技术领域
[0001] 本
发明涉及一种Ku波段
功率放大器组件，属于发射组件、有源靶标模拟技术领域。
背景技术
[0002] 2015年我国《国防白皮书—中国的军事战略》明确提出提高军事训练实战化
水平，深入开展模拟仿真训练，加大复杂电磁环境下训练
力度要求。为检验导弹的作战性能，需要真实模拟敌航母编队以及武器系统在交战时的运动特性、散射特性、雷达
辐射特性以及
电磁干扰环境等。
[0003] 基于此，我军提出了模拟假想舰载
电子干扰系统需求，接收雷达发射的
信号，并产生所需要的电子
干扰信号，为雷达以及雷达导引头的外场试验提供电子干扰环境信号，用于试验被试雷达导引头在干扰条件下的作战能力。其中功率放大器组件作为舰载电子干扰系统中至关重要的部件，其性能直接决定了整个模拟系统的性能指标。而对功率放大器组件的工作
频率、工作效率、输出功率、集成化程度、状态回读状态回读功能的研究与设计，具有重要的工程价值和现实意义。
[0004] 目前10-18GHz固态功率放大器组件存在很多问题，归结如下，1)功放组件单端口输出功率小；2)功放组件的工作频段窄；3)功放组件的线性动态低；4)功放组件的工作效率低；5)功放组件输出端口数量少、不可控；6)功放组件的体积大、集成化程度低；
[0005] 因此，迫切的需要一种新的技术方案解决
现有技术中存在的技术问题。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明专利提供一种Ku波段功率放大器组件，解决了功放组件单端口输出功率小，功放组件输出端口数量少的问题。
[0008] 本发明专利采用如下技术方案：一种Ku波段功率放大器组件，包括前级功放组件、若干个末级功放组件、控制保护单元；前级功放组件的输入连接信号源
射频信号的输出，前级功放组件的输出分别连接若干个末级功放组件，末级功放组件的输出连接发射天线；控制保护单元用于对前级功放组件、末级功放组件进行供电。
[0009] 进一步的，所述末级功放组件包括壳体Ⅱ、馈电单元Ⅱ、依次连接的第一放大单元、隔离器、第二放大单元、六路
功率分配器Ⅱ、第三放大单元；第一放大单元的输入连接前级功放组件的输出口、输出连接隔离器的输入，隔离器的输出连接第二放大单元的输入，第二放大单元的输出连接六路功率分配器Ⅱ输入，六路功率分配器Ⅱ的输出分别连接6个第三放大单元输入端，第三放大单元输出端连接发射天线；馈电单元Ⅱ的输入连接于控制保护单元输出，馈电单元Ⅱ的输出分别连接第一放大单元、第二放大单元、第三放大单元的栅极、漏极；第一放大单元、隔离器、第二放大单元、六路功率分配器Ⅱ、第三放大单元及馈电单元Ⅱ安装于壳体Ⅱ中，末级功放组件输出端口之间间距为20mm。
[0010] 进一步的，所述第三放大单元，输出功率最大为+43dBm，第三放大单元功放芯片之间间距为20mm。
[0011] 进一步的，所述第二放大单元，输出功率最大为+39dBm。
[0012] 进一步的，所述第一放大单元，输出功率最大为+23dBm。
[0013] 进一步的，所述隔离器，工作频段为10-18GHz，插入损耗为1.0dB。
[0014] 进一步的，所述前级功放组件包括壳体Ⅰ、馈电单元Ⅰ、依次连接的第四放大单元、六路功率分配器Ⅰ；第四放大单元、馈电单元Ⅰ、六路功率分配器Ⅰ安装于壳体Ⅰ中；第四放大单元的输入连接于信号源射频信号的输出，第四放大单元的输出连接六路功率分配器Ⅰ的输入端，六路功率分配器Ⅰ的输出分别连接于若干个末级功放组件的输入；馈电单元Ⅰ的输入连接于控制保护单元的输出，馈电单元Ⅰ的输出连接于第四放大单元的栅极和漏极。
[0015] 进一步的，还包括
散热单元，所述散热单元包括液冷源和水冷板，壳体Ⅱ安装于水冷板上，液冷源用于为水冷板提供冷源。
