1.簡介
所謂固態(tài)發(fā)射機就是應用半導體功率晶體管產生或放大射頻能量(RF)的設備。早期的大功率發(fā)射機絕大多數采用電真空器件(例如三、四極管、行波管、磁控管、速調管等等),因而稱之為電子管發(fā)射機。在1954年第一支鍺功率管問世,隨后二年,第一支硅功率管又研制出來,而且在1972年內匹配的功率晶體管又誕生并開始研制出硅雙極型功率晶體管放大器。到70年代末,砷化鎵場效應管(GaAs FET)成為能和電子管相媲美的最有前途的固態(tài)微波功率器件。特別是在近幾年來,由于MOS管技術的發(fā)展和固態(tài)發(fā)射技術的日趨成熟以及固態(tài)發(fā)射機有著普通電子管發(fā)射機所不及的許多優(yōu)點,因而在微波領域中廣泛地采用固態(tài)發(fā)射機了。
固態(tài)發(fā)射機的優(yōu)點是:
1) 全固態(tài)發(fā)射機具有故障軟化功能和自動切換故障組件的特點。發(fā)射機由多部功率放大器組成,當其中一部組件出現故障時,整機性能稍有降低,但不會引起系統(tǒng)失效。而且可以根據檢測系統(tǒng)故障報警進行自動故障切換,從而大大提高了可靠性。
2) 全固態(tài)發(fā)射機不需要像電真空器件所要求的高壓大功率調制管和燈絲電源,工作電壓低,一般只需要幾十伏。它只要直流穩(wěn)壓電源和射頻激勵信號就能產生需要的功率輸出。因此,操作簡單、安全方便。
3) 固態(tài)功放具有寬頻帶工作能力。系統(tǒng)的性能可進一步的提高、有利于提高觀測分辨率和增加信息傳遞容量。
4) 固態(tài)功率晶體管壽命長,可靠性高,大大降低了全壽命使用周期成本。
5) 由于無需高壓所占有的設計空間以及采用模塊化和集成化設計,使得設備體積小、重量輕,有利于系統(tǒng)布局和總體設計。
6) 功率放大器一般工作在"C"類,即使是GaAs FET放大器也使其工作在“AB”類。這樣,發(fā)射機的效率較高,耗電省,有利于減小能源消耗。
總之,由于固態(tài)發(fā)射機可靠性高、性能好、體積小、重量輕、電壓低,安全省電,全壽命周期成本低等優(yōu)點,他已成為電真空發(fā)射機的有力競爭對手。發(fā)射機的固態(tài)化是微波發(fā)展的重要標志。
2.主要技術指標
2.1 工作頻率:2450MHz
2.2 頻帶范圍:f!50MHz(可根據用戶需要)
2.3 輸出功率:≥250W(連續(xù)波,若是脈沖應用,可實現十幾千瓦)
2.4 放大鏈增益:50dB
2.5 自生信號產生源:頻穩(wěn)10-5 ,輸出10dBm
2.6 三階交調:-20dB.
2.7 輸入、輸出阻抗:50Ω N型或L29座
2.8 監(jiān)測保護功能,過溫、過駐波比、過壓、過流等保護。輸出正常,電壓、電流等狀態(tài)顯示功能。
2.9 工作環(huán)溫:-10℃~+45℃
2.10 供電:單相~220V 50Hz
3.方案
該頻段的固態(tài)晶體管輸出功率不是很大,我們采用多管進行功率合成,考慮到電路的損耗,要滿足250W的輸出要求,和-20dB的交調失真,功率源末級用8只管子合成。連同前級激勵放大器和信號產生等,全機原理框圖如附圖所示。
4 .特點與關鍵技術
①末級大功率管合成技術。這是電子管發(fā)射源難以解決的技術問題。②放大鏈多級級聯解決了由小信號到大功率的級聯放大問題——高增益放大易產生自激振蕩。③固態(tài)振蕩器信號源的頻率穩(wěn)定度問題。④完善的狀態(tài)顯示和檢測保護技術。⑤采用液冷解決大功率散熱的問題,提高產品的可靠性。
⑥合理的結構設計與整體布局,使得安裝、調試、維修方便簡捷。
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