一種s波段測波雷達(dá)功率放大器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微波多普勒雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種S波段測波雷達(dá)功率放大器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微波多普勒測波雷達(dá)是一種基于多普勒原理，通過連續(xù)測量各方向水質(zhì)點(diǎn)的軌道速度和回波強(qiáng)度，利用線性海浪理論獲取海浪譜及海浪參數(shù)的新型雷達(dá)。雷達(dá)的測量精度高、天線體積小、環(huán)境干擾少，易于實(shí)現(xiàn)海浪的全天候?qū)崟r測量。同時，微波多普勒測波雷達(dá)具有較高的分辨率，能準(zhǔn)確反映海面的細(xì)節(jié)信息，對海洋環(huán)境觀測、海洋調(diào)查及海洋科學(xué)研究有著重要價值，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]因此，許多國家都在積極發(fā)展著微波多普勒雷達(dá)海浪測量技術(shù)，并將其作為海洋觀測體系中的重要組成部分。然而，用于海洋環(huán)境監(jiān)測S波段測波雷達(dá)的功率放大器，是該類型雷達(dá)硬件設(shè)計(jì)過程中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。一般情況下，根據(jù)輸入信號和輸出信號的不同來分類，功率放大器可分為A類、B類、AB類、C類、D類以及E類等等。給功放管加以不同的偏置條件，可使功率放大器工作于不同的狀態(tài)，再通過改變輸出、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，便可以使放大器的功率、效率等指標(biāo)滿足系統(tǒng)的需要。其中，A類放大器是最基本的一類線性放大器，其線性度較好，瞬態(tài)失真和交替失真較小，且電路簡單，調(diào)試方便，一般應(yīng)用于寬帶功放，其缺點(diǎn)主要是效率較低，晶體管功耗大;B類放大器一般采用雙管互補(bǔ)推挽來工作，工作效率相比于A類放大器而言有了明顯的提高，一般應(yīng)用于寬帶功放，然而缺點(diǎn)主要是交越失真比較大;對于A類和B類功率放大器而言，當(dāng)功放管臨近截止工作狀態(tài)的時候都會進(jìn)入非線性工作區(qū)，而此時B類功放就會出現(xiàn)交越失真，嚴(yán)重影響電路性能，因此為了減少B類功放的交越失真程度，一般會適當(dāng)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，增加靜態(tài)工作電流，此時功放便過渡到了AB類的狀態(tài)，該類放大器的優(yōu)點(diǎn)是它同時具備了A類功放和B類功放的優(yōu)點(diǎn)，且克服了A類工作模式下的低效率和B類工作模式下的大失真度的缺點(diǎn)，但其仍然存在效率不高的問題，有著無法突破的瓶頸;C類功放在一個周期內(nèi)的導(dǎo)通時間更短，其漏極電流為周期性脈沖，屬于非線性功率放大器范疇，對于該類功放而言，導(dǎo)通角依次減小，理想最高效率卻依次提高，為了得到高效率要以減少導(dǎo)通角為代價，帶來的直接結(jié)果就是射頻功放增益的降低，因此如何處理這類問題是需要研究的難點(diǎn);D類功放屬于開關(guān)類功率放大器，采用雙管推挽的形式，效率高，體積小，失真度很低，且便于調(diào)試，但存在的問題主要是在較高的頻段，寄生參數(shù)的影響比較大，使得電壓和電流的波形產(chǎn)生失真，從而產(chǎn)生了管耗，降低了效率;E類功放也是屬于開關(guān)類，但采取的是單管工作方式，避免開關(guān)延遲產(chǎn)生電壓電流重疊產(chǎn)生功耗，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于該功放的特定的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，這個特定的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)需要使功率晶體管漏極電壓和漏極電流交錯開來，盡可能的降低損耗，該類功放雖然具有很高的理論效率，但是仍然受到電路寄生參數(shù)以及晶體管本身的漏極輸出電容的非理想因素影響。因此，如何提高功放的效率指標(biāo)成為雷達(dá)工程應(yīng)用中的一個非常重要的課題。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種S波段測波雷達(dá)功率放大器裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種S波段測波雷達(dá)功率放大器裝置，包括一個Π型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)、一個前置放大器、一個小信號開關(guān)、一個限幅器、一個功率放大器、一個定向耦合器和一個功率檢測器；
[0007]所述Π型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)、前置放大器、小信號開關(guān)、限幅器、功率放大器和定向耦合器依次相連;所述定向耦合器分二路輸出，其中所述耦合器的輸出端直接輸出給測波雷達(dá)的發(fā)射天線，所述耦合器的耦合端與功率檢測器的輸入端相連，所述功率檢測器的輸出端與外部AD轉(zhuǎn)換電路連接，供實(shí)時檢測發(fā)射功率用。
