50w ka频段固态功率放大器设计

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1、专题技术与工程应用50WKa频段固态功率放大器设计刘立浩，王斌(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081)摘要阐述了3dB分支波导定向耦合器、波导一微带双探针过渡、改进型波导T型结的原理，介绍了一种4路功率分配／合成网络。提出了一种8路功率分配／合成器，其结构具有插入损耗低、输入驻波好、幅度相位一致性好等优点。研制了5OWKa频段固态功率放大器，由驱动级放大器、8路功率分配／合成器和8个7w功放模块组成，在29～3lGHz频率范嗣内实现了大于50w的线性输出功率，合成效率高于80％。关键词Ka频段；功率放大器；8路功率分配／合成器；分支波导定向耦合器中图分类号

2、TN73文献标识码A文章编号1003—3106(2013)11—0046—04Designona50WKa-bandSolidStatePowerAmplifierLIULi—hao，WANGBin(The54thResearchInstituteofCETC，ShazhuangHebei050081，China)AbstractThispaperdescribestheprinciplesof3dBbranch—waveguidedirectionalcoupler，waveguidetomicrostripdoubleprobetransitionandimprovedwa

3、veguideE—typeTjunction，andintroducesafour-waypowercombiner．Aneight—waypowerdivider／combinerispresented，whichhassuchadvantagesaslowloss，lowinputVSWR，goodamplitudeandphasebalance．A50WKa—bandsolidstatepoweramplifierisdeveloped，whichiscomposedofdriverstageamplifier，eight—waypowerdivider／combiner

4、andeight7Wpoweram—plifiermodules．Thelinearityoutputpowerof50WKa—bandpoweramplifierismorethan50Win29—31GHz，andthecorrespondingpowercombiningefficiencyismorethan80％．KeywordsKaband；poweramplifier；eight—waypowerdivider／combiner；branch—waveguidedirectionalcoupler0引言1组成方案目前，多数商用卫星固定业务使用C频段50wKa频段固

5、态功率放大器的组成框图如(6GHz／4GHz)和Ku频段(14GHz／12GHz)。随图1所示，8个输出功率为7w的功放模块通过8路着卫星通信业务需求量的增大，c频段和Ku频段的波导功率分配／合成器进行功率合成，得到了大于频道资源日益拥挤。Ka频段卫星通信具有工作频50w的线性输出功率。带宽、通信容量大、波束窄、终端尺寸小和抗干扰能力强等优势，成为当前卫星通信的发展趋势。驱动级-t7w功放模块放大器8路功率8路功率分配器；8路台成器Ka频段固态功率放大器是卫星地球站发射系MMlC．1统中的一个关键模块，其作用是将上变频模块输出-I7w功放模块的Ka频段已调制信号放大到合适的功率

6、，通过天图150WKa频段固态功率放大器组成线发射给卫星。Ka频段的单个功放芯片提供的功率有限，要研制大功率固态功放必须采用功率合成图1中驱动级放大器采用功放芯片MMIC一1，技术。7w功放模块是由4路波导功率分配／合成器对4个研制了Ka频段固态功率放大器，在29～MMIC一2功放芯片进行功率合成得到，4路波导功31GHz频率范围内实现了大于50w的线性输出功率分配／合成器是由3dB分支波导定向耦合器和波率，合成效率高于80％。该功率放大器应用于导一微带双探针过渡组成。7w功放模块的组成框40WKa频段发射机中，进行了小批量生产，工作稳图如图2所示。定可靠，具有很强的工程实用性

7、。收稿13期：2013-07—25462013RadioEngineeringVo1．43No．11专题技术与工程应用日+。在中心频率上要保证定向耦合器具有完全MMIC-2卜匹配和完全隔离，耦合器的导抗必须具有某种关系。4路功率4路功率分配器i4路合成器下面给出当分支数为5，定向耦合器完全匹配和完全隔离以及3dB定向耦合器条件的简单公式：MMIC-2卜完全匹配和完全隔离条件为：图27W功放模块组成H32(H2+HH2一HIK)K；一+H；(1+H)一2H砰。功放芯片MMIC—l和MMIC一2