技术领域
[0001] 本
发明涉及微波大功率合成技术领域，具体为一种幅度相位自动校正微波大功率合成系统设计方法。
背景技术
[0002] 随着微波大功率应用日益增多，对于千瓦级别以上的系统需要采用多功率源合路的方式实现，目前合路器多采用平衡相位合路器，即微波功率源输出
频率、相位、幅度一致时获得最佳合路效果，合路效果遵循矢量合成原理，但是在实际应用中，各个功率源的幅度与相位难以保持一致，尤其是对于多合一，功率源模
块数量较多时，难以保证每个功率源的一致性，在长期应用过程中，各个功率源的状态也会发生逐步的变化，功率源不一致，将导致合路效率下降，功率合成效果差，发热严重，甚至导致系统损坏，为了解决这个问题，需要研制一种幅度相位可以自适应矫正的大功率合成系统，保证整个大功率设备工作运行过程中，各个功率源的输出始终保持一致，达到最佳的合路效果。
发明内容
[0003] (一)解决的技术问题
[0004] 针对
现有技术的不足，本发明提供了一种幅度相位自动校正微波大功率合成系统设计方法，具备各个功率源的输出始终保持一致，达到最佳的合路效果等优点，解决了功率合成效果差，发热严重的问题。
[0005] (二)技术方案
[0006] 为实现上述各个功率源的输出始终保持一致目的，本发明提供如下技术方案：一种幅度相位自动校正微波大功率合成系统设计方法，包括
硬件系统与控制方法，所述硬件系统包括有监控处理单元、若干微波功率源与若干路大功率合路器，若干所述微波功率源均包括有矢量合路检测单元、可控微波
信号发生器、定向
耦合器、三百六十度相位调节器与微波信号
放大器，所述矢量合路检测单元包括有信号合路器与射频
检波器，所述控制方法包括有以下步骤：
[0007] 1)可控微波信号发生器产生一个固定频点的连续波信号，并将
信号传输至定向耦合器；
[0008] 2)定向耦合器的耦合端将信号传输至矢量合路检测单元；
[0009] 3)矢量合路检测单元将输入耦合信号与输出耦合信号均输入至矢量信号合路器；
[0010] 4)矢量信号合路器输出端经过一个固定
衰减器后进入射频检波器，检测输入耦合信号与输出耦合信号矢量合路后的信号功率大小并转换为合路检测
电压传输至监控处理单元；
[0011] 5)监控处理输出
控制信号至三百六十度相位调节器，三百六十度相位调节器调节控制信号的相位；
[0012] 6)监控处理输出控制信号至可控衰减器，可控衰减器调节所输出微波信号的幅度；
[0013] 7)经过三百六十度相位调节器与可控衰减器调节后的微波信号传输至微波信号放大器进行信号放大，并将放大后的信号传输至若干路大功率合路器；
[0014] 8)若干路大功率合路器对放大后的信号进行取样后传输反馈信号至矢量合路检测单元；
[0015] 9)返回至步骤3)。
[0016] 优选的，若干所述微波功率源的输出端分别与若干路大功率合路器的输入端电性连接，若干所述微波功率源的信号反馈端与若干路大功率合路器的取样端电性连接。
[0017] 优选的，所述可控微波信号发生器的数量有若干个，若干所述可控微波信号发生器的输出端与输入端相互连接，所述定向耦合器有若干个，若干所述定向耦合器的输入端分别与若干可控微波信号发生器的输出端电性连接。
[0018] 优选的，所述定向耦合器的耦合端与矢量信号合路器的输入端电性连接，所述定向耦合器的直通端分别与三百六十度相位调节器和可控衰减器的输入端电性连接。
[0019] 优选的，所述信号合路器的输出端与射频检波器的输入端电性连接，所述射频检波器内设置有电压
门限
阀值。
