專利名稱：一種雷達(dá)用固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供雷達(dá)系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)用的大功率固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置，屬于雷達(dá)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雷達(dá)系統(tǒng)的基本部件是發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線及信號(hào)處理系統(tǒng)。功率放大器作為高頻地波雷達(dá)發(fā)射機(jī)的基本組件，其技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣以及性能的穩(wěn)定與可靠，對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)來說是非常重要的?，F(xiàn)有的雷達(dá)發(fā)射機(jī)通常采用電子管作為功率放大，這不僅導(dǎo)致發(fā)射機(jī)體積大、笨重、壽命短，而且還存在需要預(yù)熱時(shí)間、故障率高的問題，因此已不能適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)快速反應(yīng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種用于雷達(dá)發(fā)射機(jī)的體積小、性能穩(wěn)定的固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置，至少包括增益控制電路、線性放大電路和混合延時(shí)控制電路；增益控制電路的輸入有三路，一路接雷達(dá)主機(jī)的射頻輸出P2，一路接混合延時(shí)控制電路的輸出P3，還有一路接發(fā)射控制電路，其輸出與線性放大電路的輸入相連；線性放大電路的輸出一路P6和發(fā)射天線相連，一路與混合延時(shí)控制電路的輸入P4連接，混合延時(shí)控制電路的輸出P3與增益控制電路的輸入端P3相連。
其中增益控制電路由集成芯片AD603及其常規(guī)附屬電路構(gòu)成，AD603的8腳連接發(fā)射控制電路的輸出端即A766的集電極，AD603的2腳連接到混合延時(shí)控制電路的輸出，雷達(dá)主機(jī)的射頻輸出P2連接到AD603的3腳。
其中線性放大電路由RF2317，BLF242，BLF145，MRF154等組件構(gòu)成；輸入端RF2317的4腳和增益控制電路的輸出連接，RF2317的13腳經(jīng)C8和BLF242連接；而BLF242的輸出經(jīng)耦合變壓器后與BLF145的輸入連接，BLF145的輸出經(jīng)變壓器耦合后和MRF154的輸入P5相連，MRF154的輸出有兩路，一路P6和發(fā)射天線相連，另一路P4與混合延時(shí)控制電路的輸入連接。發(fā)射控制電路由兩個(gè)9014晶體管和一個(gè)A766晶體管組成，第一個(gè)晶體管9014的基極輸入P1為控制脈沖，來自雷達(dá)主機(jī)，其集電極輸出接第二個(gè)晶體管9014的發(fā)射極，第二個(gè)晶體管9014的輸出連接晶體管A766的基極，A766的集電極接AD603的8腳?；旌涎訒r(shí)控制電路由定向耦合器和延時(shí)控制電路構(gòu)成，定向耦合器的輸入接線性放大電路的輸出，輸出接延時(shí)控制電路的輸入，混合延時(shí)控制電路的輸出P3接增益控制電路的輸入，為AD603提供自動(dòng)增益控制信號(hào)。
本實(shí)用新型不僅采用固態(tài)組件和功率合成技術(shù)克服了現(xiàn)有電子管雷達(dá)發(fā)射機(jī)的缺點(diǎn)，而且為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠，還設(shè)計(jì)有起保護(hù)作用的電路，因此由上述結(jié)構(gòu)所組成的裝置同時(shí)具有體積小、性能穩(wěn)定、故障率低，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，該裝置能保證穩(wěn)定地輸出1KW額定功率，與雷達(dá)主機(jī)配合，可探測(cè)360Km海域的風(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)和流場(chǎng)。


圖1本實(shí)用新型的電路框圖；圖2本實(shí)用新型的增益控制電路、發(fā)射控制電路及前級(jí)小信號(hào)放大電路原理圖；圖3本實(shí)用新型的末級(jí)大功率線性放大電路原理圖；圖4本實(shí)用新型的混合延時(shí)控制電路原理圖。
圖1中A為發(fā)射控制電路，B為增益控制電路，C為線性放大電路，D為定向耦合器，E為延時(shí)控制電路。
