本發(fā)明涉及高功率發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，尤其一種高功率保相低時延雙工放大系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)：

發(fā)射系統(tǒng)將射頻功率信號進行放大的一種裝置，其放大的大功率射頻信號通過天線發(fā)射出去，實現(xiàn)對目標(biāo)物的探測等。固態(tài)發(fā)射機適用于高工作比和長脈沖的工作方式，具有低工作電壓、高可靠、易維修性等優(yōu)點。發(fā)射系統(tǒng)主要包括前級放大，功率分配器，末級放大，功率合成器，控制單電路等。

通常，為保證發(fā)射系統(tǒng)運行穩(wěn)定和可靠，發(fā)射系統(tǒng)前級驅(qū)動采用2個功放相互備份的形式。常見的備份方式1是采用2個功放輸入輸出同時切換的方式實現(xiàn)，該方式能夠保證在某一個功放故障時，固態(tài)發(fā)射機仍能夠輸出功率，但利用高功率開關(guān)實現(xiàn)情況下，因電磁/機械式開關(guān)本身的特性，切換時間一般為毫秒量級，系統(tǒng)工作過程中存在功率中斷的問題。常見的備份方式2是用2個功放存在120度相位差合成，該方式能夠保證在某一個放大組件故障時，固態(tài)發(fā)射機仍能夠等幅輸出功率，但切換后，雙工放大的輸出相位存在一個突變，需要大系統(tǒng)重新進行系統(tǒng)相位的調(diào)整和閉環(huán)，影響大系統(tǒng)工作。

本發(fā)明實現(xiàn)了雙工放大的超低時延的自動切換，且切換前、切換后能保功率幅值與相位穩(wěn)定，同時避免了方常見的備份方式1和常見的備份方式2的不足，適用于高功率保相低時延雙工放大系統(tǒng)，可以保證功率信號幅度與相位穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是怎么實現(xiàn)雙工放大的超低時延的自動切換，且切換前、切換后能保功率幅值與相位穩(wěn)定，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高功率保相低時延雙工放大系統(tǒng)，包括開關(guān)k1，合成器f1，輸入功率檢測單元j1、輸出功率檢測單元j2，控制電路a1；開關(guān)k1包括輸入端、第一輸出端、第二輸出端；合成器f1包括第一輸入端、第二輸入端、輸出端；

開關(guān)k1輸入端為系統(tǒng)的輸入端，第一輸出端連接第一支路，第二輸出端連接第二支路；所述第一支路包括第一功放單元pa1、第一隔離器g1，所述第二支路包括第二功放單元pa2、第二隔離器g2；

所述第一支路為開關(guān)k1第一輸出端與第一功放單元pa1輸入端相連，第一功放單元pa1的輸出端與第一隔離器g1輸入端相連，第一隔離器g1輸出端與合成器f1第一輸入端相連；

所述第二支路為開關(guān)k1第二輸出端與第二功放單元pa2輸入端相連，第二功放單元pa2輸出端與第二隔離器g2輸入端相連，第二隔離器g2輸出端與合成器f1的第二輸入端相連；

所述輸入端功率檢測單元j1與系統(tǒng)的輸入端耦合連接，所述輸出端功率檢測單元j2與系統(tǒng)的輸出端耦合連接，所述輸入端功率檢測單元j1與輸出端功率檢測單元j2分別與控制電路a1相連，所述控制電路a1與控制開關(guān)k1的輸入端和開關(guān)k1的第一輸出端或開關(guān)k1的第二輸出端連通。

