U段寬帶功率放大器設(shè)計(jì)

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2022-03-08

    包括輸入功分網(wǎng)絡(luò)、輸入人工傳輸線、第二輸入人工傳輸線、高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)、第二高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)、第三高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)、第四高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)、漏極偏置及負(fù)載網(wǎng)絡(luò)以及輸出二維人工傳輸線網(wǎng)絡(luò);輸入功分網(wǎng)絡(luò)的輸入端為整個(gè)二路分布式高增益寬帶功率放大器的輸入端,其輸出端與輸入人工傳輸線的輸入端連接,其第二輸出端與第二輸入人工傳輸線的輸入端連接;輸入人工傳輸線的、第二輸出端分別與高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)和第二高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接,第二輸入人工傳輸線的、第二輸出端分別與第三高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)和第四高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接;高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)、第二高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)、第三高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)和第四高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)的輸出端,分別與輸出二維人工傳輸線網(wǎng)絡(luò)的、第二、第三、第四輸入端連接;漏極偏置及負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的輸出端與輸出二維人工傳輸線網(wǎng)絡(luò)的第五輸入端連接;輸出二維人工傳輸線網(wǎng)絡(luò)的輸出端為整個(gè)二路分布式高增益寬帶功率放大器的輸出端。寬帶放大器的匹配電路設(shè)計(jì)方法也與窄帶放大器不一樣。U段寬帶功率放大器設(shè)計(jì)

    使網(wǎng)絡(luò)匹配端面直接到管芯電流源端面而不是輸出寄生端面,輸出端直接匹配到50歐姆,避免了中間過(guò)渡阻抗匹配。所以整個(gè)輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)在兩種模式下,每一路的帶寬拓展、損耗降低、匹配比較好,進(jìn)而提高整個(gè)放大器的帶寬和效率。3、本發(fā)明的寬帶可重構(gòu)功率放大器采用高功率密度、高耐壓的,具有面積小、集成度高、大功率高效率、低功率高線性、可靠性高等特點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1為根據(jù)本發(fā)明推薦實(shí)施例的寬帶可重構(gòu)功率放大器的原理框圖;圖2為根據(jù)本發(fā)明推薦實(shí)施例的寬帶可重構(gòu)功率放大器的寬帶大功率模式原理框圖;圖3為根據(jù)本發(fā)明推薦實(shí)施例的寬帶可重構(gòu)功率放大器的超寬帶低功率線性放大模式原理框圖;圖4為根據(jù)本發(fā)明推薦實(shí)施例的寬帶可重構(gòu)功率放大器中輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊的電路原理圖;圖5為根據(jù)本發(fā)明推薦實(shí)施例的寬帶可重構(gòu)功率放大器中輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊重構(gòu)為大功率輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的等效電路圖;圖6為根據(jù)本發(fā)明推薦實(shí)施例的寬帶可重構(gòu)功率放大器中輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊重構(gòu)為低功率輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的等效電路圖;圖7為根據(jù)本發(fā)明推薦實(shí)施例的寬帶可重構(gòu)功率放大器中輸入可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊的電路原理圖。四川大功率寬帶功率放大器研發(fā)在通信系統(tǒng)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)的應(yīng)用中,對(duì)寬帶低噪聲和功率放大器的性能指標(biāo)有特殊要求。

    分別與輸出二維人工傳輸線網(wǎng)絡(luò)的、第二、第三、第四輸入端連接;漏極偏置及負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的輸出端與輸出二維人工傳輸線網(wǎng)絡(luò)的第五輸入端連接;輸出二維人工傳輸線網(wǎng)絡(luò)的輸出端為整個(gè)二路分布式高增益寬帶功率放大器的輸出端。如圖2所示,輸入功分網(wǎng)絡(luò)輸入端連接微帶線tl1,微帶線tl1的另一端連接微帶線tl2和微帶線tl3,微帶線tl2的另一端連接輸入功分網(wǎng)絡(luò)的輸出端,微帶線tl3的另一端連接輸入功分網(wǎng)絡(luò)的第二輸出端。輸入人工傳輸線和第二輸入人工傳輸線組成輸入功分網(wǎng)絡(luò),其中第j輸入人工傳輸線的輸入端連接微帶線tloj,微帶線tloj的另一端連接第j輸入人工傳輸線的輸出端和微帶線tlpj,微帶線tlpj的另一端連接第j輸入人工傳輸線的第二輸出端和微帶線tlqj,微帶線tlqj的另一端連接電阻rgj,電阻rgj的另一端連接微帶線tlgj,微帶線tlgj的另一端連接接地電容cgj,其中j=1、2,微帶線tlg1的和接地電容cg1的連接節(jié)點(diǎn)還連接偏置電壓vg。高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)、第二高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)、第三高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)和第四高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)組成四個(gè)放大網(wǎng)絡(luò),其中第j高增益三堆疊自適應(yīng)放大網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接電感l(wèi)pj,電感l(wèi)pj的另一端連接接地電容cpj和電感l(wèi)oj。