[0020] 优选的，所述监控处理单元的电压信号输入端与若干微波功率源的矢量合路检测单元输出端电性连接，所述监控处理单元的相位信号输出端与若干微波功率源的三百六十度相位调节器输入端电性连接，所述监控处理单元的衰减信号输出端与若干微波功率源的可控衰减器输入端电性连接。
[0021] (三)有益效果
[0022] 与现有技术相比，本发明提供了一种幅度相位自动校正微波大功率合成系统设计方法，具备以下有益效果：
[0023] 1、该幅度相位自动校正微波大功率合成系统设计方法，通过设置了矢量合路检测单元与监控处理单元，且矢量合路检测单元包括有信号合路器与射频检波器，监控处理单元的电压信号输入端与若干微波功率源的矢量合路检测单元输出端电性连接，监控处理单元的相位信号输出端与若干微波功率源的三百六十度相位调节器输入端电性连接，监控处理单元的衰减信号输出端与若干微波功率源的可控衰减器输入端电性连接，能够使监控处理单元可以根据矢量合路信号的检波电压调节相位控制信号与幅度控制信号，使得
输入信号与
输出信号满足上述调节，达到矢量信号完全对消，检波电压达到最低值，从而使若干微波功率源的可控微波信号发生器通过
同步信号达到输出信号同步，从而实现功率源的输出始终保持一致，达到最佳的合路效果的目的。
[0024] 2、该幅度相位自动校正微波大功率合成系统设计方法，通过设置了信号合路器与射频检波器，且信号合路器的输出端与射频检波器的输入端电性连接，射频检波器内设置有电压门限阀值，能够使检波电压大于等于电压门阀值时输出信号，使监控处理单元开始进行相位幅度调节，当检波电压小于电压门阀值时，监控处理单元不对个微波功率源进行相位幅度调节，从而达到更好的合路效果。
附图说明
[0025] 图1为本发明的硬件系统结构示意图；
[0026] 图2为本发明矢量合路检测单元的内部结构示意图。
具体实施方式
[0027] 下面将结合本发明的
实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 实施例一：
[0029] 一种幅度相位自动校正微波大功率合成系统设计方法，包括硬件系统与控制方法，硬件系统包括有监控处理单元、若干微波功率源与若干路大功率合路器，若干微波功率源均包括有矢量合路检测单元、可控微波信号发生器、定向耦合器、三百六十度相位调节器与微波信号放大器，矢量合路检测单元包括有信号合路器与射频检波器，控制方法包括有以下步骤：
[0030] 1)可控微波信号发生器产生一个固定频点的连续波信号，并将信号传输至定向耦合器；
[0031] 2)定向耦合器的耦合端将信号传输至矢量合路检测单元；
[0032] 3)矢量合路检测单元将输入耦合信号与输出耦合信号均输入至矢量信号合路器；
[0033] 4)矢量信号合路器输出端经过一个固定衰减器后进入射频检波器，检测输入耦合信号与输出耦合信号矢量合路后的信号功率大小并转换为合路检测电压传输至监控处理单元；
[0034] 5)监控处理输出控制信号至三百六十度相位调节器，三百六十度相位调节器调节控制信号的相位；
[0035] 6)监控处理输出控制信号至可控衰减器，可控衰减器调节所输出微波信号的幅度；
[0036] 7)经过三百六十度相位调节器与可控衰减器调节后的微波信号传输至微波信号放大器进行信号放大，并将放大后的信号传输至若干路大功率合路器；
[0037] 8)若干路大功率合路器对放大后的信号进行取样后传输反馈信号至矢量合路检测单元；
[0038] 9)返回至步骤3)。
[0039] 若干微波功率源的输出端分别与若干路大功率合路器的输入端电性连接，若干微波功率源的信号反馈端与若干路大功率合路器的取样端电性连接，从而实现多功率源合路。
[0040] 可控微波信号发生器的数量有若干个，若干可控微波信号发生器的输出端与输入端相互连接，定向耦合器有若干个，若干定向耦合器的输入端分别与若干可控微波信号发生器的输出端电性连接。
