一種微波無源合成放大系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種涉及微波放大器及擴頻通信技術(shù)領域，特別涉及一種微波無源合成放大系統(tǒng)及方法。利用周期信號的可疊加特性，發(fā)明了一種能夠合成周期信號進行放大而無需直流偏置電路的放大器，包括：輸入端口、功率合成器、單刀雙擲開關、延時電路、輸出端口；避免了傳統(tǒng)放大器一樣使用有源器件，減少了直流功耗和熱損耗，無需額外散熱設計，簡化了電路結(jié)構(gòu)，在保證高精度的情況下，實現(xiàn)了周期信號的無失真合成，輸出非連續(xù)的放大信號，控制放大幅度方便。
【專利說明】
一種微波無源合成放大系統(tǒng)及方法
技術(shù)領域
[0001]
本發(fā)明涉及一種涉及微波放大器及擴頻通信技術(shù)領域，特別涉及一種微波無源合成放大系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻與微波放大器作為無線通信或雷達系統(tǒng)中最重要的模塊，對于整個系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。傳統(tǒng)放大器為有源晶體管或者電子管放大器，直流偏置電路對其放大性能和指標有著重要作用，但是會消耗直流功率，帶來熱損耗，增加電路的復雜程度，而且在高頻工作時還會對電路造成一定的干擾。因此，利用周期信號的可疊加特性，開發(fā)一種能夠合成周期信號進行放大而無需直流偏置電路的放大系統(tǒng)和方法，對于簡化電路、提高電路性能有著非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種為了實現(xiàn)無需直流偏置電路放大合成周期信號的系統(tǒng)及方法。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種微波無源合成放大器系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊:輸入端口:傳輸周期信號到功率合成器;功率合成器:將周期信號與延時電路輸出的延時信號進行功率合成并輸出合成信號到開關模塊;單刀雙擲開關:根據(jù)控制信號將合成信號輸出到延時電路或輸出端口 ；延時電路:將合成信號轉(zhuǎn)換為無失真或類無失真的延時信號;輸出端口:通過負載輸出滿足的非連續(xù)周期的合成信號
進一步的，所述模塊間的連接采用微帶線連接，有效地降低導線對信號的延遲作用，滿足信號的合成需求。
[0004]進一步的，所述延時電路采用3dB分支電橋，3dB分支電橋的輸入端作為延時電路輸入端，其隔離端作為延時電路輸出端，其直通端口和耦合端口短路到地，可以通過直通端和耦合端短路到地產(chǎn)生的信號反射增加信號傳播路徑長度，，避免傳統(tǒng)使用傳輸線延遲導致的傳輸線長度過長的問題，同時隔離端幾乎沒有信號輸出，由于終端短路，信號從短路端反射回來進行合成，由于V2相差的存在，反射信號不是回到輸入端口，而是合成到隔離端，電磁信號在整個路徑中傳播產(chǎn)生延時，相對于只用傳輸線的電長度產(chǎn)生延時，此結(jié)構(gòu)長度縮短了一半，有利于提高放大器效率，便于系統(tǒng)集成。
[0005]進一步的，所述功率合成器使用威爾金森功分器，威爾金森功分器反向接入系統(tǒng)作為功率合成器使用，避免了使用合路器帶寬過小的問題。
[0006]—種微波無源合成放大方法，輸入的周期信號延時為延時信號后再與周期信號合成為放大后的合成信號，通過控制信號控制合成時間和合成信號的輸出時間，控制信號為方波信號。
[0007]進一步的，控制信號一個周期內(nèi)合成時間為延時時間的N倍，N為正整數(shù)，所述輸出時間等于延時時間。
[0008]進一步的，周期信號與延遲信號為相位相同的同相信號，以保證信號同相疊加，合成后的信號幅度增大，實現(xiàn)功率完美合成。
[0009]本發(fā)明中，系統(tǒng)在初始時，單刀雙擲開關在控制信號控制下，單刀雙擲開關連接到延遲電路，周期信號經(jīng)功率合成器第一輸入端和延遲電路后再輸入到功率合成器的第二輸入端，功率合成器將延遲后的信號與輸入端口的周期信號進行合成，合成時間為延遲電路的延遲時間的N倍，N為正整數(shù)，使得功率合成器同相疊加，實現(xiàn)功率合成，調(diào)整N控制合成時間可以實現(xiàn)重復合成，控制放大倍數(shù);合成時間結(jié)束后，控制信號切換電平，進入輸出時間，單刀雙擲開關切換連接到輸出端口，通過輸出負載將功率合成器的輸出信號直接輸出為合成信號；輸出時間等于延遲時間，保證合成信號輸出的完整性。重復上述過程，得到放大后的非連續(xù)周期信號。
[0010]綜上所述，本發(fā)明避免了傳統(tǒng)放大器一樣使用有源器件，減少了直流功耗和熱損耗，簡化了電路結(jié)構(gòu)，在保證高精度的情況下，實現(xiàn)了周期信號的無失真合成，輸出非連續(xù)的放大信號，控制放大幅度方便。
[0011]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的實施例圖；
