本實(shí)用新型涉及微波通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超寬帶固態(tài)功率放大器。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)了多種無(wú)線通信技術(shù)。在這些新的技術(shù)中，UWB(超寬帶)技術(shù)是一種非常有優(yōu)勢(shì)的短距離內(nèi)高速傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線技術(shù)。作為UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)的重要部分，超寬帶功率放大器的研究受到了人們的關(guān)注。

傳統(tǒng)的超寬帶功率放大器基本都采用行波管功率放大器（TWTA），行波管功放具有輸出功率大（Ku頻段可以到2KW、C頻段可以到3KW）、工作帶寬范圍寬（一般為750MHz，可擴(kuò)展至1250MHz）、效率高（一般可以達(dá)到25%左右）等特點(diǎn)，是當(dāng)前固態(tài)功率放大器（SSPA）很難達(dá)到的性能指標(biāo)。但行波管功放與固態(tài)功放相比缺點(diǎn)明顯，如使用壽命短，多載波工作時(shí)功率回退大，同時(shí)，由于行波管功率放大器屬于真空電子管放大器，其工作在高壓環(huán)境中，其工作的可靠性、穩(wěn)定性較差，且容易損壞，損壞后無(wú)法修復(fù)，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此當(dāng)前急需一種超寬帶固態(tài)大功率放大器替代行波管放大器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種超寬帶固態(tài)功率放大器，本超寬帶固態(tài)功率放大器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效帶寬較寬，增益高，輸出功率大，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：

一種超寬帶固態(tài)功率放大器，包括屏蔽盒和設(shè)置在屏蔽盒內(nèi)部的功率放大器電路模塊，所述屏蔽盒的側(cè)面設(shè)置有微波信號(hào)輸入端子、微波信號(hào)輸出端子和使能控制直流偏置電壓輸入端子，所述功率放大器電路模塊包括電源控制電路單元和微波電路單元，所述微波電路單元包括推動(dòng)放大模塊、驅(qū)動(dòng)放大模塊、四個(gè)功率放大模塊、一分四功分模塊和四合一功合模塊；所述屏蔽盒的內(nèi)部設(shè)有第一屏蔽盒體、第二屏蔽盒體和第三屏蔽盒體，所述推動(dòng)放大模塊位于第一屏蔽盒體的內(nèi)部，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊位于第二屏蔽盒體內(nèi)部，所述四個(gè)功率放大模塊、一分四功分模塊和四合一功合模塊位于第三屏蔽盒體內(nèi)部，所述推動(dòng)放大模塊包括推動(dòng)放大器，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊包括驅(qū)動(dòng)放大器，所述功率放大模塊包括功率放大器；其中推動(dòng)放大器的放大芯片為高增益大功率放大芯片，驅(qū)動(dòng)放大器的放大芯片為高增益小功率放大芯片，功率放大器的放大芯片為高功率放大芯片；