[0041] 定向耦合器的耦合端与矢量信号合路器的输入端电性连接，定向耦合器的直通端分别与三百六十度相位调节器和可控衰减器的输入端电性连接。
[0042] 信号合路器的输出端与射频检波器的输入端电性连接，射频检波器内设置有电压门限阀值，可以设置一个矢量合成检波电压门限Vt，当检波电压Vn≤Vt时，监控处理单元不对个微波功率源进行相位幅度调节，当检波电压Vn≥Vt，监控处理单元开始进行相位幅度调节，满足各功率源输出信号相位幅度一致的要求。
[0043] 监控处理单元的电压信号输入端与若干微波功率源的矢量合路检测单元输出端电性连接，监控处理单元的相位信号输出端与若干微波功率源的三百六十度相位调节器输入端电性连接，监控处理单元的衰减信号输出端与若干微波功率源的可控衰减器输入端电性连接，从而使监控处理单元可以根据矢量合路信号的检波电压调节相位控制信号与幅度控制信号。
[0044] 矢量合路检测单元的工作原理为：当可控微波信号发生器产生微波信号A，其信号幅度为Pa、相位为φa，经过耦合器耦合后传输至信号合路器的信号A1幅度为Pa+δ，相位为φa+Δ，其中δ为耦合器幅度耦合度，Δ为耦合器相位变化量，对于同一款耦合器，我们认为其耦合度δ与相位变化量Δ均为固定值，经过放大后的输出信号A2，其信号幅度为Pa2，相位为φa2，经过大功率合路器取样后传输至矢量信号合路器的输出耦合信号A3其信号幅度为Pa2+δ’、相位为φa2+Δ’，其中其中δ’为合路器取样口幅度耦合度，Δ’为合路器取样口相位变化量，对于同一款合路器，我们认为其所有合路输入端口的取样口耦合度δ’以及相位变化量Δ’均相等且一致；A1与A3在信号合路器产生矢量
叠加，根据矢量合成原理，其合路后的信号Ac幅度Pac为[(Pa2+δ’)^2+(Pa+δ)^2+2(Pa2+δ’)(Pa+δ)Cos(φa2+Δ’-(φa+Δ))]^1/2；当A1与A3幅度一致即Pa+δ＝Pa2+δ’、A1与A3相位相差180°，即φa2+Δ’-(φa+Δ)＝180°时，Pac＝0最小。
[0045] 本发明的有益效果是：通过设置了矢量合路检测单元与监控处理单元，且矢量合路检测单元包括有信号合路器与射频检波器，监控处理单元的电压信号输入端与若干微波功率源的矢量合路检测单元输出端电性连接，监控处理单元的相位信号输出端与若干微波功率源的三百六十度相位调节器输入端电性连接，监控处理单元的衰减信号输出端与若干微波功率源的可控衰减器输入端电性连接，能够使监控处理单元可以根据矢量合路信号的检波电压调节相位控制信号与幅度控制信号，使得输入信号与输出信号满足上述调节，达到矢量信号完全对消，检波电压达到最低值，从而使若干微波功率源的可控微波信号发生器通过同步信号达到输出信号同步，从而实现功率源的输出始终保持一致，达到最佳的合路效果的目的，再通过设置了信号合路器与射频检波器，且信号合路器的输出端与射频检波器的输入端电性连接，射频检波器内设置有电压门限阀值，能够使检波电压大于等于电压门阀值时输出信号，使监控处理单元开始进行相位幅度调节，当检波电压小于电压门阀值时，监控处理单元不对个微波功率源进行相位幅度调节，从而达到更好的合路效果。
[0046] 典型案例：
[0047] 一种幅度相位自动校正微波大功率合成系统设计方法，包括硬件系统与控制方法，硬件系统包括有监控处理单元、若干微波功率源与若干路大功率合路器，若干微波功率源均包括有矢量合路检测单元、可控微波信号发生器、定向耦合器、三百六十度相位调节器与微波信号放大器，矢量合路检测单元包括有信号合路器与射频检波器，控制方法包括有以下步骤：
