[发明专利]一种微波脉冲功率放大器栅极馈电的电源电路

说明书

本发明提供了一种微波脉冲功率放大器栅极馈电的电源电路，包括功率放大器，电源脉冲调制器，隔离开关电源，反馈回路；所述功率放大器的漏极与所述电源脉冲调制器连接，所述功率放大器的栅极与所述隔离开关电源连接，所述隔离开关电源与所述反馈回路连接；所述反馈回路通过零、极点的设置以消除所述电源电路的脉冲电流回线电阻耦合干扰，同时所述隔离开关电源进一步抵消回线干扰。本发明电源电路解决了微波脉冲功率放大器的栅极干扰问题。

技术领域

本发明涉及微波功放技术领域，特别是涉及一种微波脉冲功率放大器栅极馈电的电源电路。

背景技术

现代雷达、敌我识别等系统中大量使用脉冲微波放大器。脉冲微波放大器以微波功率放大器最为常见。微波功率放大器已成为所有电子战装备的核心部件，它的性能指标和稳定性直接影响到整机的性能和可靠性，因而得到特别关注。

目前随着系统发射功率向高功率和固态化发展，GaN微波脉冲功率放大器高速漏极调制已成为主流。但此种调制方式造成漏极突发脉冲电流对栅极电压存在严重的干扰，形成正反馈条件，造成放大器自激，尤其在系统联试时，此问题尤其严重。低温工作时情况更加严重。

GaN功率放大器的栅极必需是负电压，根据不同GaN要求和放大器增益要求，通常为-0.2V～-1V固定电压，目前栅极产生电压多采用非隔离开关电源产生。由于功率放大器体积限制，该开关电源均采用BUCK-BOOST拓扑集成单片开关电源。放大器系统原理构成如附图图1所示。

由于系统电流为脉冲电流，且dI/dt非常大。以峰值功率200W的微波脉冲功率放大器为例，通常供电电压(漏极电压)为28V，脉冲上升/下降沿dt＝20ns，放大器效率30％，漏极峰值电流I_P≈23.8A，由：

其中，ΔV是脉冲电流在分布电感上的感应电压，L为线路的分布电感和1/4波长线等效电感合成，感应电压ΔV会通过电源脉冲调制器进入到栅极电源的输入端。

另一方面，脉冲电流在回线分布电阻上也将产生地线干扰，并通过电阻耦合效应耦合到栅极电源的输入端。

由于储能电容的等效串联电阻ESR，以上两种干扰波形无法通过储能电容有效滤除，并在栅极电源输入端形成干扰波形。干扰形成如附图图2所示。

这些电源线路干扰会通过非隔离开关电源在放大器的栅极形成脉冲调制干扰，当放大器增益较高时就可能形成自激条件(如低温工作)。即使不能形成自激，也会造成微波输出信号有调制包络，频谱恶化。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于通过采用栅极馈电的电源电路彻底消除栅极干扰的隐患，栅极馈电的电源电路采用特殊设计的反馈回路零极点设置方法，配合开关频率设置，并采取隔离输出方式。

本发明提供一种微波功率放大器栅极馈电的电源电路，包括：功率放大器，电源脉冲调制器，隔离开关电源，反馈回路；

所述功率放大器的漏极与所述电源脉冲调制器连接，所述功率放大器的栅极与所述隔离开关电源连接，所述隔离开关电源与所述反馈回路连接；

所述反馈回路通过零、极点的设置以消除所述电源电路的脉冲电流回线电阻耦合干扰，同时所述隔离开关电源进一步抵消回线干扰。

进一步地，所述隔离电源开关的开关频率同步于所述电源脉冲调制器的调制脉冲频率设置。

进一步地，所述电源脉冲调制器通过TTL信号控制，调制频率按系统要求连续或离散变化。

进一步地，通过所述反馈回路的零、极点的设置以消除所述电源电路的脉冲电流回线电阻耦合干扰，同时通过所述隔离开关电源抵消回线干扰。

进一步地，所述隔离开关电源抵消回线干扰为通过“悬浮”输出电压抵消回线干扰。