專利名稱：大功率固態(tài)功率放大器裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信領域中的一種大功率固態(tài)功率放大器裝置， 特別適用于大功率大容量的通信系統(tǒng)中作功率放大器。
背景技術：
目前C波段大功率功放在通信系統(tǒng)中的需求越來越大，現(xiàn)階段 大功率功放都是采用電真空器件(比如行波管和速調(diào)管)設計，但是 電真空器件有它的優(yōu)勢，但是也有它的很多缺點，比如體積大、耗電 大以及壽命短，成本高，機動性能差等不足，不能滿足用戶需求。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于避免上述背景技術中的不足之處而提供
一種不采用電真空器件作功放的C波段400W大功率固態(tài)功率放大 器裝置。它具有小型化、固態(tài)化、高線性、高可靠性和長壽命等特點。 同時，降低了的功耗，使通信系統(tǒng)甩掉了油機車，大大提高了系統(tǒng)的 機動性。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的
它包括電源1、功放2、冷卻單元3、監(jiān)控單元4，其中電源1 的輸出端口 l連接功放2的入端口5，出入端口2連接監(jiān)控單元4的 出入端口l，輸出端口3連接冷卻單元3的入端口3，電源l的出端 +V1、 +V2、 +V3、 -￥4各電壓端與各部件相應的電源端連接；功放2 的入端口1連接射頻輸入A端口 ，輸出端口 2連接射頻輸出B端口 ， 入端口3連接冷卻單元3的出端口1，出入端口 4連接監(jiān)控單元4的 出入端口 2;冷卻單元3的出入端口 2連接監(jiān)控單元4的出入端口 3。
本實用新型功放2包括隔離器5、 20、 21、定向耦合器6、數(shù)控 衰減器7、推動級功放8、功分器9、調(diào)相器IO、末級功放ll、合路 器12、耦合器13、 15、環(huán)行器14、負載16、功分器17、功率檢測 器18，其中隔離器5的入端1腳連接射頻輸入A端口，出端2腳依 次串接定向耦合器6、數(shù)控衰減器7、推動級功放8出入端1、 2腳后 與功分器9入端1腳連接;定向耦合器6出端3腳與隔離器21入端1 腳連接，隔離器21出端2腳與輸入取樣C端口連接；數(shù)控衰減器7 入端4腳、推動級功放8出端5腳分別與監(jiān)控單元4的出端1腳、入 端2腳連接；功分器9出端2、 3腳分別與末級功放11入端2腳、調(diào) 相器10入端1腳連接；調(diào)相器10出端2腳串接末級功放11入出端 1、 3腳后與合路器12入端1腳連接，末級功放ll出端4、 7腳分別與合路器12入端2腳、監(jiān)控單元4入端3腳連接；功分器12
出端2腳依次串接耦合器13、環(huán)行器14入出端1、 2腳后與射頻輸 出B端口連接耦合器13出端3腳與功分器17入端1腳連接，功分 器17出端3腳與功率檢測器18入端3腳連接，出端2腳串接隔離器 20入出端1、 2后與輸出取樣D端口連接；環(huán)行器14出端3腳與耦 合器15入端1腳連接，耦合器15出端3腳與負載16入端1腳連接， 出端2腳串接功率檢測器18入出端1、 2腳后與監(jiān)控單元4入端4 腳連接；數(shù)控衰減器7出端7腳與電源1出端+Vl電壓端連接，推動 級功放8、末級功放11各入端5、 6腳分別與電源1出端+V2、 -V4 電壓端連接。