圖2～圖4中T1為AD603，T2為RF2317，T3為BLF242，T4、T5均為BLF145，T6、T7均為MRF154，T8、T9、T10、T12、T13、T14、T15均為3DK4，T11為3CG21D，T16、T17均為9014，T18為A766，T19為7809，T20為L(zhǎng)M117K。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型包括包括增益控制電路B、發(fā)射控制電路A、線性放大電路C和混合延時(shí)控制電路E；增益控制電路的輸入有三路，一路接雷達(dá)主機(jī)的射頻輸出P2，一路接混合延時(shí)控制電路的輸出P3，還有一路接發(fā)射控制電路，其輸出與線性放大電路的輸入相連；發(fā)射控制電路的輸出接增益控制電路，輸入P1為控制脈沖，來自雷達(dá)主機(jī)。線性放大電路的輸出一路P6和發(fā)射天線相連，一路P4與混合延時(shí)控制電路的輸入連接；混合延時(shí)控制電路由定向耦合和延時(shí)控制電路組成。下面以輸出額定功率1KW為實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。
增益控制電路、發(fā)射控制電路及前級(jí)小信號(hào)放大電路見圖2所示，圖中AD603(T1)及其周圍的附屬電路構(gòu)成增益控制電路。雷達(dá)主機(jī)送過來的高頻信號(hào)經(jīng)過R5，C3后連接到AD603的3腳，控制信號(hào)AGC經(jīng)過R1，R2，C2組成的電平控制電路后加到AD603的2腳。R3，C1接AD603的1腳，為控制電路提供一個(gè)基準(zhǔn)電平，R7、R6、C5、C4接AD603的4腳，提供一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓，R8、C6接5腳，為增益控制提供一個(gè)負(fù)反饋信號(hào)，受控的高頻信號(hào)從7腳送出。當(dāng)加到2腳的控制電壓升高時(shí)，7腳輸出的高頻信號(hào)減小，而當(dāng)控制電壓減少時(shí)，7腳輸出的高頻信號(hào)升高，控制電壓的變化范圍為±0.5V而輸出RF信號(hào)的變化范圍為40dB。從AD603的7腳送出的電信號(hào)經(jīng)電容C7接到RF2317(T2)的4腳，在這里被放大后從13腳送出，再經(jīng)電容C8接到BLF242(T3)的柵極，從T3漏極送出的高頻信號(hào)可達(dá)到2瓦，經(jīng)耦合電容C12和變壓器Z1連接到20瓦組件BLF145(T4、T5)的輸入端。T4，T5組成推挽電路，可輸出20瓦功率，經(jīng)Z2、Z3送到圖3所示線性放大電路中的1KW的功放組件(T6、T7)。
發(fā)射控制電路由兩個(gè)晶體管9014(T16、T17)和A766(T18)，及其附屬電路組成，控制脈沖信號(hào)經(jīng)過R15連接到T16的基極，T16的發(fā)射極接地，集電極c和T17的發(fā)射極e腳相連，T17的基極經(jīng)R16連接到+9V電源上，平時(shí)T17的基極處于高電平狀態(tài)，T17的集電極c腳經(jīng)R17接到T18的基極b腳，T18的發(fā)射極e腳接+9V電源而集電極c腳則接AD603的8腳，在沒有控制脈沖到來時(shí)T16、T17、T18均處于截止?fàn)顟B(tài)；致使AD603的8腳電壓為0伏，當(dāng)控制脈沖到來時(shí)，T16、T17、T18均導(dǎo)通，且T16、T18為飽和導(dǎo)通，管壓降近似為零，致使+9V的電源加到AD603的8腳，使AD603正常工作，提供正常的輸出信號(hào)，從而達(dá)到了發(fā)射控制的目的。
末級(jí)大功率線性放大電路見圖3所示，圖3是1KW功率線性放大電路，它的放大組件由2片MRF154(T6，T7)組成推挽電路。輸出一路和發(fā)射天線相連，一路與定向耦合器輸入連接；T6的漏極通過R51、C47接到其柵極構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋，同樣T7的漏極通過R52、C46接到它的柵極構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路以改善其線性，S2是一個(gè)溫控開關(guān)，裝在離MRF154不遠(yuǎn)的散熱器上，當(dāng)安裝點(diǎn)的溫度達(dá)到70℃時(shí)，S2自動(dòng)斷開(平時(shí)是閉合的)，切斷了MRF154的柵極控制電源從而使MRF154的電流迅速減小，達(dá)到降低其芯片溫度的目的。圖中的Z3為輸入變壓器，起阻抗匹配作用，Z4是輸出變壓器，起阻抗匹配和功率合成作用，T20為電源穩(wěn)壓集成電路LM117K。
圖4是混合延時(shí)控制電路的電原理圖，混合延時(shí)控制電路由定向耦合器和延時(shí)電路組成。線性放大電路輸出的RF信號(hào)加到定向耦合器DX-1的1腳，由定向耦合器的2腳和3腳送出兩路信號(hào)，其中一路信號(hào)正比于入射信號(hào)(即發(fā)射信號(hào))，另一路信號(hào)正比于反射波信號(hào)的(由于負(fù)載阻抗不匹配或出現(xiàn)開路、短路等極端情況等)。這兩路信號(hào)經(jīng)取樣放大后進(jìn)行混合延時(shí)，形成一個(gè)5V--6V的控制電壓加到前述的AD603的2腳。圖中T8、T10為兩路獨(dú)立的放大器，T8放大來自定向耦合器2腳送出的入射信號(hào)，入射信號(hào)經(jīng)R34取樣后加到T8的基極，放大后從集電極送出。