一种Ka波段功率合成放大器和发射机的制作方法

本实用新型涉及一种功率合成放大器，特别是涉及一种Ka波段功率合成放大器和发射机。

背景技术：

雷达主要使用电磁频谱的微波部分，一般常规雷达的工作频率在230MHz到40GHz之间。但这远不是极限，目前，雷达的工作频率可以而且已经超出了这个范围，毫米波雷达的工作频率高达94GHz，激光雷达的工作频率还要高。其中C和Ku波段通常被用做数字电视的传输。由于低频信号不适合短瞬时间里传送大量的数量，而且有些波段的要供军事或特定服务使用。所以目前的通信和电视微信一般使用10GHz到13GHz的波段向地球发送信号。随着航天领域的不断发展，数量快速增长的通讯和电视卫星，很快用光了10GHz到13GHz之间的频率，所以国际电信联盟在Ku波段的高端(13GHz以上)到Ka波段区域里分配频率，所以近几年工作频率在Ku波段到Ka波段的雷达开始广泛应用。

随着时代的发展，机载雷达设备对体积和重量要求越来越苛刻，因此作为雷达核心部分的功放也相应的越来越小型化、多元化、集成化。如何将雷达用的Ka波段功率合成放大器进行小型化成为了本领域技术人员所关注解决的问题。

本实用新型Ka波段变频抗振功放模块采用小型化、模块化结构设计，实现了把频综模块、变频模块、线性化驱动模块、电源模块和功放模块等集成在210×160×80(mm)箱体内，把信道机送来的中频信号变频到所需Ka工作频段，进行功率放大。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种Ka波段功率合成放大器和发射机，用于解决现有技术中如何在保证输出功率指标的前提下，降低雷达发射机的Ka波段功率合成放大器的使用数量以及整机重量。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种Ka波段功率合成放大器，其特征在于，包括：机箱、射频单元和低频单元；所述射频单元和所述低频单元安装在所述机箱的主腔体内；其中，所述射频单元包括耦合检波模块、频综模块、上变频模块、合成模块、转接波导模块、线性化驱动模块和4个功放模块；所述合成模块分为上腔体、中腔体和下腔体，所述上腔体、所述中腔体和所述下腔体固定装配在一起，位于所述下腔体的8个波导口与4个所述功放模块的输入输出口连接；所述合成模块的输出波导口与所述耦合检波模块的输入端连接；所述耦合检波模块、所述频综模块、所述上变频模块、所述转接波导模块和所述线性化驱动模块均安装在所述机箱的主腔体内；所述低频单元包括电源滤波器、电源模块、监控板和电源板，所述电源滤波器、所述电源模块、所述监控板和所述电源板均安装在所述主腔体内。

于本实用新型的一实施例中，所述上变频模块与所述频综模块连接，其输入端口与输入射频电缆相连，输出端与所述线性化驱动模块的输入端连接；所述线性化驱动模块的第一波导输出端与所述转接波导模块的转接波导口连接，第二波导输出端口与所述合成模块的输入波导口连接；所述耦合检波模块的输出端口连接波导接口。

于本实用新型的一实施例中，所述上变频模块与所述频综模块通过SMP-KK射频头连接。

于本实用新型的一实施例中，所述功放模块采用标准末级功放模块。

于本实用新型的一实施例中，所述标准末级功放模块采用微带合成的方式实现2个功放芯片的合成。

于本实用新型的一实施例中，所述电源滤波器的输入端与输入馈电线连接，输出端与所述电源模块的输入端连接；所述电源模块的输出端和控制端与所述电源板连接；所述监控板的输入端连接输入通信线，输出端与所述电源板连接。

于本实用新型的一实施例中，所述机箱是由上盖板、下盖板、风机盖板、变频盖板和监控盖板装配组成。

于本实用新型的一实施例中，所述机箱的风机盖板上设置有射频输入接头、射频耦合接头、监控插座、电源插座和多个风机。

本实用新型还公开了一种发射机，所述发射机采用如上所述的Ka波段功率合成放大器。

如上所述，本实用新型的Ka波段功率合成放大器和发射机，具有以下有益效果：

1)采用波导微带混合式合成技术实现了Ka波段8路功率合成，可在保证输出功率指标的前提下，大大降低整机的重量和减少了标准功率模块的使用数量，提高了整机的可靠性；

2)采用变频方式设计，减小了输入功率的频率范围，输入功率频率范围只需S波段就能满足Ka波段输出，提高了整机的适用性，也大大降低了产品的使用限制，提高了市场竞争力；

3)在一个箱体内集成频综模块、变频模块、线性化驱动模块、电源模块和功放模块等，提高了空间的利用率；

4)采用模块化设计，提高了产品的可靠性和维修性；采用小型化设计减轻了整机的重量。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的内部结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的内部结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的合成模块的结构示意图。

图4显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的标准末级功放模块的结构示意图。

图5显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的耦合检波模块、合成模块和标准末级功放模块的组装结构示意图。