[0048] 1)可控微波信号发生器产生一个固定频点的连续波信号，并将信号传输至定向耦合器；
[0049] 2)定向耦合器的耦合端将信号传输至矢量合路检测单元；
[0050] 3)矢量合路检测单元将输入耦合信号与输出耦合信号均输入至矢量信号合路器；
[0051] 4)矢量信号合路器输出端经过一个固定衰减器后进入射频检波器，检测输入耦合信号与输出耦合信号矢量合路后的信号功率大小并转换为合路检测电压传输至监控处理单元；
[0052] 5)监控处理输出控制信号至三百六十度相位调节器，三百六十度相位调节器调节控制信号的相位；
[0053] 6)监控处理输出控制信号至可控衰减器，可控衰减器调节所输出微波信号的幅度；
[0054] 7)经过三百六十度相位调节器与可控衰减器调节后的微波信号传输至微波信号放大器进行信号放大，并将放大后的信号传输至若干路大功率合路器；
[0055] 8)若干路大功率合路器对放大后的信号进行取样后传输反馈信号至矢量合路检测单元；
[0056] 9)返回至步骤3)。
[0057] 若干微波功率源的输出端分别与若干路大功率合路器的输入端电性连接，若干微波功率源的信号反馈端与若干路大功率合路器的取样端电性连接，从而实现多功率源合路。
[0058] 可控微波信号发生器的数量有若干个，若干可控微波信号发生器的输出端与输入端相互连接，定向耦合器有若干个，若干定向耦合器的输入端分别与若干可控微波信号发生器的输出端电性连接。
[0059] 定向耦合器的耦合端与矢量信号合路器的输入端电性连接，定向耦合器的直通端分别与三百六十度相位调节器和可控衰减器的输入端电性连接。
[0060] 信号合路器的输出端与射频检波器的输入端电性连接，射频检波器内设置有电压门限阀值，可以设置一个矢量合成检波电压门限Vt，当检波电压Vn≤Vt时，监控处理单元不对个微波功率源进行相位幅度调节，当检波电压Vn≥Vt，监控处理单元开始进行相位幅度调节，满足各功率源输出信号相位幅度一致的要求。
[0061] 监控处理单元的电压信号输入端与若干微波功率源的矢量合路检测单元输出端电性连接，监控处理单元的相位信号输出端与若干微波功率源的三百六十度相位调节器输入端电性连接，监控处理单元的衰减信号输出端与若干微波功率源的可控衰减器输入端电性连接，从而使监控处理单元可以根据矢量合路信号的检波电压调节相位控制信号与幅度控制信号。
[0062] 矢量合路检测单元的工作原理为：当可控微波信号发生器产生微波信号A，其信号幅度为Pa、相位为φa，经过耦合器耦合后传输至信号合路器的信号A1幅度为Pa+δ，相位为φa+Δ，其中δ为耦合器幅度耦合度，Δ为耦合器相位变化量，对于同一款耦合器，我们认为其耦合度δ与相位变化量Δ均为固定值，经过放大后的输出信号A2，其信号幅度为Pa2，相位为φa2，经过大功率合路器取样后传输至矢量信号合路器的输出耦合信号A3其信号幅度为Pa2+δ’、相位为φa2+Δ’，其中其中δ’为合路器取样口幅度耦合度，Δ’为合路器取样口相位变化量，对于同一款合路器，我们认为其所有合路输入端口的取样口耦合度δ’以及相位变化量Δ’均相等且一致；A1与A3在信号合路器产生矢量叠加，根据矢量合成原理，其合路后的信号Ac幅度Pac为[(Pa2+δ’)^2+(Pa+δ)^2+2(Pa2+δ’)(Pa+δ)Cos(φa2+Δ’-(φa+Δ))]^1/2；当A1与A3幅度一致即Pa+δ＝Pa2+δ’、A1与A3相位相差180°，即φa2+Δ’-(φa+Δ)＝180°时，Pac＝0最小。
[0063] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