本實用新型末級功放11包括功率模塊23、分路器24、功率模塊 25至28、配頻電路29、波導空間合路器30，其中功率模塊23出端 3腳連接分路器24入端1腳，入端l、 2腳分別與功分器9、調(diào)相器 10各出端口2連接；分路器24的各出端2、 3、 4、 5腳分別與功率 模塊25至28各入端1腳并接，功率模塊25至28各出端2腳分別與 配頻電路29各入端1、 2、 3、 3、 4腳并接，配頻電路29各出端5、 6、 7、 8腳分別與波導空間合路器30各入端1、 2、 3、 4腳連接；波 導空間合路器30的各出端5、 6腳分別與合路器12、監(jiān)控單元4各 入端連接；功率模塊25至28各入端5、 6腳分別與電源1出端+V2、 -V4電壓端連接。
本實用新型相比背景技術具有如下優(yōu)點
1. 本實用新型功放2采用了大功率模塊化技術，提高了可靠性， 縮短了維修時間。
2. 本實用新型功放2采用了多處大功率合成技術，其中從微帶 轉(zhuǎn)波導應用了空間波導合成技術，它具有合成效率高、插損小以及承 受功率大等優(yōu)點。
3. 本實用新型采用全固態(tài)化設計，提高了功放的壽命及可靠性， 功放的線性比電真空器件要好，功耗減小，使通信系統(tǒng)甩掉了油機車， 大大提高了系統(tǒng)的機動性。
4. 本實用新型結(jié)構安裝在一個19英寸、l米高的、500mm深的 機柜中，使重量和體積都大大減小。


圖l是本實用新型原理方框圖。
圖2是本實用新型功放2實施例的電原理圖。圖3是本實用新型末級放大器11實施例的電原理圖。
具體實施方式

參照圖1至圖3，本實用新型由電源(1)、功放(2)、冷卻單元
(3)、監(jiān)控單元(4)組成。圖l是本實用新型的電原理方框圖，實 施例按圖l連接線路。其中電源l的作用是給功放2、冷卻單元3以 及監(jiān)控單元4供電，提供整個裝置的直流工作電壓，實施例采用市售 集成穩(wěn)壓直流電源模塊制作，其輸出+Vl電壓為+5V， +V2電壓為 + 10V, V3電壓為+12V， -V4為-5V。
本實用新型功放2的作用是將射頻輸入的小信號放大到通信所 需的大信號，完成功率放大，將上變頻器輸出的已調(diào)信號通過推動功 放8放大到一定電平，然后再將放大后信號送給末級功放11，放大 到額定的功率電平。功放2包括隔離器5、 20、 21、定向耦合器6、 數(shù)控衰減器7、推動級功放8、功分器9、調(diào)相器IO、末級功放ll、 合路器12、耦合器13、 15、環(huán)行器14、負載16、功分器17、功率 檢測器18。圖2是本實用新型功放2的電原理圖，實施例按圖2連 接線路。其中射頻輸入信號經(jīng)過隔離器5后，輸入駐波得到改善，耦 合器6的作用是將輸入的信號耦合成小信號，然后再經(jīng)過隔離器21 改善輸出駐波后送到取樣口；射頻輸入信號經(jīng)過定向耦合器6后送給 數(shù)控衰減器7，數(shù)控衰減器7與監(jiān)控單元4聯(lián)合控制可以實現(xiàn)對輸入 信號的30檔衰減；推動功放8對信號在進行第一級放大，放大后的 信號經(jīng)過功分器9后，信號變?yōu)閮陕罚渲幸宦分苯铀徒o末級功放 11，另一路經(jīng)過調(diào)相器10后也送到末級功放11，調(diào)相器的作用是使 2路信號的相位保持一致。末級功放11對兩路信號放大后通過合路 器12合成后送給耦合器13，耦合器13的作用是將輸出信號耦合成 小信號，經(jīng)過功分器17分成兩路， 一路經(jīng)過隔離器20后送到輸出采 樣口，另一路送到功率檢測器18后，進行功率檢波，將輸出功率在 監(jiān)控單元4上顯示出來。輸出信號經(jīng)過環(huán)行器14后送給射頻輸出設 備，環(huán)行器的作用是當輸出駐波比較差的時候，可以將反射回耦合器 15可以對反射回來的功率進行耦合送給功率檢測器17，將反射功率 檢波并顯示在監(jiān)控單元4上。實施例隔離器5、 20、 21、定向耦合器 6、合路器12、環(huán)行器14、負載16采用市售的通用部件制作。數(shù)控 衰減器7、推動功放8、分路器9、調(diào)相器IO、末級功放ll、耦合器 13、 15、功分器17、功率檢測器18均由自制的相應部件模塊制作。
