的放大器件提供一个恒定负载阻抗，以保护剩余器件。此时失去平衡的微波功率，将落在负载电阻上，造成电压损坏或热积累损坏。

3、针对电压损坏，合路器设计时可以通过选取适宜电参数的元器件，通过恰当的电路性能设计，可有效避免电压击穿损坏的出现，问题比较容易解决。

4、针对热积累损坏，合路器设计时可通过选取耐功率能力强、抗烧毁的负载电阻，或改善负载电阻的散热能力，加强热积累的耐受能力解决；也可通过增加热探测能力，实现对工作时异常高温的监测，避免出现损坏。

5、但是目前微波射频功率越来越高，抗烧毁的大功率负载电阻已很难实现(高达数千瓦的功率量级)；散热能力的改善也存在瓶颈上限；高功率超宽带工况下的腔体设计，对增加热敏电阻等热探测手段导致的微波腔变化极为敏感。实现大功率合路器的工作失衡保护，成本代价或研制难度，正变的愈发难以承受。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统及方法，不依赖温度检测，也无需增加额外成本或器件，只需利用已有的特定装置和方法，就能实现对大功率合路器的失衡保护，以解决大功率微波射频合路功率合路器的失衡易损坏问题。

2、本发明公开了一种不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统，其包括多个功率放大器、合路器和控制检测模块；

3、多个功率放大器分别对其输入信号进行放大后，产生多个功率信号；

4、多个功率放大器的输出端均连接一个合路器，该合路器将多个功率信号进行合成，并生成合成功率；

5、控制检测模块分别通过对多个功率放大器产生的驻波检测信号以及输出功率持续监测，以判断是否需要对多个功率放大器进行关闭控制，实现在满足合路器自身失衡耐受极限时间的情况下，尽量减少轮循监控的资源开销。

6、进一步地，所述控制检测模块具体用于：

7、监测多个功率放大器的驻波检测信号，若任何一个驻波检测信号发生异常，即判定合路器合路失衡，关闭多个功率放大器，并上报需要失衡保护。

8、进一步地，所述控制检测模块还具体用于：

9、若多个功率放大器的驻波检测信号均未发生异常，继续判断多个功率放大器的输出功率是否异常，若存在异常，则判定合路器合路失衡，关闭多个功率放大器，并上报需要失衡保护。

10、进一步地，所述控制检测模块还具体用于：

11、若多个功率放大器的输出功率不存在异常，则重新执行监测多个功率放大器的驻波检测信号。

12、进一步地，每个所述功率放大器的结构均相同；

13、每个所述功率放大器包括依次连接的数控衰减器、射频开关、驱动放大器、高功率放大器、耦合器、检波器和控制电路；

14、控制电路的输出端与高功率放大器的输入端连接，以对高功率放大器进行栅极控制；

15、数控衰减器的输入端为每个所述功率放大器的输入端；耦合器的输出端为每个所述功率放大器的输出端。

16、进一步地，所述检波器用于采集每个所述功率放大器的检波功率，以产生对应的多个功率放大器的驻波检测信号；

17、所述控制电路用于接收控制检测模块的控制，对每个所述功率放大器进行关闭操作。

18、进一步地，每个所述功率放大器具有一个输出端；所述合路器具有多个射频信号输入端和一个射频合路输出端；所述合路器的射频信号输入端的数量与所述多个功率放大器的数量相同；

19、在每两个射频信号输入端之间设置若干个并联连接的负载电阻，以用于消耗每两个射频信号之间功率不平衡时的功率差值负荷，以保障合路器合成不同输入端功率时的平衡性。

20、本发明还公开了一种基于上述所述的不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统的方法，所述方法包括：

21、多个功率放大器分别对其输入信号进行放大后，产生多个功率信号；

22、合路器将多个功率信号进行合成，并生成合成功率；

23、控制检测模块分别通过对多个功率放大器产生的驻波检测信号以及输出功率持续监测，以判断是否需要对多个功率放大器进行关闭控制，实现在满足合路器自身失衡耐受极限时间的情况下，尽量减少轮循监控的资源开销。

24、进一步地，监测多个功率放大器的驻波检测信号，若任何一个驻波检测信号发生异常，即判定合路器合路失衡，关闭多个功率放大器，并上报需要失衡保护。

25、进一步地，若多个功率放大器的驻波检测信号均未发生异常，继续判断多个功率放大器的输出功率是否异常，若存在异常，则判定合路器合路失衡，关闭多个功率放大器，并上报需要失衡保护；

26、若多个功率放大器的输出功率不存在异常，则重新执行监测多个功率放大器的驻波检测信号。

27、由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

28、本发明为了改善大功率微波射频合路器的应用可靠性，在不额外增加器件、成本，不增加微波腔体设计难度的情况下，实现对大功率合路器的有效保护，以满足大功率应用条件下的需求。

技术特征：

1.一种不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统，其特征在于，包括多个功率放大器、合路器和控制检测模块；

2.根据权利要求1所述的不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统，其特征在于，所述控制检测模块具体用于：

3.根据权利要求2所述的不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统，其特征在于，所述控制检测模块还具体用于：

4.根据权利要求3所述的不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统，其特征在于，所述控制检测模块还具体用于：

5.根据权利要求1所述的不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统，其特征在于，每个所述功率放大器的结构均相同；

6.根据权利要求5所述的不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统，其特征在于，所述检波器用于采集每个所述功率放大器的检波功率，以产生对应的多个功率放大器的驻波检测信号；

7.根据权利要求1所述的不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统，其特征在于，

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，监测多个功率放大器的驻波检测信号，若任何一个驻波检测信号发生异常，即判定合路器合路失衡，关闭多个功率放大器，并上报需要失衡保护。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若多个功率放大器的驻波检测信号均未发生异常，继续判断多个功率放大器的输出功率是否异常，若存在异常，则判定合路器合路失衡，关闭多个功率放大器，并上报需要失衡保护；

技术总结
本发明公开了一种不基于温度检测的大功率合路器失衡保护系统及方法，该保护系统包括：多个功率放大器分别产生多个功率信号；合路器将多个功率信号进行合成，并生成合成功率；控制检测模块分别通过对多个功率放大器的驻波检测信号以及输出功率持续监测，以判断是否需要对多个功率放大器进行关闭控制，实现在满足合路器自身失衡耐受极限时间的情况下，尽量减少轮循监控的资源开销。本发明改善了大功率微波射频合路器的应用可靠性，在不额外增加器件、成本，不增加微波腔体设计难度的情况下，实现对大功率合路器的有效保护。

技术研发人员：蒋超,周旭,闫磊,郑羽深,周云胜,敬小东,曾辉
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15