所述使能控制直流偏置電壓輸入端子與電源控制電路單元連接，所述電源控制電路單元分別與推動(dòng)放大模塊、驅(qū)動(dòng)放大模塊和功率放大模塊連接，所述微波信號(hào)輸入端子與所述推動(dòng)放大模塊連接，所述推動(dòng)放大模塊與驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊與一分四功分模塊連接，所述一分四功分模塊分別與四個(gè)功率放大模塊連接，四個(gè)所述功率放大模塊均與四合一功合模塊連接，所述四合一功合模塊與所述微波信號(hào)輸出端子連接，所述一分四功分模塊的相鄰的輸出端之間均通過(guò)隔離電阻連接，所述四合一功合模塊的相鄰的輸入端之間均通過(guò)隔離電阻連接，所述隔離電阻采用金剛石基板。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述電源控制電路單元包括電源開(kāi)關(guān)控制電路和電源轉(zhuǎn)換濾波電路，所述使能控制直流偏置電壓輸入端子與電源開(kāi)關(guān)控制電路連接，所述電源開(kāi)關(guān)控制電路分別與所述功率放大模塊和電源轉(zhuǎn)換濾波電路連接，所述電源轉(zhuǎn)換濾波電路分別與推動(dòng)放大模塊和驅(qū)動(dòng)放大模塊連接。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述使能控制直流偏置電壓輸入端子采用矩形連接器，所述矩形連接器的外殼采用鋅白銅材質(zhì)。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述微波信號(hào)輸入端子和微波信號(hào)輸出端子均采用SMA連接器。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述一分四功分模塊和四合一功合模塊均采用平板微帶結(jié)構(gòu)。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述一分四功分模塊由三個(gè)一分二的功率分配器連接而成，所述四合一功合模塊由三個(gè)二合一的功率合成器連接而成。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述屏蔽盒、第一屏蔽盒體、第二屏蔽盒體和第三屏蔽盒體采用紫銅材質(zhì)且內(nèi)表面鍍金。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述屏蔽盒的側(cè)面設(shè)有接地端子，所述接地端子分別與屏蔽盒體、第一屏蔽盒體、第二屏蔽盒體和第三屏蔽盒體電連接，所述接地端子采用M3接地柱且表面鍍金。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，還包括第一鉬銅底座和第二鉬銅底座，所述驅(qū)動(dòng)放大器中的放大芯片通過(guò)無(wú)鉛焊料燒結(jié)到第一鉬銅底座上，所述第一鉬銅底座通過(guò)無(wú)鉛焊料燒結(jié)到第二屏蔽盒體的內(nèi)表面；所述功率放大器中的放大芯片通過(guò)無(wú)鉛焊料燒結(jié)到第二鉬銅底座上，所述第二鉬銅底座采用無(wú)鉛焊料燒結(jié)到第三屏蔽盒體的內(nèi)表面。即實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)放大器中的放大芯片和功率放大器中的放大芯片的充分接地，又達(dá)到了良好散熱。

本實(shí)用新型的有益效果為：采用一分四功分模塊、四合一功合模塊和四個(gè)功率放大模塊，因此輸出功率大，功率回饋小，替代傳統(tǒng)的行波管功率放大器，有效解決了行波管功率放大器的諸多缺點(diǎn)，一分四功分模塊的相鄰的輸出端之間通過(guò)隔離電阻連接，四合一功合模塊的相鄰的輸入端之間通過(guò)隔離電阻連接，即實(shí)現(xiàn)小型化，又避免了路間串?dāng)_反射，第一屏蔽盒體、第二屏蔽盒體和第三屏蔽盒體的分腔設(shè)計(jì)也避免了各級(jí)放大器之間的串?dāng)_干擾，達(dá)到了功率穩(wěn)定輸出，克服了行波管功率放大器工作在高壓環(huán)境中工作的可靠性、穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)；隔離電阻采用金剛石基板，即實(shí)現(xiàn)了牢固不宜損壞，又能夠良好散熱；本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)緊湊，信號(hào)輸出穩(wěn)定可靠，工作頻帶寬，使用壽命長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的電路原理示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的一分四功分模塊和四合一功合模塊的電路原理示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)放大器的放大芯片或功率放大器的放大芯片的燒結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)圖1至圖3對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步說(shuō)明：

參見(jiàn)圖1，一種超寬帶固態(tài)功率放大器，包括屏蔽盒和設(shè)置在屏蔽盒內(nèi)部的功率放大器電路模塊，所述屏蔽盒的側(cè)面設(shè)置有微波信號(hào)輸入端子、微波信號(hào)輸出端子和使能控制直流偏置電壓輸入端子，所述功率放大器電路模塊包括電源控制電路單元和微波電路單元，所述微波電路單元包括推動(dòng)放大模塊、驅(qū)動(dòng)放大模塊、四個(gè)功率放大模塊、一分四功分模塊和四合一功合模塊；所述使能控制直流偏置電壓輸入端子與電源控制電路單元連接，所述電源控制電路單元分別與推動(dòng)放大模塊、驅(qū)動(dòng)放大模塊和功率放大模塊連接，所述微波信號(hào)輸入端子與所述推動(dòng)放大模塊連接，所述推動(dòng)放大模塊與驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊與一分四功分模塊連接，所述一分四功分模塊分別與四個(gè)功率放大模塊連接，四個(gè)所述功率放大模塊均與四合一功合模塊連接，所述四合一功合模塊與所述微波信號(hào)輸出端子連接，所述一分四功分模塊的相鄰的輸出端之間均通過(guò)隔離電阻6連接，所述四合一功合模塊的相鄰的輸入端之間均通過(guò)隔離電阻6連接，所述隔離電阻6單獨(dú)采用金剛石基板。所述屏蔽盒的內(nèi)部設(shè)有第一屏蔽盒體、第二屏蔽盒體4和第三屏蔽盒體，所述推動(dòng)放大模塊位于第一屏蔽盒體的內(nèi)部，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊位于第二屏蔽盒體4內(nèi)部，所述四個(gè)功率放大模塊、一分四功分模塊和四合一功合模塊位于第三屏蔽盒體內(nèi)部，所述推動(dòng)放大模塊包括推動(dòng)放大器，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊包括驅(qū)動(dòng)放大器，所述功率放大模塊包括功率放大器；其中推動(dòng)放大器的放大芯片為高增益大功率放大芯片，驅(qū)動(dòng)放大器的放大芯片為高增益小功率放大芯片，功率放大器的放大芯片為高功率放大芯片。

