一種前級功放的改進設計

楊晶晶　周蓓　張紅英

摘要：發射機前級功放是發射機的驅動級，其性能的優劣直接關系到發射機的成敗。本文基于柔性降級技術的思想，針對現有的前級功放存在的主要問題提出了一種改進設計方案，從電路設計和結構設計兩個方面對前級功放進行了改進，并得到了一種性能優良的前級功放，不僅實現了產品小型化，同時降低了調試量，提高了前級功放的可靠性，并大大縮短了調試周期。

關鍵詞：前級功放 單向多級推動式 組合分布式 柔性降級

中圖分類號：TN72 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0164-01

發射機前級功放是發射機速調管的驅動級，由功率放大器和脈沖控制電路以及殼體等組成，接收饋入的發射信號，放大后，經隔離器輸出，提供合適的功率給速調管。具有功率放大、功率可調和接收發射機控制信號，實現激勵功率開通和關斷的功能。

1 前級功放設計方法

前級功放主要包括微波射頻鏈路和電源控制兩部分，現行的前級功放微波射頻鏈路一般采用單向多級推動式。

單向多級推動式前級功放工作原理如下：射頻信號經過輸入隔離器，由多級放大電路放大，最后通過輸出隔離器輸出。各級間根據需要增加級間隔離器。輸入隔離器主要是為了改善輸入端的駐波，保護輸入端。級間隔離器實現功放前端和后端的隔離。輸出隔離器能提高功放抗失配能力，有效保護功率管。耦合檢波電路將耦合所得信號線性檢波為直流電平，經運放驅動放大后為整機提供實時輸出功率檢測。

2 前級功放設計改進

2.1 微波鏈路設計方法改進

2.1.1 改進原因

原前級功放的微波鏈路為單向多級推動式，組成框圖如圖1所示。該前級功放存在諸多局限性：受限于微波器件的性能，輸出功率有限；電源電路集中供電，尤其是后幾級為熱耗集中區，容易產生單點失效，可靠性不高；連續工作時由于散熱差，輸出功率不穩定，長期工作可靠性較低；產品的體積比較大，無法實現小型化。

2.1.2改進方法

基于柔性降級技術的思想，我們摒棄了在功率放大設計一直采用的傳統式鏈路式的放大策略，充分考慮電源、功率合成和散熱可靠性問題，采用允許性能退化的并聯通道設計，即組合式固態放大器技術，從而在提升總功率的同時，保證系統可靠性。

新前級功放的微波鏈路中采用了高效率功率合成技術?？纱笾路譃槿糠郑候寗庸Ψ蛛娐?、發射組件（簡稱T組件）、功率合成器。改進后的微波鏈路組成框圖如圖2所示。如圖2所示，輸入的微波信號經過驅動放大器放大，輸入功分器再提供給兩個T組件，經過T組件功分放大后，分別輸出兩路功率信號。輸入端采用一分二的功分器連接到T組件，合成輸出端采用四合一的合成器來完成四路輸出功率的合成。

采用T組件進行合成，降低單模塊的功率輸出，連續工作時由于散熱好，輸出功率穩定，長期工作可靠性較高。同時，改進的前級功放采用單元分布式電源，在各級均實現單元分布式供電，包括末級小單元的電源單獨控制和組合級或模塊級的單獨二次電源DC-DC轉換等，通過這種故障隔離技術，保證了單個組件的電源出現問題時，不會影響其他組件的正常工作，進而實現單元失效時低性能惡化。

2.2 結構設計改進

2.2.1 改進原因

在原前級功放中結構腔體分隔不科學，見圖3，該結構的各級放大器間雖有隔離器，但級間未加隔離墻，不能完全避免各級間影響，微帶電路間會產生互耦、串擾、自激輻射等問題，部分電路發生故障，則產品失效；電源布線方式存在狹隘性，通過結構墻體打孔并跨過信號走線容易帶來輻射干擾和傳導干擾，電磁兼容性差。

2.2.2改進方法

前級功放在T組件的設計、制造、電訊與結構的接口和物理尺寸上統一設計，做到維修簡單、同一品種的組件可以互換；電源板放置在盒體反面，采用電連接器對T組件進行分布式供電，通過穿心電容穿墻對驅放進行供電，可避免跨信號走線帶來的干擾，并降低饋線損耗，提高系統效率；放大器與功分器之間增加物理隔斷，隔斷了信號的串擾，提高可靠性。更改后結構如圖4所示。

3 效果驗證

對前級功放采取了改進設計后，前級功放的性能測試滿足指標要求，我們對改進后的前級功放進行了老練試驗，在經過老練試驗后，前級功放工作正常未出現性能惡化的問題。模塊化的設計不僅實現了產品小型化，同時降低了調試量，大大縮短了調試周期。

4 結語

該兩項設計改進在實際產品上已經得到應用，并且經過各項試驗，得到結果滿足各項要求。

參考文獻

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