一种新型Ka波段20W功率放大器的制作方法

本发明属于功率放大器，尤其涉及一种新型ka波段20w功率放大器。

背景技术：

1、由于功率放大器产品设计比较复杂，而放在发射机后端的20w功率放大器直接影响着发射机的线性度，线度度难以提高，困扰着20w线性发射机的发展。现有技术中的功率放大器在宽频带内的损耗较大，耦合效果差。现有的功率放大器拖曳发射线列阵中负载为发射换能器，发射换能器是容性负载，其阻抗随频率变化而变化，容易导致功放输出端产生尖峰，从而损坏功率管。另外，现有的功率放大器的d类功放无负反馈，容易造成信号失真率大，同时引起电磁辐射问题。再者，现有的功率放大器功能比较单一，不具备与外部设备的交互能力，鉴于拖曳发射线列阵工作时处于拖曳状态，功放必须具有自检功能，能实时监控功放的工作状态。

技术实现思路

1、本发明就是针对上述问题，提供一种使用效果好的新型ka波段20w功率放大器。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括衰减器、前级功率放大器、传输线变压器、驱动功率放大器、不平衡到平衡变压器、末级功率放大器、平衡到不平衡变压器顺序电连接并与供电部分电连接后组成，射频信号依上述电连接顺序，由衰减器输入端输入输入端、输出端以及四路mmic放大单元；

3、所述输入端、输出端构成输入输出网络对称结构，输入端输入射频信号用矩形波导进入，与矩形波导构成的分路器等分成等幅同相的四路射频信号；

4、功放单元一端连接信号预处理单元，所述功放单元能够将信号预处理单元输出的pwm信号进行功率放大；所述控制单元连接信号预处理单元和功放单元，所述控制单元能够实现对功放单元的状态检测以及保护控制；所述滤波单元在功放单元与负载之间起桥接作用，能够实现功放单元与负载之间的阻抗匹配。

5、作为一种优选方案，本发明所述衰减器采用π型电阻网络构成，电阻值从输入端到输出端顺序为390欧姆、15欧姆、390欧姆；所述前级功率放大器采用tp3007s作为前级驱动；驱动功率放大器采用mrf1518；末级功率放大器采用mrf1860。

6、作为另一种优选方案，本发明沿电场方向探入矩形导波，从波导到微带过渡。

7、作为另一种优选方案，本发明环路滤波器将功放单元输出级信号反馈到环路滤波器，与环路滤波器的输入信号比较，从而对功放输出信号进行补偿、校正，改善功放线性度，降低电源中纹波。

8、作为另一种优选方案，本发明信息采集电路分别取样h桥电路供电端的电流信息、h桥输出端的电压信息以及h桥的工作温度；信息采集电路将电流信息和温度信息送入控制单元。

9、作为另一种优选方案，本发明主控电路与信号预处理单元连接，用于控制所述信号预处理单元中的通路控制器是否工作，对功放单元的保护控制；485通信电路用于接收上位机的访问命令，然后将功放单元的工作状态信息打包上传给上位机，对功放单元的实时监控。

10、作为另一种优选方案，本发明电流控制器的输入信号为参考电流信号和反馈电流信号之间的误差信号，输出信号为经过电流外环pid调节后的信号，参考电流信号来自经过电压外环pid调节后的信号，反馈电流信号来自功率放大器，输出的信号作为spwm发生器的控制信号。

11、作为另一种优选方案，本发明功率放大模块包括电源、逆变器，电源采用高压直流电源，为功率放大器提供能量来源，逆变器包含igbt开关和滤波器；功率放大模块的输入信号为spwm发生器输出的矩形波，矩形波利用igbt开关对高压直流电进行调制，使高压直流电转换为占空比相同的矩形波。

12、其次，本发明在功率放大器的系统控制器中构建双闭环控制，电压控制器采用神经元增量式pid自适应算法进行电压外环控制，电流控制器采用自适应缩放参数的模糊pid控制算法进行电流内环控制；控制仪输出控制信号至功率放大器中的电压控制器，采用高精度adc对输出电压和电流信号采样，量化后分别反馈至电压控制器和电流控制器。

13、另外，本发明在电压控制器中构建神经元增量式pid网络，所述网络模型由大量神经元组成，从结构上包括输入层、隐藏层和输出层，输入层用于接收参考电压信号和反馈电压信号，隐藏层从功能上分为比例、积分、微分神经元，分别对应比例、积分、微分环节，输出层输出pid调节后的控制信号。