本實(shí)施例中，所述電源控制電路單元包括電源開(kāi)關(guān)控制電路和電源轉(zhuǎn)換濾波電路，所述使能控制直流偏置電壓輸入端子與電源開(kāi)關(guān)控制電路連接，所述電源開(kāi)關(guān)控制電路分別與所述功率放大模塊和電源轉(zhuǎn)換濾波電路連接，所述電源轉(zhuǎn)換濾波電路分別與推動(dòng)放大模塊和驅(qū)動(dòng)放大模塊連接。

本實(shí)施例中，所述使能控制直流偏置電壓輸入端子采用矩形連接器J131-9-TJ-A，所述矩形連接器J131-9-TJ-A的外殼采用鋅白銅材質(zhì)。使能控制直流偏置電壓輸入端子輸入的信號(hào)依次經(jīng)電源控制電路單元中電源開(kāi)關(guān)控制電路和電源轉(zhuǎn)換濾波電路處理后直接給微波電路單元中的推動(dòng)放大模塊和驅(qū)動(dòng)放大模塊提供直流偏置電壓。

本實(shí)施例中，所述微波信號(hào)輸入端子和微波信號(hào)輸出端子均采用SMA連接器。可以用現(xiàn)有的鋅白銅SMA連接器D330S12F06。

本實(shí)施例中，所述一分四功分模塊和四合一功合模塊均采用平板微帶結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中，如圖2所示，所述一分四功分模塊由三個(gè)一分二的功率分配器5連接而成，一分二的功率分配器5的兩個(gè)輸出端分別與其余兩個(gè)一分二的功率分配器5的輸入端連接，其余兩個(gè)一分二的功率分配器5的兩個(gè)輸出端分別與四個(gè)功率放大模塊8的輸入端連接，三個(gè)一分二的功率分配器5的兩個(gè)輸出端通過(guò)隔離電阻6連接；所述四合一功合模塊由三個(gè)二合一的功率合成器7連接而成，如圖2所示，二合一的功率合成器7的兩個(gè)輸入端分別與其余兩個(gè)二合一的功率合成器7的輸出端連接，其余兩個(gè)二合一的功率合成器7的輸入端與四個(gè)功率放大模塊8的輸出端連接，二合一的功率合成器7的兩個(gè)輸入端通過(guò)隔離電阻6連接，所述隔離電阻6單獨(dú)采用金剛石基板，所述隔離電阻6的引腳與二合一的功率合成器7的引腳和一分二的功率分配器5的引腳之間通過(guò)金線連接。

本實(shí)施例中，所述屏蔽盒、第一屏蔽盒體、第二屏蔽盒體4和第三屏蔽盒體采用紫銅材質(zhì)且內(nèi)表面鍍金。

本實(shí)施例中，所述屏蔽盒的側(cè)面設(shè)有接地端子，所述接地端子分別與屏蔽盒體、第一屏蔽盒體、第二屏蔽盒體4和第三屏蔽盒體電連接，實(shí)現(xiàn)了屏蔽盒體、第一屏蔽盒體、第二屏蔽盒體4和第三屏蔽盒體的接地，所述接地端子采用M3接地柱且表面鍍金，防止氧化。