進一步地，所述控制開關(guān)k1為單刀雙擲開關(guān)。

進一步地，還包括熱交換器r1，所述熱交換器r1的兩端分別與第一功放單元pa1和第二功放單元pa2連接。

進一步地，第一功放單元pa1和第二功放單元pa2同時被供電。

進一步地，所述第一功放單元pa1和第二功放單元pa2預(yù)先調(diào)整為同樣的相位及幅度。

進一步地，系統(tǒng)輸出功率為第一功放單元pa1或第二功放單元pa2標(biāo)稱輸出功率的1/2。

進一步地，所述合成器f1為無源互易網(wǎng)絡(luò)。

進一步地，所述第一隔離器g1和第二隔離器g2的相位相同。

進一步地，所述開關(guān)k1為半導(dǎo)體開關(guān)，所述開關(guān)切換時間小于0.1us。

一種使用上述一種高功率保相低時延雙工放大系統(tǒng)的方法，其特征在于：

(1)連接系統(tǒng)中各零部件；

(2)安裝完畢后，系統(tǒng)的輸入端輸入小功率信號，首先控制電路a1控制開關(guān)k1使得k1的輸入端與第一支路連接，輸入功率檢測單元j1和輸出功率檢測單元j2檢測到的數(shù)值均輸入到控制電路a1中，控制電路a1做出判斷，如果輸出功率幅值為第一功放單元pa1標(biāo)稱輸出功率幅值的1/2，第二隔離器g2吸收第一功放單元pa1標(biāo)稱輸出功率幅值的另外1/2功率能量，控制電路a1控制開關(guān)k1不動作；當(dāng)輸出檢測單元j2檢測到的數(shù)值小于第一功放單元pa1標(biāo)稱功率的2/5時，控制開關(guān)k1動作切換到第二支路上，當(dāng)開關(guān)k1第二輸出端與第二功放單元pa2輸入端相連時，第二功放單元pa2輸出功率通過第二隔離器g2和合成器f1輸出功率信號，輸出功率幅值為第二功放單元pa2標(biāo)稱輸出功率幅值的1/2，第一隔離器g1吸收第二功放單元pa2標(biāo)稱輸出功率幅值的另外1/2功率能量。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明中輸入端采用小信號半導(dǎo)體開關(guān)進行雙工切換，其開關(guān)速度快速，輸出端不需要大功率開關(guān)切換，整個雙工切換時間比電磁/機械式開關(guān)的速度提升，實現(xiàn)超低延時的切換。

(2)本發(fā)明中雙工放大的低時延的自動切換，且切換前、切換后能保功率幅值與相位穩(wěn)定。

(3)本發(fā)明中本設(shè)計的雙工放大的輸出功率可以是高功率輸出，其值僅受隔離器與合成器的耐功率限制。

(4)本發(fā)明采用輸入端小信號半導(dǎo)體開關(guān)進行雙工切換，其開關(guān)切換時間在0.1us以內(nèi)，功率檢測、邏輯電路的工作時間一般可控制在0.1us以內(nèi)，整個雙工切換時間比電磁/機械式開關(guān)的速度提升，實現(xiàn)超低延時的切換。

(5)本發(fā)明利用以下措施，保證兩組放大單元在切換前后輸出相位變化基本不變：1、兩個功放預(yù)先調(diào)整為相同的相位及幅度；2、工作中兩個功放同時被供電；3、利用熱交換器r1使兩個功放單元的法蘭溫度趨同；4、合成器為無源互易網(wǎng)絡(luò)；5、功放輸出端隔離器在不輸出功率時作為匹配負(fù)載，確?；ヒ拙W(wǎng)絡(luò)的端口匹配特性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種高功率保相低時延雙工放大系統(tǒng)的框圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種高功率保相低時延雙工放大系統(tǒng)，包括開關(guān)k1，合成器f1、輸入功率檢測單元j1、輸出功率檢測單元j2、控制電路a1、熱交換器r1。開關(guān)k1包括輸入端、第一輸出端、第二輸出端；合成器f1包括第一輸入端、第二輸入端、輸出端。開關(guān)k1輸入端為系統(tǒng)的輸入端，第一輸出端連接第一支路，第二輸出端連接第二支路；所述第一支路包括第一功放單元pa1、第一隔離器g1，所述第二支路包括第二功放單元pa2、第二隔離器g2。所述第一支路為開關(guān)k1第一輸出端與第一功放單元pa1輸入端相連，第一功放單元pa1的輸出端與第一隔離器g1輸入端相連，第一隔離器g1輸出端與合成器f1第一輸入端相連。所述第二支路為開關(guān)k1第二輸出端與第二功放單元pa2輸入端相連，第二功放單元pa2輸出端與第二隔離器g2輸入端相連，第二隔離器g2輸出端與合成器f1的第二輸入端相連。所述輸入端功率檢測單元j1與系統(tǒng)的輸入端耦合連接，所述輸出端功率檢測單元j2與系統(tǒng)的輸出端耦合連接，所述輸入端功率檢測單元j1與輸出端功率檢測單元j2分別與控制電路a1相連，所述控制電路a1與控制開關(guān)k1的輸入端和開關(guān)k1的第一輸出端或開關(guān)k1的第二輸出端連通。