[0016] 进一步的，还包括译码单元，译码单元用于给控制保护单元下发译码后的控制指令。
[0017] 进一步的，末级功放组件所选取功放芯片为GaN材质。
[0018] 本发明的有益效果是：本发明能够实现射频信号同时输出，输出端口多，功放组件单端口输出功率大；
[0019] Ku波段功放组件能够实现最多36路射频信号同时输出；通过控制保护单元为前级和末级功放组件上电；
[0020] Ku波段功放组件输出端口间距为20mm，实现了Ku波段功放组件的小型化；
[0021] Ku波段功放组件工作频段最宽为10GHz～18GHz；
[0022] Ku波段功放组件具备良好线性动态：≥60dB；
[0023] 通过对前级功放组件设置不同的输入功率，实现末级功放组件不同输出功率，且末级功放组件最大输出功率大，≥20W；
[0024] 通过末级功放组件所选取功放芯片为GaN(氮化镓)材质，Ku波段功放组件工作效率高，≥50％；
[0025] 根据功放芯片间距小(20mm)及发热
密度大(600W/cm2)，Ku波段功放组件采用水冷散热，Ku波段功放组件散
热能好、可靠性高。
附图说明
[0026] 图1是本发明具体实施方式中的一种功率放大器组件原理图；
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明作进一步描述：
[0028] 如图1所示：一种Ku波段功率放大器组件，包括1个前级功放组件、6个末级功放组件、1个控制保护单元；
[0029] 所述末级功放组件包括壳体Ⅱ、馈电单元Ⅱ、依次连接的0.1W放大单元Ⅱ(即第一放大单元)、隔离器、4W放大单元(即第二放大单元)、六路功率分配器Ⅱ、20W放大单元(即第三放大单元)；0.1W放大单元Ⅱ的输入连接前级功放组件的输出口、输出连接隔离器的输入，隔离器的输出连接4W放大单元的输入，4W放大单元的输出连接六路功率分配器Ⅱ输入，六路功率分配器Ⅱ的输出分别连接6个20W放大单元输入端，20W放大单元输出端连接发射天线；馈电单元Ⅱ输入连接于控制保护单元输出、输出分别连接于0.1W放大单元Ⅱ、4W放大单元、20W放大单元的栅极、漏极；0.1W放大单元Ⅱ、隔离器、4W放大单元、六路功率分配器Ⅱ、20W放大单元及馈电单元Ⅱ安装于壳体Ⅱ中，末级功放组件输出端口之间间距为20mm。
[0030] 20W放大单元，用于将
输入信号功率放大到至少20W，根据空间辐射需求，输出功率最大为+43dBm，20W放大单元中功放芯片之间间距为20mm，能够实现60dB线性动态及输出功率调节步进1.0dB，所选功放芯片为GaN材质，可以选择型号为WFDN100180-P43，生产厂家为中国电子科技集团公司第五十五研究所，增益为17dB,输入功率最大为+26dBm,选取A类状态工作。
[0031] 六路功率分配器Ⅱ，将4W放大单元
输出信号等幅等相功分为6路输出，插入损耗为13.0dB，输出功率最大为+26dBm，输入功率最大为+39dBm。
[0032] 4W放大单元，用于将输入信号功率放大到至少4W，考虑到为20W放大单元提供足够的驱动功率，4W放大单元输出功率最大为+39dBm，能够实现80dB线性动态及输出功率调节步进1.0dB，所选功放芯片为GaAs材质，可以选择型号为WFD060180-P39，生产厂家：中国电子科技集团公司第五十五研究所，增益为17dB，输入功率最大为+22.0dBm，选取A类状态工作。
[0033] 隔离器，所选隔离器型号是南京拓邦电子科技有限公司所研制的TBG902P1-M，工作频段为10-18GHz，插入损耗为1.0dB，避免0.1W放大单元Ⅱ输出端因开路而导致损坏，同时也改善了4W放大单元的输入阻抗特性。
