[发明专利]一种P波段宽带大功率固态功率放大器

说明书

本发明提供了一种P波段宽带大功率固态功率放大器，包括依次连接的前级放大单元、驱动放大单元以及末级放大单元；所述前级放大单元包括依次连接的滤波器、小信号放大器以及均衡器；驱动放大单元包括依次连接的射频开关、增益放大器、第一功分器、两个驱动放大器以及第一合成器；驱动单元包括第二功分器、N个末级功率放大器、第二合成器以及定向耦合器。本发明相比于传统射频链路，提升了产品输出功率、工作带宽以及稳定性；能够满足P频段及更高频段，输出功率1000W以上的连续波输出功率能力。

技术领域

本发明涉及信号功率放大领域，特别涉及一种P波段宽带大功率固态功率放大器。

背景技术

功率放大器是将一定工作频率和带宽的微弱射频小信号进行放大的一种装置。功率放大器主要包括前级小信号单元、驱动放大单元、末级放大单元、电源变换、控制单元等部分，其原理为送进来的微弱射频小信号经过小信号单元、驱动放大单元放大到一定的功率后，送入末级放大器进行功率放大，电源变换主要把母线电压变换到功放射频链路所需要的电压，控制单元主要完成信号处理，以及功放与上级产品的控制和通信。

在P波段，现有单个模块连续波输出功率基本小于500W，输出功率超过1000W的功放带宽小于倍频程，或只适应脉冲工作，难以满足系统对宽带连续波1000W输出功率的要求。《舰船电子对抗》2020年10月第43卷第5期报道的《高线性度P波段功放组件的设计与实现》，其输出功率不低于392W，功率效率不低于58.6％；《中国电子科技研究院学报》2017年2月第1期报道的《P波段功放组件的研制》，单通道输出功率1500W，脉宽1.6us～12.8us，占空比≤10％，无法满足连续波工作。发明专利CN107911087A《一种UHF波段大功率固态放大器组件》报道单通道输出功率连续波100W，效率35％；发明专利CN113285682A《一种覆盖VLF-UHF频段的宽带功率放大器》报道主要正对末级功放宽带功放匹配电路设计，非完整的功放产品设计。

另一方面，为了实现固态功放大功率输出，末级功率放大器主要通过功率合成实现，为了改善驱动级和末级功放的隔离，一般末级功率合成采用平衡式结构。受限于带宽、平坦度、功率负载等原因，对于超过500W连续波倍频程带宽的末级功放，末级功放采用平衡式结构无法工程实现，需要研究能够在P波段实现倍频程带宽连续波输出功率超过1000W的固态功放设计方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提供了一种P波段宽带大功率固态功率放大器，能够输出功率超过1000W，满足新一代电子对抗装备对宽带大功率固态功率放大器的需求。

本发明采用的技术方案如下：一种P波段宽带大功率固态功率放大器，其包括依次连接的前级放大单元、驱动放大单元以及末级放大单元；

所述前级放大单元包括依次连接的滤波器、小信号放大器以及均衡器；

驱动放大单元包括依次连接的射频开关、增益放大器、第一功分器、两个驱动放大器以及第一合成器，信号依次进入射频开关、增益放大器、第一功分器后一分为二分别送入驱动放大器，经放大后输入第一合成器；

驱动单元包括第二功分器、N个末级功率放大器、第二合成器以及定向耦合器；信号经第二功分器一分为N输入至N个末级功率放大器，经放大后输入第二合成器进行合成，再经定向耦合器输出。

进一步的，前级放大单元中，滤波器与小信号放大器之间还设有过激励保护电路。

进一步的，前级放大单元中，过激励保护电路与小信号放大器之间还设有温度补偿电路。

进一步的，所述第一功分器采用90度3dB传输线变压器结构或带状线电桥或微带线电桥实现。

进一步的，所述第一合成器采用90度3dB传输线变压器结构或带状线电桥或微带线电桥实现。

进一步的，所述第二功分器采用0度传输线变压器结构或威尔金森功分器结构实现。