T10放大來自定向耦合器3腳送出的反射波信號(hào)，放大后從集電極送出，D3、D4、R41、D10、R42構(gòu)成一個(gè)“或門”兼延時(shí)電路，電路功能可以這樣來描述，當(dāng)1KW組件輸出功率小于1KW時(shí)，T8得到的取樣電壓較小，其集電極的電位較高，此時(shí)的D3、D10、R41，R42這個(gè)支路是截止的，而當(dāng)發(fā)射功率大于1KW時(shí)，取樣信號(hào)達(dá)到一定的門檻值后，T8的集電極電位也降到某一門檻值而導(dǎo)致加到D10兩端的電壓超過4.3V，從而使D3、D10、R41、R42支路導(dǎo)通，T11也導(dǎo)通，T11導(dǎo)通時(shí)為T12、T13也提供了個(gè)導(dǎo)通電壓，從而使控制輸出端有電壓輸出。同理當(dāng)反射波輸入電平達(dá)到某一值時(shí)，T10的集電極電平也會(huì)降到其門坎值以下，當(dāng)達(dá)到門坎值時(shí)，同樣導(dǎo)致D4、D10、R41、R42支路導(dǎo)通，為T11、T12，T13提供導(dǎo)通電壓，并為控制輸出端提供電壓輸出，由于反射波信號(hào)通常都非常小，所以加入T9配合T10的使用，T9取一部分入射信號(hào)補(bǔ)償反射信號(hào)的不足，為導(dǎo)通支路提供足夠的壓降。這里所提及的延時(shí)是指D10只有達(dá)到4.3V時(shí)才導(dǎo)通，我們將1KW輸出時(shí)的取樣電壓設(shè)計(jì)為D10剛好導(dǎo)通，而在小于1KW時(shí)，盡管輸出功率在變動(dòng)，但由于取樣電平不夠，因而D10仍不導(dǎo)通。T14、T15合起來相當(dāng)于一個(gè)三極管，為可變?cè)鲆婵刂菩酒峁┮粋€(gè)穩(wěn)定的參考電平。
權(quán)利要求1.一種雷達(dá)用固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置，至少包括增益控制電路、發(fā)射控制電路、線性放大電路和混合延時(shí)控制電路，其特征在于增益控制電路的輸入有三路，一路接雷達(dá)主機(jī)的射頻輸出P2，一路接混合延時(shí)控制電路的輸出P3，還有一路接發(fā)射控制電路，其輸出與線性放大電路的輸入相連；發(fā)射控制電路的輸出接增益控制電路，輸入接雷達(dá)主機(jī)的脈沖輸出，線性放大電路的輸出一路和發(fā)射天線相連，一路與混合延時(shí)控制電路的輸入連接，混合延時(shí)控制電路的輸出與增益控制電路的輸入端相連；其中線性放大電路包括以RF2317、BLF242、BLF145為主的前級(jí)小信號(hào)放大電路和以MRF154為主的末級(jí)大功率放大電路，輸入端RF2317的4腳和增益控制電路的輸出連接，RF2317的13腳經(jīng)耦合電容和BLF242連接；而BLF242的輸出經(jīng)變壓器耦合后與BLF145的輸入相連，BLF145輸出經(jīng)變壓器耦合后與MRF154的輸入P5相連，輸出有兩路，一路和發(fā)射天線相連，另一路P4與混合延時(shí)控制電路的輸入P4連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置，其特征在于增益控制電路由集成芯片AD603及其常規(guī)附屬電路構(gòu)成，AD603的8腳與發(fā)射控制電路的輸出端連接，AD603的2腳連接到混合延時(shí)控制電路的輸出端，AD603的3腳連接到雷達(dá)主機(jī)的射頻輸出端P2。
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置，其特征在于發(fā)射控制電路由兩個(gè)9014晶體管和一個(gè)A766晶體管組成，第一個(gè)晶體管9014的基極輸入P1為控制脈沖，來自雷達(dá)主機(jī)，其集電極輸出接第二個(gè)晶體管9014的發(fā)射極，第二個(gè)晶體管9014的輸出連接晶體管A766的基極，A766的集電極接AD603的8腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置，其特征在于混合延時(shí)控制電路由定向耦合器和延時(shí)控制電路構(gòu)成，定向耦合器的輸入接線性放大電路的輸出，輸出接延時(shí)控制電路的輸入，混合延時(shí)控制電路的輸出P3接增益控制電路的輸入P3。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種供雷達(dá)系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)用的固態(tài)功率放大及保護(hù)裝置，該裝置主要包括增益控制電路、發(fā)射控制電路、線性放大電路和混合延時(shí)控制電路，增益控制電路的輸入接雷達(dá)主機(jī)的射頻信號(hào)、輸出與線性放大電路的輸入相連，線性放大電路的輸出一路和發(fā)射天線相連，另一路連接到混合延時(shí)控制電路的輸入，混合延時(shí)控制電路的輸出與增益控制電路的輸入端相聯(lián)。本實(shí)用新型具有體積小、性能穩(wěn)定、故障率低，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，而且能保證穩(wěn)定地輸出1KW額定功率，與雷達(dá)主機(jī)配合，可探測(cè)360Km海域的風(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)和流場(chǎng)。
文檔編號(hào)G01S7/03GK2775678SQ20052009557
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月22日
發(fā)明者石振華, 張博, 徐新軍, 程泉 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)