[0008]其中，所述小信號開關(guān)和功率放大器受發(fā)射脈沖TP的控制，當(dāng)發(fā)射脈沖TP為高電平時，所述小信號開關(guān)導(dǎo)通，且所述功率放大器處于放大狀態(tài)，能正常工作；當(dāng)發(fā)射脈沖TP為低電平時，所述小信號開關(guān)截止，激勵信號不能送到所述功率放大器，且所述功率放大器處于截至狀態(tài)，不能放大，測波雷達(dá)處于接收狀態(tài)。
[0009]其中，所述前置放大器采用GAL1-74+，增益224dB，噪聲系數(shù)<3，輸出3階截點(diǎn)235dBo
[0010]其中，所述小信號開關(guān)采用HMC849LP4CE，插損< ldB，隔離度2 55dB，開關(guān)時間<80ns，輸入三階截點(diǎn)2 52dBm，開關(guān)控制電平為TTL。
[0011]其中，所述限幅器采用RLM-33+，其工作頻率范圍30_3000MHz，插損< IdB，線性范圍的最大輸入功率< 5dBm，限幅范圍2-30dBm，此時輸出功率< 12dBm，恢復(fù)時間< 10ns。
[0012]其中，所述功率放大器采用L0204-37，其工作頻率為2000-4000MHz，飽和輸出功率為37(^111，1(^壓縮點(diǎn)為35.5 dBm，增益為35dB，工作電壓15V，開關(guān)控制脈沖電平為TTL，開關(guān)時間< 50nsο
[0013]其中，所述定向耦合器采用0H-T-2000-8000-30，其工作頻率為2000-8000MHz，插損< 0.5dB，承受功率< 50W，耦合度為30dB，耦合精度< ±IdB，方向性2 20dB。
[0014]其中，所述功率檢測器采用ZX47-40+，其工作頻率為10-8000MHZ，最大輸入功率<27(^111，在頻率1000-800(^!^內(nèi)，輸入動態(tài)范圍為-40?15(^111，對應(yīng)的輸出電壓為-0.5?2.1V0
[0015]其中，所述功率放大器裝置的輸入信號為S波段測波雷達(dá)頻率合成器所產(chǎn)生的射頻信號RF，射頻信號RF為線性調(diào)頻中斷連續(xù)波信號FMICW，頻率為2.75-2.95GHz，功率為OdBm ；
[0016]當(dāng)發(fā)射脈沖TP為高電平時，所述功率放大器裝置將對該輸入信號放大、濾波，調(diào)整所述Π型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)使所述功率放大器裝置輸出功率為37dBm線性調(diào)頻中斷連續(xù)波信號給發(fā)射天線，此時所述功率檢測器的輸出端輸出該時刻輸出功率對應(yīng)的電壓值；
[0017]當(dāng)發(fā)射脈沖TP為低電平時，所述功率放大器裝置將通過所述小信號開關(guān)關(guān)斷、功率放大器截止使得給發(fā)射天線的信號功率極小，從而減小測波雷達(dá)接收回波信號的影響，實(shí)現(xiàn)收發(fā)共站，此時所述功率檢測器的輸出端將輸出噪聲所對應(yīng)的電壓值。
[0018]其中，所述測波雷達(dá)的接收機(jī)采用的是+5V和+28V供電。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0020]1、本實(shí)用新型適用于2750MHz到2950MHz頻率范圍內(nèi)的射頻信號功率放大；
[0021]2、本實(shí)用新型通過Π型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)整總增益，對功率放大器裝置中的元器件的不一致性要求不高，容易調(diào)試；
[0022]3、本實(shí)用新型采用TP脈沖控制小信號開關(guān)和功率放大器，相當(dāng)于2級收發(fā)開關(guān)，抑制效果好；
[0023]4、本實(shí)用新型在功率放大器前增加一個限幅器，防止功率放大器輸入過大而引起功率放大器損壞，從而保護(hù)功率放大器，可靠性高；
[0024]5、本實(shí)用新型通過定向耦合器和功率檢測器，能夠?qū)崟r監(jiān)測發(fā)射信號的功率，隨時掌握系統(tǒng)工作狀態(tài)；
[0025]6、本實(shí)用新型接收機(jī)采用的是+5V和+28V供電，電源種類少。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型提供的一種S波段測波雷達(dá)功率放大器裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0028]如附圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種S波段測波雷達(dá)功率放大器裝置，包括一個Π型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)、一個前置放大器、一個小信號開關(guān)、一個限幅器、一個功率放大器、一個定向耦合器和一個功率檢測器。
[0029]本實(shí)例中的所述Π型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)、前置放大器、小信號開關(guān)、限幅器、功率放大器和定向耦合器依次相連。所述定向耦合器分二路輸出，其中所述耦合器的輸出端直接輸出給測波雷達(dá)的發(fā)射天線，所述耦合器的耦合端與功率檢測器的輸入端相連，所述功率檢測器的輸出端與外部AD轉(zhuǎn)換電路連接，供實(shí)時檢測發(fā)射功率用。
[0030]如圖1所示，本實(shí)例中的所述小信號開關(guān)和功率放大器受發(fā)射脈沖TP的控制。當(dāng)發(fā)射脈沖TP為高電平時，