圖3為本發(fā)明的實施例功率合成結(jié)果；
圖4為本發(fā)明的實施例延遲結(jié)果；
圖5為本發(fā)明的實施例整體結(jié)果。
[0012]圖中標記:I為周期信號源，2為功率合成器，3為單刀雙擲開關，4為控制信號源，5為輸出負載，6為延遲電路。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合試驗例及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
實施例
[0014]如圖2所述，以一個中心頻率為10GHz，使用的傳輸線為微帶線，基板為rogerS5880的微波無源合成放大器為例來詳細闡述本發(fā)明的技術(shù)方案:
該放大器結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，初始狀態(tài)下，連接功率合成器2輸出端口的單刀雙擲開關3是打到延遲電路6這里的，此時可以視為功率合成器2與延遲電路6相連接，開關的另一端口與輸出負載5相連接。信號從周期信號源I產(chǎn)生，從功率合成器2的一個輸入端口輸入，經(jīng)過功率合成器2到達延遲電路6，再經(jīng)過延遲電路6到達功率合成器2的另一輸入端口，此時功率合成器2兩個端口都有信號輸入，通過控制整個回路的延遲時間為信號周期的整數(shù)倍來使功率合成器兩輸入端的信號同相疊加，從而實現(xiàn)功率合成。由于單刀雙擲開關3是由控制信號源4控制的，當達到一定的合成次數(shù)過后，控制信號改變電平，使開關打到輸出負載5上，從而將放大后的信號輸出到輸出負載5上，再經(jīng)過一個回路延遲的時間即輸出時間，放大的信號已經(jīng)全部輸出，此時再次改變控制信號的電平，使開關回到原來的位置，連接延遲電路6和功率合成器2的輸出端。在這個過程中，將多個周期的信號疊加到一個一個周期上，實現(xiàn)了放大。周而復始，得到放大的非連續(xù)周期信號。
[0015]圖3為功率合成器的信號合成圖形，m2為輸入信號的幅度值，ml為合成后的信號幅度值，通過計算可以看到信號基本為無損合成。
[0016]圖4為延遲電路的信號延遲圖，從圖中可以看到，輸出信號相對于輸入信號經(jīng)過了一定的延時，延遲時間約為Ins左右，在輸出信號的前端，波形有略微失真，當整體延時較長時可以忽略。
[0017]圖5為整體結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果，仿真中使用的輸入信號為1GHz正弦波，方波控制信號周期為12.9ns，環(huán)路延時為4.3ns，總共合成三次，合成效率約為65%，幅度放大倍數(shù)約為1.4，還可以看到，原本連續(xù)的信號變成了經(jīng)過放大的脈沖調(diào)制信號。
【主權(quán)項】
1.一種微波無源合成放大系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊: 輸入端口:傳輸周期信號到功率合成器； 功率合成器:將周期信號與延時電路輸出的延時信號進行功率合成并輸出合成信號到開關t吳塊； 單刀雙擲開關:根據(jù)控制信號將合成信號輸出到延時電路或輸出端口； 延時電路:將合成信號轉(zhuǎn)換為無失真或類無失真的延時信號； 輸出端口:通過負載輸出滿足的非連續(xù)周期的合成信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波無源合成放大系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊間的連接采用微帶線連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波無源合成放大系統(tǒng)，其特征在于，所述延時電路采用3dB分支電橋，3dB分支電橋的輸入端作為延時電路輸入端，其隔離端作為延時電路輸出端，其直通端口和耦合端口短路到地。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波無源合成放大系統(tǒng)，其特征在于，所述功率合成器使用威爾金森功分器，威爾金森功分器反向接入系統(tǒng)作為功率合成器使用。5.—種微波無源合成放大方法，其特征在于，輸入的周期信號延時為延時信號后與周期信號合成為放大后的合成信號，通過控制信號控制合成時間和合成信號的輸出時間，控制信號為方波信號。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微波無源合成放大方法，其特征在于，所述控制信號一個周期內(nèi)合成時間為延時時間的N倍，其中N為正整數(shù)，所述輸出時間等于延時時間。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微波無源合成放大方法，其特征在于，所述周期信號與延時信號為相位相同的同相信號。
【文檔編號】H03F3/20GK105958954SQ201610205131
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】喻夢霞, 張森林, 李桂萍, 徐軍, 邵維
【申請人】電子科技大學