14、本发明有益效果。

15、本发明可以克服现有技术的缺陷和不足，提供出一种集成化程度较高、体积较小，能够促进功率放大器向微型化发展。

16、本发明沿电场方向探入矩形导波，从波导到微带过渡，可以起到更好的耦合效果，降低损耗。

17、本发明功率放大器具有高可靠性的特点；除了在集成化和模块化方面采取了一定措施，保证了元件较低的失效率，该功放还采取有高温保护、过流保护以及过压保护等保护措施，能够对功放的工作状态进行实时监控。

18、本发明功率放大器具有模块化的特点；将功放划分为几个功能模块，对每个功能模块进行精细设计，集成化程度大幅提高，也增加了功放的可靠性。

技术特征：

1.一种新型ka波段20w功率放大器，包括衰减器、前级功率放大器、传输线变压器、驱动功率放大器、不平衡到平衡变压器、末级功率放大器、平衡到不平衡变压器顺序电连接并与供电部分电连接后组成，其特征在于射频信号依上述电连接顺序，由衰减器输入端输入输入端、输出端以及四路mmic放大单元；

2.根据权利要求1所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于所述衰减器采用π型电阻网络构成，电阻值从输入端到输出端顺序为390欧姆、15欧姆、390欧姆；所述前级功率放大器采用tp3007s作为前级驱动；驱动功率放大器采用mrf1518；末级功率放大器采用mrf1860。

3.根据权利要求1所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于沿电场方向探入矩形导波，从波导到微带过渡。

4.根据权利要求1所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于环路滤波器将功放单元输出级信号反馈到环路滤波器，与环路滤波器的输入信号比较，从而对功放输出信号进行补偿、校正，改善功放线性度，降低电源中纹波。

5.根据权利要求1所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于信息采集电路分别取样h桥电路供电端的电流信息、h桥输出端的电压信息以及h桥的工作温度；信息采集电路将电流信息和温度信息送入控制单元。

6.根据权利要求1所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于主控电路与信号预处理单元连接，用于控制所述信号预处理单元中的通路控制器是否工作，对功放单元的保护控制；485通信电路用于接收上位机的访问命令，然后将功放单元的工作状态信息打包上传给上位机，对功放单元的实时监控。

7.根据权利要求1所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于电流控制器的输入信号为参考电流信号和反馈电流信号之间的误差信号，输出信号为经过电流外环pid调节后的信号，参考电流信号来自经过电压外环pid调节后的信号，反馈电流信号来自功率放大器，输出的信号作为spwm发生器的控制信号。

8.根据权利要求1所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于功率放大模块包括电源、逆变器，电源采用高压直流电源，为功率放大器提供能量来源，逆变器包含igbt开关和滤波器；功率放大模块的输入信号为spwm发生器输出的矩形波，矩形波利用igbt开关对高压直流电进行调制，使高压直流电转换为占空比相同的矩形波。

9.根据权利要求1所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于在功率放大器的系统控制器中构建双闭环控制，电压控制器采用神经元增量式pid自适应算法进行电压外环控制，电流控制器采用自适应缩放参数的模糊pid控制算法进行电流内环控制；控制仪输出控制信号至功率放大器中的电压控制器，采用高精度adc对输出电压和电流信号采样，量化后分别反馈至电压控制器和电流控制器。

10.根据权利要求9所述一种新型ka波段20w功率放大器，其特征在于在电压控制器中构建神经元增量式pid网络，所述网络模型由大量神经元组成，从结构上包括输入层、隐藏层和输出层，输入层用于接收参考电压信号和反馈电压信号，隐藏层从功能上分为比例、积分、微分神经元，分别对应比例、积分、微分环节，输出层输出pid调节后的控制信号。

技术总结
一种新型Ka波段20W功率放大器属于功率放大器技术领域，尤其涉及一种新型Ka波段20W功率放大器。本发明提供一种使用效果好的新型Ka波段20W功率放大器。本发明包括衰减器、前级功率放大器、传输线变压器、驱动功率放大器、不平衡到平衡变压器、末级功率放大器、平衡到不平衡变压器顺序电连接并与供电部分电连接后组成，射频信号依上述电连接顺序，由衰减器输入端输入输入端、输出端以及四路MMIC放大单元；所述输入端、输出端构成输入输出网络对称结构，输入端输入射频信号用矩形波导进入，与矩形波导构成的分路器等分成等幅同相的四路射频信号。

技术研发人员：陈牧,陈钊
受保护的技术使用者：苏州军杰电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15