卫 明，王姜铂（我国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江 嘉兴 314033）
摘 要：介绍了一款UHF波段脉冲功率扩大器的规划办法，要点介绍了该功放的首要技能目标、组成框图、分配组成电路规划及操控检测维护电路的规划。运用ADS软件对两路功率组成分配器以及四路功率组成分配器进行仿真，之后对功放单机进行测验，测验内容包含输出功率、功率、前后沿、顶降。测验成果表明：在380MHz~450 MHz的频率范围内输出功率大于5 kW，增益大于64 dB。
关键词：脉冲功率扩大器；分配组成电路；操控检测维护电路
0 导言
固态发射机具有高可靠性、长寿命、易维护性等长处，越来越遭到雷达整体和很多用户的喜爱。我国自20世纪70年代开端全固态雷达发射机的研发 [1] ，现在固态发射机现已趋于老练。
本文研发了一种作业于UHF波段的大功率固态脉冲功率扩大器，文中描绘功放的组成、分配组成器规划及操控检测维护电路规划，终究给出测验数据。
功放的首要技能目标和组成首要技能目标：
作业频段：380 MHz ~ 450 MHz；
输出功率：≥5 000 W；
最大作业比：10%；
脉冲前后沿：≤0.1 μs；
顶降：不大于0.5 dB；
脉冲宽度：0.1μs~1ms；
功率：≥30%。
1 固态功放规划
1.1 功放组成
功放的组成框图如图1，由一台前级功放和两台3 500 W末级功放组成。输入RF信号经脉冲维护器、30W前级模块、300 W推进级模块及带通滤波器后分为两路，别离送到两个相同的3 500 W末级功放，两路末级信号由两路组成器进行组成，经定向耦合器、环形器输出至天线。操控电路用于监测脉宽和占空比，以防止脉宽过大或占空比太高导致功率晶体管损坏。当功放呈现各种毛病时（如过热、功率管损坏、占空比过大等），脉冲维护器断开，防止后续扩大器材的损坏，一起在面板上指示毛病状况，并将毛病信号上报。
前级功放由脉冲维护器、30 W前级、300 W推进级、带通滤波器、二路分配器/组成器、定向耦合器、环形器、衰减器、操控维护电路、DC/DC电源模块等组成。DC/DC电源模块选用的是输出电压可调的模块，担任给30 W前级、300 W推进级供电，依据调试状况，调整DC/DC电源模块的输出电压来调整前级功放的输出功率，使输出功率既能满足全温度范围内的两个末级功放的需求，又不会对末级功放的功率管发生过冲。
3500 W末级功放由8个700 W功放模块、二路分配/组成器和四路分配/组成器组成的八路分配/组成器、储能电路和维护电路等组成。700 W功放模块是比较老练的模块，在此文中就不再胪陈。
1.2 分配组成电路规划
功放里首要运用的分配组成电路有两种，别离是同相二路分配/组成器和四路同相分配/组成器。四路分配/组成器都由魔T [2] 组成的原理如图2。假如作为分配器运用，端口1为输入端，端口2、3、4、5为输出端，假如作为组成器运用，端口2、3、4、5为输入端，端口1为输出端。实测插损小于0.4 dB，阻隔度大于20 dB。
二路分配/组成器组成如图26。假如作为分配器运用，端口1为输入端，端口2、3为输出端，假如作为组成器运用，端口2、3为输入端，端口1为输出端。实测插损小于0.4 dB，阻隔度大于15dB。
1.3 操控检测维护电路规划
为了操控发热量，防止管子烧坏，有必要对信号的脉宽和占空比进行检测。因此在30W前级功放模块前连接了一个可控的低功率射频开关，开关的闭合与翻开受控于以下几个信号。
①过脉宽/过占空比报警信号；
②驻波报警信号；
③TTL调制信号。
其操控原理如图4所示。各操控信号别离有专门对应的电路发生，经过一个与门输出TTL操控信号操控射频开关。当各路与 门输入都是高电平，TTL操控信号高电平，SPDT开关闭合到射频扩大器链路上；只需各路操控信号中有一路呈现低电平，TTL操控信号为低电平，射频开关闭合到50欧姆吸收电阻上，断开射频扩大器链路。
功率检测和维护电路分为前向功率检测和反向功率检测，完成了驻波报警功用和输出功率显现功用。其原理如图5所示，功放运用的耦合器为单定向耦合器，只耦合出一部分前向功率。耦合器的输出功率经过环形器，环形器的阻隔端输出的是负载反射功率，经过一个衰减器再进行检波。正反向功率检波后别离进行功率检测，输出对应的峰值电压。经过ADC模数转化，然后交由单片机进行数字处理，处理的成果一路作为输出到显现屏，能够显现峰值功率，驻波等信息。一路发生TTL驻波报警信号送到功放的输入端SPDT射频开关，当报警信号为低电平，表明驻波过大，则断开输入端的射频开关，起到驻波维护的意图。
前向功率检测和反向功率检测的办法彻底相同，都是使用采样坚持电路的原理。其原理如0所示，采样坚持器在TTL操控信号的效果下，当输入有脉冲包络的时分，输出盯梢输入的改变。当输入脉冲包络消失的时分，输出仍然能够坚持脉冲包络的电压起伏。因为这儿的检波器是选用功率检波，即检波器输出的脉冲包络电压值正比于输入的射频脉冲功率值，所以采样坚持器的输出电压起伏即代表正向或反向的脉冲峰值功率。采样坚持器的TTL操控信号直接由检波包络经过整形电路来发生。
这儿选用集成电路采样坚持器。AD781/AD783，能够满足采样安稳时刻小于最短的脉冲宽度0.1 μs的要求，一起它们的电压下降速率大约是0.01 μV/μs，能够长时刻对电压进行坚持。
2 5 kW功放单机的测验成果
把前级功放和两个末级功放级联，经过精心调试，终究测验取得了满足的成果。过占空比、过脉宽，大驻波维护功用均正常。在脉宽1 ms，周期10 ms，功放输入电平3 dBm的状况下，测验数据如图，输出功率大于5 kW，功率大于32%。前后沿、顶降测验数据如表1，均满足要求。
3 定论
UHF波段5 kW脉冲功率扩大器的研发包含脉冲维护器、多级功率扩大模块组成、储能及维护操控电路的规划，技能难度高，经过科学的目标分化和精细的核算与仿真，在0.1μs~1 ms的较宽脉宽内，完成了前后沿不大于0.1 μs，顶降不大于0.5 dB，功率输出大于5 kW，功率大于32%。各项性能目标到达预期的目标，该功放现已应用于某雷达模仿方舱中。
参考文献
[1] 袁孝康，王仕璠，朱俊达.微带功率晶体管扩大器.北京：人民邮电出版社，1982.
[2] 张纪纲.射频铁氧体宽带器材.北京：科学出版社，1986.
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第01期第52页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