[0034] 0.1W放大单元Ⅱ，用于将输入信号功率放大到至少0.1W，考虑到为4W放大单元提供足够的驱动功率，输出功率最大为+23dBm，能够实现80dB线性动态及输出功率调节步进1.0dB，所选功放芯片为GaAs材质，可以选择型号为HMC465，生产厂家：HITTITE，增益为
16dB,输入功率最大为+7.0dBm,选取A类状态工作。
[0035] 馈电单元Ⅱ，为0.1W放大单元Ⅱ、4W放大单元、20W放大单元提供所需栅极
电压、漏极电压，且具备
负压保护功能。
[0036] 所述前级功放组件包括壳体Ⅰ、馈电单元Ⅰ、依次连接的0.1W放大单元Ⅰ(即第四放大单元)、六路功率分配器Ⅰ；0.1W放大单元Ⅰ、馈电单元Ⅰ、六路功率分配器Ⅰ安装于壳体Ⅰ中；0.1W放大单元Ⅰ的输入连接于信号源射频信号的输出、输出连接六路功率分配器Ⅰ的输入端，六路功率分配器Ⅰ的输出分别连接于6套末级功放组件的输入；馈电单元Ⅰ的输入连接于控制保护单元输出、输出连接于0.1W放大单元的栅极和漏极，馈电单元Ⅰ用于为0.1W放大单元提供所需栅极电压、漏极电压、负压保护功能；
[0037] 前级功放组件为6个末级功放组件提供足够的驱动功率，实现1路射频信号输入放大后6路射频信号同时输出，输出功率最大为+8dBm，实现80dB线性动态及输出功率调节步进1.0dB，为减少功放芯片的选型总类，0.1W放大单元Ⅰ设计采用末级功放组件所使用的0.1W放大单元Ⅱ相同的芯片，输入功率最大为+5.0dBm。
[0038] 所述壳体Ⅰ及壳体Ⅱ，材料采用紫
铜，电
镀工艺采用局部镀金+镀镍处理，壳体I与0.1W放大单元Ⅰ、六路功率分配器Ⅰ
接触部分采用镀金工艺，壳体Ⅱ与0.1W放大单元Ⅱ、隔离器、4W放大单元、六路功率分配器Ⅱ、20W放大单元接触部分采用镀金工艺，壳体Ⅰ及壳体Ⅱ除去镀金部分采用镀镍处理。
[0039] 所述控制保护单元，可以选择型号BL-HZ5081A，是江苏博乐电力
能源装备有限公司研制的，用于对前级功放组件、末级功放组件进行供电，对每个功放芯片提供过流保护功能，避免功放芯片工作
电流超过要求的极限电流而损坏，同时根据功放芯片所需电流的大小来判断功放芯片的工作状态上报每个功放芯片的工作状态。
[0040] 还包括译码单元，所述译码单元，即译码器，根据计算机控制系统发出控制指令，编译下达给控制保护单元，控制保护单元根据控制指令决定对哪些功放上电；对前级功放组件、末级功放组件工作状态实时上报。
[0041] 还包括散热单元，所述散热单元，用于为末级功放组件散热，包括功液冷源、水冷板，由于功放芯片热密度高达600W/cm2，且功放芯片之间的间距较小，因此须将壳体Ⅱ安装于水冷板上，实现快速散热，液冷源供液流量最低3L/min，使得水冷板表面温升不超过10℃，满足单个末级功放组件发热功耗大于400W。确保整个功放组件满足散热需求，整个系统在-50℃～+60℃稳定可靠工作。
[0042] 本发明能够实现最多36路射频信号同时输出，输出端口间距小：20mm；根据所选功放芯片比如HMC465、WFD060180-P39、WFDN100180-P43可以确定工作频段宽:10GHz～18GHz、单端口输出功率大:≥20W；通过末级功放组件所选取功放芯片比如WFDN100180-P43为GaN(氮化镓)材质，Ku波段功放组件工作效率高:≥50％；根据选取的功放芯片HMC465、WFD060180-P39、WFDN100180-P43自身特性及所选取适当工作状态，线性动态好:≥60dB；水冷散热性能好，设备可靠性高，且具有完善的状态回读功能，采用模
块化设计，便于装配生产、故障
定位及故障解决。
[0043] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和
变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