本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖3，還包括第一鉬銅底座3和第二鉬銅底座，所述驅(qū)動(dòng)放大器的放大芯片1的底部焊盤(pán)通過(guò)無(wú)鉛焊料2并采用無(wú)縫燒結(jié)技術(shù)燒結(jié)到第一鉬銅底座3上，所述第一鉬銅底座3通過(guò)無(wú)鉛焊料2并采用無(wú)縫燒結(jié)技術(shù)燒結(jié)到第二屏蔽盒體4的內(nèi)表面；所述功率放大器的放大芯片的底部焊盤(pán)通過(guò)無(wú)鉛焊料2并采用無(wú)縫燒結(jié)技術(shù)燒結(jié)到第二鉬銅底座上，所述第二鉬銅底座采用無(wú)鉛焊料2并采用無(wú)縫燒結(jié)技術(shù)燒結(jié)到第三屏蔽盒體的內(nèi)表面。即實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)放大器的放大芯片1和功率放大器的放大芯片的充分接地，又達(dá)到了良好散熱。所述第一鉬銅底座3和第二鉬銅底座均為0.8cm。所述驅(qū)動(dòng)放大器的放大芯片1和功率放大器的放大芯片均為裸芯片。

本實(shí)用新型在工作時(shí)，電源開(kāi)關(guān)控制電路包括負(fù)壓保護(hù)電路和使能控制電路，直流供給電壓信號(hào)輸入（DC IN）到使能控制直流偏置電壓輸入端子，進(jìn)而通過(guò)使能控制直流偏置電壓輸入端子發(fā)送電壓信號(hào)到電源開(kāi)關(guān)控制電路的輸入端，電源開(kāi)關(guān)控制電路進(jìn)行負(fù)壓保護(hù)及使能控制后將輸出的電壓信號(hào)中一路發(fā)送到四個(gè)所述功率放大模塊的直流供給輸入端從而為功率放大模塊供電，電源轉(zhuǎn)換濾波電路包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和LC濾波電路，DC/DC轉(zhuǎn)換器采用DC+24V轉(zhuǎn)DC+7V電路，電源開(kāi)關(guān)控制電路將自身輸出的電壓信號(hào)中的另一路依次發(fā)送信號(hào)到DC/DC轉(zhuǎn)換器和LC濾波電路，LC濾波電路輸出兩路信號(hào)分別到推動(dòng)放大模塊的直流供給輸入端和驅(qū)動(dòng)放大模塊的直流供給輸入端從而提供電能，微波信號(hào)經(jīng)過(guò)微波信號(hào)輸入端子輸入（RF IN）后依次經(jīng)推動(dòng)放大模塊、驅(qū)動(dòng)放大模塊、一分四功分模塊、四個(gè)功率放大模塊和四合一功合模塊后輸出大功率微波信號(hào)（RF OUT）。

經(jīng)實(shí)踐證明，利用本實(shí)施例的超寬帶固態(tài)功率放大器可實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)指標(biāo)：

(1)、工作溫度：-40℃～+70℃；

(2)、存儲(chǔ)溫度：-55℃～+85℃；

(3)、工作頻率： 6 ～18GHz；

(4)、輸入功率：-5～+5dBm；

(5)、輸出功率：≥100W＆（6～12GHz）；≥80W＆（12～14GHz）；

≥60W＆（14～16GHz）；≥50W＆（16～18GHz）；

(6)、雜散抑制：≤-60dBc。

本實(shí)用新型采用一分四功分模塊、四合一功合模塊和四個(gè)功率放大模塊，因此輸出功率大，替代傳統(tǒng)的行波管功率放大器，有效解決了行波管功率放大器的諸多缺點(diǎn)，一分四功分模塊的相鄰的輸出端之間通過(guò)隔離電阻6連接，四合一功合模塊的相鄰的輸入端之間通過(guò)隔離電阻6連接，即實(shí)現(xiàn)小型化，又避免了路間串?dāng)_反射，達(dá)到了功率穩(wěn)定輸出，克服了行波管功率放大器工作在高壓環(huán)境中工作的可靠性、穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)；隔離電阻6采用金剛石基板，實(shí)現(xiàn)了牢固不宜損壞，壽命長(zhǎng)；本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)放大器的放大芯片1和功率放大器的放大芯片的充分接地，又達(dá)到了良好散熱；本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)緊湊，信號(hào)輸出穩(wěn)定可靠，工作頻帶寬，壽命長(zhǎng)。

本實(shí)用新型的保護(hù)范圍包括但不限于以上實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)，任何對(duì)本技術(shù)做出的本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到的替換、變形、改進(jìn)均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。