[实用新型]一种Q频段卫星通信100W固态功率放大器链路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其是高频大功率放大器的链路实现方案。

背景技术

毫米波功放目前已经广泛的应用于空间电子、雷达、卫星、公路交通、民航系统、电子对抗、通信系统等多种尖端科技中，是目前研究的热点领域。毫米波固态功放采用GaAs器件MMIC(毫米波单片集成电路)功率合成技术实现，具有体积小、效率高、易集成、使用方便等优点。而微波固态功放是否具备足够大的发射功率是其能否在系统中可靠工作的重要因素。单个MMIC功放芯片的功率输出有限，无法达到一些系统正常工作所需要的功率，特别是在大功率应用场合。为了满足微波固态功放对功率的需求，通常采用微波功率合成技术实现。对于百瓦量级的功率放大器，内部链路的设计也是保证其正常工作的重要方面。内部链路的设计会关系到功率放大器输入输出信号的幅度和相位一致性、功率分配与合成网络的效率、功率放大器的增益平坦度、带宽、驻波比、回波损耗等各项指标，进而关系到功率放大器的整体性能。

现有技术方案的微波功率放大器的链路前端是信号的预处理模块，主要实现对输入的射频小信号作衰减和增益调节。为了使该预处理模块的射频输出信号具有良好的线性化度，通常采用功率回退技术，其实现方法就是把前级功率放大器的输入功率从1dB压缩点向后回退6～10dB，使其工作在远小于1dB压缩点的电平上，远离饱和区，进入线性工作区，改善功率放大器的三阶交调系数。对于链路的功率分配与合成网络，采用的是Wilkinson或者二进制功率分配/合成器实现射频信号的分配与合成。与功率分配器和合成器相连的是多个具有相同参数的MMIC实现对各路分配后的射频信号信号放大。

以上所述的现有技术具有以下缺点：

1.前级放大模块中采用功率回退技术使前级放大器远离饱和区，进入线性工作区，这样做虽然能善放大器线性度，但效率大为降低，其工作时的输出功率非常小，甚至难以达到足够的功率电平以推动链路的下一级模块实现射频信号的进一步放大。

2.功率回退法简单且易实现，不需要增加任何附加设备，但是当功率回退到一定程度，继续回退将不再改善放大器的线性度。因此，此方法在线性度要求很高的场合不再适用。

3.采用的Wilkinson或者二进制功率分配/合成器实现射频信号的分配与合成。在功率需求较小、支路较少的场合能达到相当高的合成效率。对于大功率需求，设计链路时所需的支路较多的情况下，整个功率分配/合成网络的损耗显著增大，效率急剧降低。

4.系统链路中功率分配/合成网络中的的功率放大芯片在系统的各功率分配支路上单独工作，各支路间需要采取相应的隔离措施，以防止信号间的干扰。在支路较多的情况下，系统的体积会变得异常庞大，不利于小型化应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种Q频段卫星通信100W固态功率放大器链路方案：

一种Q频段卫星通信100W固态功率放大器链路，包括前级放大模块、驱动功率放大器模块、12路径向波导功率分配器、末级功率放大器、12路径向波导功率合成器、定向耦合器、若干隔离器及波导窗；其中前级放大模块对射频输入的小信号进行预处理；驱动功率放大器模块对链路前端的前级放大模块的输出信号进行放大，使其达到足够的功率电平经过12路径向波导功率分配器以推动链路的末级功率放大器实现射频信号的进一步放大；12路径向波导功率合成器将经过各末级功率放大器放大后的信号进行功率合成并通过波导窗实现信号输出；定向耦合器是在链路中耦合一小部分功率以实现功率检测；隔离器是为了保证链路各级之间信号的良好隔离，以避免各级之间信号的相互影响；前级放大模块还能对耦合器耦合出的正反向功率实施功率检测以进行调节，整个功率放大器链路构成具有负反馈的闭合回路。

所述前级放大模块包括信号放大、衰减、增益均衡、正反向功率检测功能，还含有预失真线性化器、自动电平控制(ALC)功能。

所述驱动功率放大器模块内也包含有位于12路径向波导功率分配器与12路径向波导功率合成器之间的末级功率放大器模块。

所述的功率分配器和功率合成器为12路径向波导功率分配器与12路径向波导功率合成器，它是空间功率分配与合成技术的一种实现形式，其内部含有波导模的转换结构。

所述的末级功率放大器模块是一种内部含有两个波导魔T结构和基于GaAs为材料的8个微波功率放大芯片TGA4046。该模块是一个有内部MMIC实现射频信号放大的功率放大器12W模块。