[发明专利]一种高功率固态功率源合成电路

说明书

本发明涉及电源技术领域，尤指一种高功率固态功率源合成电路；所述的合成电路包括8路合成器电路，通过改变合成方式和传输相移来抑制各端口间反射功率同相叠加，降低模块的极限反射功率；本发明保留了现有合成电路的简洁性，同时在合成路数确定的情况下，可通过改变合成器各级合成路数和各级间传输长度来抑制各端口间反射功率同相叠加，降低模块的极限反射功率，大大提升系统稳定性；同时现有技术通常是在合成器输出端口加大功率环形器和吸收负载，大大增加成本的同时系统复杂度也大幅增加，导致系统故障率相应的提升，采用本发明的方案，极限反射功率大幅降低，合成器输出端不必再接大功率的环形器和吸收负载，大大降低成本和系统故障率。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤指一种高功率固态功率源合成电路。

背景技术

目前高功率固态功率源功率合成常用是基于1/4波长阻抗变换的多级同向合成网络，虽然材料、工艺和设计水平不断发展，单个固态功率放大器输出功率越来越大，但输出功率依然有限，如图1所示，由于结构限制，端口之间无隔离电阻导致隔离度较差，随着固态功率源输出功率等级的不断提升，现有技术暴露出许多不足。此模式下固态功率源功放模块的抗失配能力较差，当输入端口是一致性较差时，特别是出现某路故障时，功放模块易因反射功率过大损毁，目前普遍采用功放模块加环形器及吸收负载的方式，并通过功率合成后的输出端加大功率环形器及大功率吸收负载的方法解决抗适配能力差的问题。但因尺寸和成本等限制，固态功率源功放模块环形器与负载承受不了极限情况下的反射功率。另外，在固态功率源合成后的输出端使用大功率环形器进行隔离，会造成成本大幅增加、同时系统复杂度和联锁保护系统的监测点也大幅增加，导致系统故障率相应的提升。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种针对固态功率源功放模块环形器与负载承受不了极限情况下的反射功率的合成电路优化方案，尤指一种高功率固态功率源合成电路。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：一种高功率固态功率源合成电路，所述的合成电路通过改变合成方式和传输相移来抑制各端口间反射功率同相叠加，降低模块的极限反射功率。

所述合成电路的高功率的固态功率源是由多个基本功放单元经过功率合成网络功率矢量相加而成。

所述的合成电路包括至少2³ⁿ路合成器电路，其中n为自然数，且n≥1。

所述的合成电路包括8路合成器电路，合成电路的合成方式有8*1、4*2、2*4、2*2*2等多种合成方式。

在8路合成器电路中通过选择2*2*2的方案进行计算分析，可以得出其S参数如下：

其中θ₁和θ₂分别为合成器一二级和二三级之间的传输相移。

通过S参数可以计算合成器端口1的反射电压为：

当合成器各输入模块正常时，且合成器输出端匹配时：此时，端口间不存在反射功率。

当端口1模块失效时，其端口1的反射电压为：

其中τ和是合成器输出端的反射系数和相位，可以看出，当取特定的值时：

τ＝1，则从而反射功率接近额定输出功率的四倍，端口1会因功率过大而损毁。

所述的合成电路通过改变合成器级间相移来降低极限反射功率，根据理论计算结果，提出了合成器的优化方案，具体如下：

(1)8路合成器采用2*2*2三级合成网络；

(2)优化合成器级间电长度，一二级合成级间相移为θ₁＝135°，二三级合成级间相移θ₂＝90°。