    放大器放大信號(hào)與信號(hào)的頻率有很大關(guān)系,如果頻率太高或者太低,運(yùn)放對(duì)信號(hào)放大時(shí)會(huì)有很大的失真,每個(gè)運(yùn)放只能放大特定頻率寬度的信號(hào),比如從f1到f2頻率之間的信號(hào),那么f2-f1的大小就是該運(yùn)放的帶寬。而寬帶功率放大器指的是,帶寬很寬的運(yùn)放,也就是頻率很小或者很大的信號(hào)都能完美地進(jìn)行放大。寬帶功率放大器的應(yīng)用目前開(kāi)始從向民用擴(kuò)展,現(xiàn)在在無(wú)線通信、ITS通信技術(shù)、移動(dòng)電話、直播衛(wèi)星接收(DBS)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)及毫米波自動(dòng)防撞系統(tǒng)等領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景,同樣在光傳輸系統(tǒng)中,寬帶也占有很重要的地位。在無(wú)線通信、電子戰(zhàn)、電磁兼容測(cè)試和科學(xué)研究等領(lǐng)域,對(duì)射頻和微波寬帶放大器有極大需求,且這些領(lǐng)域?qū)拵Х糯笃饕蟾鞑幌嗤?,特別是在通信系統(tǒng)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)的應(yīng)用中,對(duì)寬帶低噪聲和功率放大器的性能指標(biāo)有特殊要求。在設(shè)計(jì)上傳統(tǒng)窄帶放大器的端口匹配,一般是按照低噪聲或者共扼匹配來(lái)設(shè)計(jì)的,以此獲得低噪聲放大器或者比較大的輸出功率。但是,在寬帶的條件下,輸入/輸出阻抗變化是比較大的,此時(shí)如果還使用共扼匹配的概念是不合適的。正因?yàn)檫@樣,寬帶放大器的匹配電路設(shè)計(jì)方法也與窄帶放大器不一樣。 而寬帶功率放大器指的是,帶寬很寬的運(yùn)放,也就是頻率很小或者很大的信號(hào)都能完美地進(jìn)行放大。

    其可重構(gòu)性通過(guò)以下詳細(xì)方式實(shí)現(xiàn):各模塊中hemt器件柵極施加高電壓時(shí)導(dǎo)通,低電壓時(shí)截止。當(dāng)需要工作在寬帶大功率模式時(shí),超寬帶低功率放大器模塊300偏置掉電,寬帶大功率放大器模塊200偏置上電,同時(shí)第三場(chǎng)效應(yīng)管f3截止、第四場(chǎng)效應(yīng)管f4導(dǎo)通,輸入可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊100重構(gòu)為大功率輸入匹配網(wǎng)絡(luò)101,同時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管f1截止、第二場(chǎng)效應(yīng)管f2導(dǎo)通,輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊400重構(gòu)為大功率輸出匹配網(wǎng)絡(luò)401,信號(hào)由外部射頻輸入端rf_in輸入到輸入可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊100進(jìn)入寬帶大功率放大器模塊200放大后,由輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊400到射頻輸出端rf_out輸出,從而整個(gè)放大器工作在寬帶大功率模式。當(dāng)需要工作在超寬帶低功率線性放大模式時(shí),超寬帶低功率放大器模塊300偏置上電,寬帶大功率放大器模塊200偏置掉電,同時(shí)第四場(chǎng)效應(yīng)管f4截止、第三場(chǎng)效應(yīng)管f3導(dǎo)通,輸入可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊100重構(gòu)為低功率輸入匹配網(wǎng)絡(luò)102,同時(shí)第二場(chǎng)效應(yīng)管f2截止、場(chǎng)效應(yīng)管f1導(dǎo)通,輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊400重構(gòu)為低功率輸出匹配網(wǎng)絡(luò)402。信號(hào)由外部射頻輸入端rf_in輸入到輸入可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊100進(jìn)入超寬帶低功率放大器模塊300放大后,由輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊400到射頻輸出端rf_out輸出。用 于射頻功放輸出;發(fā)射機(jī)的輸出功率檢測(cè);射頻測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè);發(fā)射機(jī)到天線端的反射功率檢測(cè)等。U段寬帶功率放大器設(shè)計(jì)

為通信、對(duì)抗、雷達(dá)、導(dǎo)航、壓制對(duì)抗等設(shè)備 / 系統(tǒng)提供配套,多項(xiàng)產(chǎn)品填補(bǔ)國(guó)內(nèi)。U段寬帶功率放大器設(shè)計(jì)

    本發(fā)明還提供了一種雷達(dá)系統(tǒng),包括如前所述的寬帶可重構(gòu)功率放大器,用于對(duì)雷達(dá)掃描信號(hào)和通信信號(hào)進(jìn)行功率放大后發(fā)送。這里雷達(dá)系統(tǒng)可以為有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng),為集成雷達(dá)探測(cè)與通信一體化的新型多功能雷達(dá)。該雷達(dá)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)中包括微波t/r組件,而該微波t/r組件可以采用如前所述的寬帶可重構(gòu)功率放大器,雷達(dá)掃描信號(hào)和通信信號(hào)均經(jīng)過(guò)該寬帶可重構(gòu)功率放大器進(jìn)行功率放大后進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。該寬帶可重構(gòu)功率放大器通過(guò)前述外部射頻輸入端rf_in接收雷達(dá)掃描信號(hào)時(shí),供電控制模塊控制切換至寬帶大功率模式工作,并通過(guò)前述射頻輸出端rf_out輸出功率放大后的雷達(dá)掃描信號(hào)。寬帶可重構(gòu)功率放大器通過(guò)前述外部射頻輸入端rf_in接收通信信號(hào)時(shí),供電控制模塊控制切換至超寬帶低功率線性放大模式工作,并通過(guò)前述射頻輸出端rf_out輸出功率放大后的通信信號(hào)。綜上所述,本發(fā)明提供了一種可重構(gòu)的輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法,利用并聯(lián)hemt器件導(dǎo)通時(shí)等效為并聯(lián)電容和截止時(shí)等效為到地電阻的模型特性,將并聯(lián)hemt器件融合為寬帶可重構(gòu)濾波器匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分,使得輸入、輸出可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)模塊既具備傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)模式切換功能,又具備電路匹配功能。U段寬帶功率放大器設(shè)計(jì)

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