[发明专利]一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统

说明书

本发明公开了一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，包括：信号源、前级推动放大单元、末级功放单元和电源单元，信号源输出射频信号至前级推动单元，前级推动放大单元将来自信号源的射频信号进行第一级放大后输出至末级功放单元作为末级功放单元的驱动信号，电源单元用于为前级推动放大单元、末级功放单元供电；末级功放单元包括功分器模组、合路器模组和2^N个末级功放模块，功分器模组与前级推动放大单元连接用于将经过前级推动放大单元第一级放大后的射频信号等分为2^N路功率信号分别输出至末级功放模块，合路器模组用于将功率信号合成并输出。本发明具有功率合成效率高、系统稳定性高、集成小型化等优点。

技术领域

本发明涉及微波源技术领域，特别涉及一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统。

背景技术

近年来，大功率微波的应用多种多样：卫星和空间平台供能、深空探测器测控通信、轨道飞行器高度改变推进系统等，无论哪一种应用都需要极大的功率支持。随着半导体材料和工艺的不断发展，微波器件的输出功率量级越来越大，虽然大功率器件的工作频率以及所能达到的功率越来越高，但限于器件的物理特性以及工艺水平，单个功放的输出功率仍是有限的，目前国内技术，单只功放管的输出功率只有几百瓦，因此为了实现万瓦级的高功率输出，必须要通过功率合成的方法来实现。但是在如此大的合成规模下，难以保持较高的合成效率，且多路合成时各路的一致性、各支路的相互隔离、合成网络的稳定性等问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，其具有合成时各支路的一致性高，各支路之间隔离性好，提高了功率合成效率，系统稳定性高的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种超宽带大功率高效率的多波段发射分系统，包括：信号源、前级推动放大单元、末级功放单元和电源单元，所述信号源输出射频信号至所述前级推动放大单元，所述前级推动放大单元将来自所述信号源的射频信号进行第一级放大后输出至末级功放单元作为所述末级功放单元的驱动信号，所述电源单元用于为所述前级推动放大单元、末级功放单元供电；

所述末级功放单元包括功分器模组、合路器模组和2^N个末级功放模块，所述功分器模组与所述前级推动放大单元连接用于将经过前级推动放大单元第一级放大后的射频信号等分为2^N路功率信号分别输出至2^N个末级功放模块，所述末级功放模块用于将所述功率信号进行第二级放大后输出至合路器模组，所述合路器模组用于将2^N路经过第二级放大后的功率信号合成为一路微波源信号并输出，其中N为大于一的正整数；

所述合路器模组包括多个功率合成器，所述功率合成器采用了脊波导魔T空间合成结构，所述脊波导魔T空间合成结构包括四个同轴波导转换结构、三个波导魔T和三个隔离负载，其中三个波导魔T包括两个第一波导魔T和一个第二波导魔T，所述同轴波导转换结构的输入端与所述末级功放模块连接用于将经过第二级放大后的功率信号从同轴转换至波导导波系统中进行传播，所述第一波导魔T的两个输入端分别与两个同轴波导转换结构的输出端连接，所述第二波导魔T的两个输入端分别与两个第一波导魔T的其中一个输出端连接，三个波导魔T的输出端还分别与三个隔离负载连接。

进一步设置：所述前级推动放大单元包括依次连接的前级衰减器、功分器、低噪放、数控衰减器、均衡器、衰减器、放大器、数控衰减器、放大器、隔离器、末级放大器、末级隔离器和耦合器，所述耦合器的输出端与所述末级功放单元连接，所述前级衰减器的输入端与所述信号源连接。

进一步设置：所述末级功放模块采用GaN功率管，所述GaN功率管由64只功放管级联合成实现。