本實用新型末級功放11的作用是將從推動功放8放大的射頻輸入信號2次放大到額定電平，它由功率模塊23、分路器24、功率模 塊25至28、配頻電路29、波導空間合路器30組成。圖3是本實用 新型末級功放ll的電原理圖，實施例按圖3連接線路。圖3中經(jīng)推 動功放放大的射頻輸入信號送到功率模塊23，經(jīng)進一步放大達到一 定電平后，送給分路器24，分路器24將功率模塊23放大后的信號 分四路分別推動功率模塊25、功率模塊26、功率模塊27和功率模塊 28，配頻電路29將以上四個模塊放大后的信號進行配頻，以保證每 路的相位。四路信號經(jīng)過配頻后，分別送到空間波導合路器30，最 后由空間波導合路器來完成大功率模塊的合成。實施例功率模塊23、 分路器24、功率模塊25至28、配頻電路29和波導空間合路器30 均采用自制的相應部件模塊制作。
本實用新型冷卻單元3的作用是快速的將功放2的熱損耗功率從 功放機箱里散發(fā)到空氣中。監(jiān)控單元4的作用是配合功放完成顯示和 控制等功能，通過IIC總線提供整個裝置的狀態(tài)控制和査詢。實施例 冷卻單元3采用四個大功率風扇及大面積插齒散熱器制作。監(jiān)控單元 4釆用華邦公司生產(chǎn)的W77E58-40單片機制作。
本實用新型的工作原理如下電源1給功放2、冷卻單元3和監(jiān) 控單元4供電，功放2把射頻輸入端口 A的信號放大到額定電平后 通過射頻輸出端口B輸出，冷卻單元3為功放2把耗散的熱量及時 帶走，監(jiān)控單元4與電源1、功放2和冷卻單元3相互配合完成控制 及保護功能。
本實用新型安裝結(jié)構如下把圖1至圖3中整部件安裝在一個 19英寸、l米高的、500mm深的機柜中，機柜分上、下兩層。功放 2的部件安裝上層，監(jiān)控單元4面板安裝在機柜的中部，所有的控制 和顯示器都安裝在此面板上。電源l、冷卻單元3安裝在下層一個高 為9U、深為540mm的射頻抽屜中，供電插座、監(jiān)控插座、射頻輸 入插座A、射頻輸出波導B，射頻輸入輸出取樣插座C、 D、和接地 柱均安裝在機柜的頂板上，組裝成本實用新型。
權利要求1. 一種大功率固態(tài)功率放大器裝置，它包括電源(1)、冷卻單元(3)、監(jiān)控單元(4)，其特征在于還包括功放(2)，其中電源(1)的輸出端口1連接功放(2)的入端口5，出入端口2連接監(jiān)控單元(4)的出入端口1，輸出端口3連接冷卻單元(3)的入端口3，電源(1)的出端+V1、+V2、+V3、-V4各電壓端與各部件相應的電源端連接；功放(2)的入端口1連接射頻輸入A端口，輸出端口2連接射頻輸出B端口，入端口3連接冷卻單元(3)的出端口1，出入端口4連接監(jiān)控單元(4)的出入端口2；冷卻單元(3)的出入端口2連接監(jiān)控單元(4)的出入端口3。
