一种前级功放的改进设计

杨晶晶　周蓓　张红英

摘要：发射机前级功放是发射机的驱动级，其性能的优劣直接关系到发射机的成败。本文基于柔性降级技术的思想，针对现有的前级功放存在的主要问题提出了一种改进设计方案，从电路设计和结构设计两个方面对前级功放进行了改进，并得到了一种性能优良的前级功放，不仅实现了产品小型化，同时降低了调试量，提高了前级功放的可靠性，并大大缩短了调试周期。

关键词：前级功放 单向多级推动式 组合分布式 柔性降级

中图分类号：TN72 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0164-01

发射机前级功放是发射机速调管的驱动级，由功率放大器和脉冲控制电路以及壳体等组成，接收馈入的发射信号，放大后，经隔离器输出，提供合适的功率给速调管。具有功率放大、功率可调和接收发射机控制信号，实现激励功率开通和关断的功能。

1 前级功放设计方法

前级功放主要包括微波射频链路和电源控制两部分，现行的前级功放微波射频链路一般采用单向多级推动式。

单向多级推动式前级功放工作原理如下：射频信号经过输入隔离器，由多级放大电路放大，最后通过输出隔离器输出。各级间根据需要增加级间隔离器。输入隔离器主要是为了改善输入端的驻波，保护输入端。级间隔离器实现功放前端和后端的隔离。输出隔离器能提高功放抗失配能力，有效保护功率管。耦合检波电路将耦合所得信号线性检波为直流电平，经运放驱动放大后为整机提供实时输出功率检测。

2 前级功放设计改进

2.1 微波链路设计方法改进

2.1.1 改进原因

原前级功放的微波链路为单向多级推动式，组成框图如图1所示。该前级功放存在诸多局限性：受限于微波器件的性能，输出功率有限；电源电路集中供电，尤其是后几级为热耗集中区，容易产生单点失效，可靠性不高；连续工作时由于散热差，输出功率不稳定，长期工作可靠性较低；产品的体积比较大，无法实现小型化。

2.1.2改进方法

基于柔性降级技术的思想，我们摒弃了在功率放大设计一直采用的传统式链路式的放大策略，充分考虑电源、功率合成和散热可靠性问题，采用允许性能退化的并联通道设计，即组合式固态放大器技术，从而在提升总功率的同时，保证系统可靠性。

新前级功放的微波链路中采用了高效率功率合成技术。可大致分为三部分：驱动功分电路、发射组件（简称T组件）、功率合成器。改进后的微波链路组成框图如图2所示。如图2所示，输入的微波信号经过驱动放大器放大，输入功分器再提供给两个T组件，经过T组件功分放大后，分别输出两路功率信号。输入端采用一分二的功分器连接到T组件，合成输出端采用四合一的合成器来完成四路输出功率的合成。

采用T组件进行合成，降低单模块的功率输出，连续工作时由于散热好，输出功率稳定，长期工作可靠性较高。同时，改进的前级功放采用单元分布式电源，在各级均实现单元分布式供电，包括末级小单元的电源单独控制和组合级或模块级的单独二次电源DC-DC转换等，通过这种故障隔离技术，保证了单个组件的电源出现问题时，不会影响其他组件的正常工作，进而实现单元失效时低性能恶化。

2.2 结构设计改进

2.2.1 改进原因

在原前级功放中结构腔体分隔不科学，见图3，该结构的各级放大器间虽有隔离器，但级间未加隔离墙，不能完全避免各级间影响，微带电路间会产生互耦、串扰、自激辐射等问题，部分电路发生故障，则产品失效；电源布线方式存在狭隘性，通过结构墙体打孔并跨过信号走线容易带来辐射干扰和传导干扰，电磁兼容性差。

2.2.2改进方法

前级功放在T组件的设计、制造、电讯与结构的接口和物理尺寸上统一设计，做到维修简单、同一品种的组件可以互换；电源板放置在盒体反面，采用电连接器对T组件进行分布式供电，通过穿心电容穿墙对驱放进行供电，可避免跨信号走线带来的干扰，并降低馈线损耗，提高系统效率；放大器与功分器之间增加物理隔断，隔断了信号的串扰，提高可靠性。更改后结构如图4所示。

3 效果验证

对前级功放采取了改进设计后，前级功放的性能测试满足指标要求，我们对改进后的前级功放进行了老练试验，在经过老练试验后，前级功放工作正常未出现性能恶化的问题。模块化的设计不仅实现了产品小型化，同时降低了调试量，大大缩短了调试周期。

4 结语

该两项设计改进在实际产品上已经得到应用，并且经过各项试验，得到结果满足各项要求。

参考文献

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