图6显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的整机结构示意图。

图7显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的整机结构示意图。

图8显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的耦合检波模块的结构示意图。

图9显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的频综模块的结构示意图。

图10显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的上变频模块的结构示意图。

图11显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的转接波导模块的结构示意图。

图12显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的电源滤波器的结构示意图。

图13显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的电源模块的结构示意图。

图14显示为本实用新型实施例公开的一种Ka波段功率合成放大器的线性化驱动模块的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅附图，本实用新型公开了一种Ka波段功率合成放大器和发射机，通过合理的设计将频综模块、变频模块、线性化驱动模块、电源模块和功放模块等集成在一个小型化机箱内，合成技术主要应用在Ka波段，采用混合式合成技术。进一步地，本实用新型采用整机小型化集成技术，通过自上而下的综合化三维设计，利用腔体一体化散热器设计、紫铜均温板散热、和风机散热等手段，实现了频综模块、变频模块、线性化驱动模块、合成模块和功放模块等的小型化集成，进一步地，采用功率合成技术，通过波导微带混合合成方式将4个标准末级功放模块进行合成，固化标准模块的尺寸和参数，实现该模块的通用，使其即可用于本实用新型小型化功率合成放大器，也可用于同频段的其他类功放系统，降低新品研发风险；同时在保持外形尺寸不变的情况下，可根据工作频段采用不同芯片，实现标准模块在Ka波段的通用化。并且，本实用新型为了实现需要的点频输出，频综模块采用梳状谱倍频方式，具有相位噪声好，抗振动能力强，跳频时间快等优点，满足了机载平台的使用要求。

如图1和图2所示，本实施例公开了一种Ka波段功率合成放大器，包括机箱、射频单元和低频单元；射频单元和低频单元安装在机箱的主腔体内。图1和图2所示为去掉机箱的盖板之后的Ka波段功率合成放大器的结构。

如图1、图2、图3、图4、图8、图9、图10、图11和图14所示，射频单元包括耦合检波模块1、频综模块2、上变频模块3、合成模块4、转接波导模块6、线性化驱动模块9和4个功放模块10。耦合检波模块1、频综模块2、上变频模块3、合成模块4、转接波导模块5、线性化驱动模块6和4个功放模块10均安装在机箱的主腔体内。优选地，功放模块10采用标准末级功放模块。

输入射频电缆连接上变频模块3的输入端口，上变频模块3和频综模块2之间通过SMP-KK射频头进行连接，上变频模块3的输出端口通过射频电缆线连接线性化驱动模块9的输入端口，线性化驱动模块9的第一波导输出端口和转接波导模块6的波导口对接，转接波导模块9的第二波导输出端口连接合成模块4的输入波导口，合成模块4的波导口和4个标准末级功放模块10的输入输出波导端口一一对应连接，合成模块4的输出端口和耦合检波模块1的输入端口连接，耦合检波模块1的输出端口连接主腔体的BJ320波导接口。

在本实施例中，合成模块4采用波导功分合成的方式实现4个标准末级功放模块10的功率合成。标准末级功放模块10采用微带合成的方式实现2只功放芯片合成。因此，在本实施例中，Ka波段功率合成放大器实现8只功放芯片的功率合成。

如图1、图2、图12和图13所示，低频单元包括：电源滤波器7、电源模块8、监控板5和电源板(未在说明书附图中标识)。其中，输入馈电线连接电源滤波器7的输入端，电源滤波器7的输出端馈电线连接电源模块8的输入端口，电源模块8的输出端和控制端连接电源板。输入通信线连接监控板5，监控板5的输出通信线连接电源板。

如图6和图7所示，在本实施例中，Ka波段功率合成放大器的机箱是由上盖板18、下盖板17、风机盖板16、变频盖板19和监控盖板20装配组成。其中，射频输入接头11、射频耦合接头12、监控插座13、电源插座14、3个风机15均设置在风机盖板16上。优选地，射频输入接头11采用SMA-KK射频输入接头；射频耦合接头12采用2.92-KK射频耦合接头。

进一步地，如图5所示，合成模块4分为上腔体、中腔体和下腔体，上腔体、中腔体和下腔体通过螺钉固定装配在一起，在合成模块4的下腔体设置有8个波导口，波导口与4个标准末级功放模块10的输入口和输出口一一对应。

在Ka波段功率合成放大器进行装配时，先将合成模块4的上腔体、中腔体和下腔体装配在一起，然后将合成模块4的波导口与与4个标准末级功放模块10的输入口和输出口对应，最后将合成模块4的输出波导口和耦合检波模块1的输入端口对接，形成装配体。将装配体安装于主腔体中，将标准末级功放模块散热面紧贴紫铜均温板(未在说明书附图中标识)，在主腔体内部安装频综模块2、变频模块3、电源滤波器7、电源模块8、线性化驱动模块9和监控板5，在主腔体外侧安装SMA-KK射频输入接头11、2.92-KK射频耦合接头12、监控插座13和电源插座14，最后安装射频电缆线，形成图1结构。最后安装下盖板17、上盖板18、变频盖板19、监控盖板20、风机盖板16和3个风机15，由此安装完成Ka波段功率合成放大器。

本实施例的Ka波段功率合成放大器在210*160*80(mm)空间内集成了频综模块、变频模块、线性化驱动模块、电源模块和功放模块等且输出功率大于20W，重量只有3.6Kg。

综上所述，本实用新型Ka波段功率合成放大器和发射机采用微带方式将2只功放芯片进行功率合成以作为通用式标准模块实用。通过自上而下的综合化三维设计，利用一体化散热系统、内部紧闭腔体设计等手段，实现了频综模块、变频模块、线性化驱动模块、电源模块和功放模块的小型化集成，大大减小了产品体积和重量，提高了产品的利用率，满足了机载平台的使用要求。本实用新型还采用了直接合成的方式，使用倍频、分频、混频加滤波、放大、开关等微波部件来实现，使得产品的相位噪声好，抗振动能力强，调频时间快。本实用新型还结合平面功率合成与波导内功率合成的优点，利用芯片级合成和模块级合成的双层合成架构，使本实用新型的Ka波段功率合成放大器和发射机具有效率高，频带宽和扩展性好的优点。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。