2. 根據(jù)權利要求1所述的大功率固態(tài)功率放大器裝置，其特征 在于功放(2)包括隔離器(5、 20、 21)、定向耦合器(6)、數(shù)控 衰減器(7)、推動級功放(8)、功分器(9)、調(diào)相器(10)、末級功 放(11)、合路器(12)、耦合器(13、 15)、環(huán)行器(14)、負載(16)、 功分器(17)、功率檢測器(18)，其中隔離器(5)的入端l腳連接 射頻輸入A端口，出端2腳依次串接定向耦合器(6)、數(shù)控衰減器(7)、推動級功放(8)出入端l、 2腳后與功分器(9)入端l腳連 接；定向耦合器(6)出端3腳與隔離器(21)入端l腳連接，隔離 器(21)出端2腳與輸入取樣C端口連接；數(shù)控衰減器(7)入端4 腳、推動級功放(8)出端5腳分別與監(jiān)控單元(4)的出端1腳、入 端2腳連接；功分器(9)出端2、 3腳分別與末級功放(11)入端2 腳、調(diào)相器(10)入端l腳連接；調(diào)相器(10)出端2腳串接末級功 放(11)入出端l、 3腳后與合路器(12)入端1腳連接，末級功放(11)出端4、 7腳分別與合路器(12)入端2腳、監(jiān)控單元(4)入 端3腳連接；功分器(12)出端2腳依次串接耦合器(13)、環(huán)行器(14)入出端l、 2腳后與射頻輸出B端口連接耦合器(13)出端3 腳與功分器(17)入端1腳連接，功分器(17)出端3腳與功率檢測 器(18)入端3腳連接，出端2腳串接隔離器(20)入出端l、 2后 與輸出取樣D端口連接；環(huán)行器(14)出端3腳與耦合器(15)入 端1腳連接，耦合器(15)出端3腳與負載(16)入端1腳連接，出 端2腳串接功率檢測器(18)入出端l、 2腳后與監(jiān)控單元(4)入端 4腳連接；數(shù)控衰減器(7)出端7腳與電源(1)出端+Vl電壓端連 接，推動級功放(8)、末級功放(11)各入端5、 6腳分別與電源(1) 出端+V2、 -V4電壓端連接。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的大功率固態(tài)功率放大器裝置，其特征在于末級功放(11)包括功率模塊(23)、分路器(24)、功率模塊(25至28)、配頻電路(29)、波導空間合路器(30),其中功率 模塊(23)出端3腳連接分路器(24)入端1腳，入端l、 2腳分別 與功分器(9)、調(diào)相器(10)各出端口2連接；分路器(24)的各出 端2、 3、 4、 5腳分別與功率模塊(25至28)各入端1腳并接，功率 模塊(25至28)各出端2腳分別與配頻電路(29)各入端1、 2、 3、 3、 4腳并接，配頻電路(29)各出端5、 6、 7、 8腳分別與波導空間 合路器(30)各入端l、 2、 3、 4腳連接；波導空間合路器(30)的 各出端5、 6腳分別與合路器(12)、監(jiān)控單元(4)各入端連接；功 率模塊(25至28)各入端5、 6腳分別與電源(1)出端+V2、 -V4 電壓端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率固態(tài)功率放大器裝置，它涉及通信領域中信道部分的功率放大器裝置。它由射頻輸入電路、功放、射頻輸出電路、電源、冷卻單元、監(jiān)控電路等部件組成。本實用新型采用了波導空間合成技術，完成了大功率的合成具有較完善的監(jiān)控功能和故障保護功能，功放的功率可以調(diào)節(jié)，并實時顯示，所有狀態(tài)(包括工作和故障狀態(tài))均可查詢。它還具有全固態(tài)化及大功率模塊化設計，大大的增強了功放的壽命，減少了維修的時間。特別適合用于C波段大容量的通信系統(tǒng)中作功率放大器裝置。
文檔編號H03F3/60GK201234241SQ20082007810
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權日2008年7月31日
發(fā)明者張志忠, 徐松毅, 李志強, 赟 王, 亮 祝, 秦建存, 薛力達, 高建忠 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所