進一步地，所述控制開關(guān)k1為單刀雙擲開關(guān)，所述開關(guān)k1為半導(dǎo)體開關(guān)，所述開關(guān)切換時間小于0.1us。其開關(guān)速度快速，輸出端不需要大功率開關(guān)切換，整個雙工切換時間比電磁/機械式開關(guān)的速度提升，實現(xiàn)超低延時的切換。

所述熱交換器r1的兩端分別與第一功放單元pa1和第二功放單元pa2連接。利用熱交換器r1使兩個功放單元的法蘭溫度趨同。

進一步地，所述第一功放單元pa1和第二功放單元pa2同時被供電。

進一步地，所述第一功放單元pa1和第二功放單元pa2預(yù)先調(diào)整為同樣的相位及幅度。

進一步地，所述合成器f1為無源互易網(wǎng)絡(luò)。

進一步地，系統(tǒng)輸出功率為第一功放單元pa1或第二功放單元pa2標(biāo)稱輸出功率的1/2。功放輸出端隔離器在不輸出功率時作為匹配負(fù)載，確?；ヒ拙W(wǎng)絡(luò)的端口匹配特性。

進一步地，所述第一隔離器g1和第二隔離器g2的相位相同。

一種使用上述一種高功率保相低時延雙工放大系統(tǒng)的方法，步驟如下：

(1)連接系統(tǒng)中各零部件。

(2)安裝完畢后，系統(tǒng)的輸入端輸入小功率信號，首先控制電路a1控制開關(guān)k1使得k1的輸入端與第一支路連接，輸入功率檢測單元j1和輸出功率檢測單元j2檢測到的數(shù)值均輸入到控制電路a1中，控制電路a1做出判斷，如果輸出功率幅值為第一功放單元pa1標(biāo)稱功率幅值的1/2，第二隔離器g2吸收第一功放單元pa1標(biāo)稱輸出功率幅值的另外1/2功率能量，控制電路a1控制開關(guān)k1不動作；當(dāng)控制電路a1判斷出輸出功率異常時，即輸出檢測單元j2檢測到的數(shù)值小于第一功放單元pa1標(biāo)稱輸出功率的2/5時，控制開關(guān)k1動作切換到第二支路上，當(dāng)開關(guān)k1第二輸出端與第二功放單元pa2輸入端相連時，第二功放單元pa2輸出功率通過第二隔離器g2和合成器f1輸出功率信號，輸出功率幅值為第二功放單元pa2標(biāo)稱輸出功率幅值的1/2，第一隔離器g1吸收第二功放單元pa2標(biāo)稱輸出功率幅值的另外1/2功率能量。

輸出功率理論上只受限于隔離器與合成器的功率容量的限制，輸出端不需使用高功率開關(guān)所以不需受其功率容量限制。雙工的兩組功放可以根據(jù)實際需要進行功率的擴充，進而用途更為廣泛。

以上僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。