專利名稱：大功率場效應管功放模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于無線電通信。涉及大功率電臺發射使用的大功率場效應管功放模 塊，尤其是幾百瓦級大功率場效應管功放模塊。二、 背景技術是為了滿足某短波通信系統，需要大功率的功放模塊。其發射功率在100-500瓦。 尤其是150和300W規格的大功率功放模塊。該模塊要求在滿足整機帶內互調失真 <-30dB，寬帶噪聲指標也有很高的要求，而現有的相同功率等級的短波雷達發射機使用 的BJT功放模塊在重量體積上都難以符合要求，并且在互調以及諧波等指標上有很大差 異。而最好要求單個模塊在整個短波頻段內的互調失真<-35至-40dB;而以前的BJT放 大模塊在各個指標上都有5-10dB的差距。而使功放單元集成度大大提高，使得功放的體積得以壓縮，并且增強了單個模塊的 獨立性是大功率功放模塊的設計目標。三、 發明內容本實用新型目的是，提出一種滿足整機帶內互調失真小，寬帶噪聲指標低，顯著地 提高模塊的互調、諧波等指標性能，改善了模塊的安全穩定性，增強模塊的集成度、獨 立性和互換性。模塊輸入信號20 mW 40mW，最大能輸出150W至300W。從而滿足大 功率通信發射機的通信要求。本實用新型的目的是這樣實現的大功率場效應管功放模塊，包括功率放大電路、 耦合器和負反饋電路構成，功率放大電路是一對MRF151或SD2933場效應管，模塊的 射頻輸入信號經過一個耦合器并聯分成兩路連接MRF151或SD2933場效應管的輸入端， 供給兩個場效應管放大，場效應管輸出信號再經耦合器傳輸到下級負載；從耦合器輸出 反饋信號連接放大器的輸入作為負反饋電路。設有作為靜態工作點電壓的偏置鍵控電路連接場效應管偏置電路。當鍵控信號串聯 一二極管連接場效應管放大電路，放大電路的輸出串聯二極管和可調電阻再連接場效應 管的G極電壓。放大的信號也可以通過傳輸器合成輸出，放大部分使用40至55V直流供電，保證 了大功率的輸出。本實用新型采用模塊輸入信號20mW 40mW，輸出150-500W。本實用新型的改進是設有控制部分和電路保護部分；控制部分主要包括偏置鍵控 電路和輸出功率檢測、過流檢測電路，從而對輸入信號大小、靜態工作點進行控制和調 整；電路保護部分主要包括了電源保護和過溫保護，是對各級功放器件提供保護。本實用新型的改進還包括設有輸出功率檢測電路輸出信號連接至檢測二極管，再接放大電路和一分壓電阻得到功率檢測值的電壓值。所述放大電路輸出端接LED或蜂鳴器。輸出功率檢測是對輸出信號的接檢測二極管經二極管的檢波，再連接放大電路輸 出端接一串聯電阻得到一個為功率檢測值的電壓值，尤其是通過分壓電阻間接出二極管。 輸出端接一串聯電阻之間接取樣電阻和放大電路并接顯示LED或蜂鳴器。本實用新型集成了偏置鍵控、過溫保護、采用高穩定集成電路控制電源保護，并且 由于場效應管的負溫度系數，所以有更好的安全性，穩定性。模塊采用了鋁合金散熱片， 保證了在高功率集中情況下模塊的散熱性。采用大功率場效應管放大電路，精確調整對 管性能的一致性，大大提高了輸出信號的諧波、互調等指標。這樣設計使功放單元集成 度大大提高，使得功放的體積得以壓縮，并且增強了單個模塊的獨立性。本實用新型的特點是滿足了大功率通信發射機的通信要求。把握了的功放模塊發 展趨勢，解決了器件的供求問題，緩解了對于市場上BJT管的依賴性。該實用新型已運用于大功率短波通信系統中，改善了綜合通信系統的指標性能。四、
圖1所示各個電路部分之間的相互連接框圖圖2射頻放大部分電路圖圖3是偏置鍵控部分電路圖圖4是輸出功率檢測示意圖圖5是過流檢測保護電路圖圖6是電源保護電路圖五具體實施方式
圖1框圖給出了各個電路部分之間的相互連接關系；圖2所示的放大部分是整個模 塊的核心部分，也是真正實現大功率放大的部分，主要器件是兩個MRF151 (或SD2933) 場效應管。本實用新型設有自動電平控制電路、即ALC電路，模塊輸入的射頻信號連接 自動電平控制電路，自動電平控制電路的控制電壓端連接功率檢測電路。模塊輸入的射 頻信號進入推動放大部分，首先經過ALC電路，ALC控制電壓來自駐波比計功率檢測輸 出，輸出在控制板放大后送至放大模塊，當電壓變正時，串聯接地的二極管V2逐漸導通， 輸入到MRF151 (或SD2933)的信號就會變小。然后經過一個耦合器Tl分成兩路供給 兩個功率管進行放大，再經T2傳輸到最后的末級放大部分。由于采用了甲乙類放大電路， 提高了功率利用率，但是會產生波形失真現象，所以采用負反饋電路，犧牲了一部分功 率來改善波形。放大信號通過T3傳輸器合成輸出，該級對信號放大24dB。放大部分使 用48V直流供電，保證了大功率的輸出。圖3所示的偏置鍵控部分是用于場效應管的靜態工作點設置。當鍵控信號是低電平 時，二極管V12導通，28V經集成塊后輸出12V。再經過V8、 R34、 R1得到V1的G級 電壓，同樣經過V7、 R23、 R12可得到V3的G級電壓。分別調整電位器R34和R23就 可以設置場效應管VI和V3的靜態工作點。當鍵控信號是高電平時，二極管V12不導通， 此時場效應管VI和V3的G級電壓為零，放大電路不起作用。圖4所示的輸出檢測是對輸出信號的檢測，經二極管V6的檢波，再經一個集成塊 N2放大和R18得到一個電壓值為功率檢測值，集成塊N2放大倍數可通過電位器R9調 整。同時當有信號被放大后，經R17、 Nl、 R19得到一個低電平，使得功率指示(即發 光二極管V60)亮。當沒有信號時，因N1的作用使得V32的兩端都為高電平，使得功 率指示(即發光二極管V60)不亮。圖5所示的過流檢測是一個保護電路，當模塊電流過大時，電流取樣正、負的差值 就會變大，經R24、 R25、 R26、 V9到V10輸出，此時模塊就會自動降低輸入值減少電 流，達到保護作用。其中電位器R24可調整過流檢測臨界點。圖6所示的是一個電源保護電路。當互鎖信號為高電平時，經集成塊N1使電源關 閉，即50V直流電源斷，放大電路不起作用，同時使得故障指示(即發光二極管V59) 亮。當互鎖信號為低電平時，50V直流電源正常，放大電路也正常工作，使得故障指示 (即發光二極管V59)不亮。我們選擇兩個放大倍數，導通電壓上基本一致的MRF151場效應管或SD2933場效 應管，并且在反饋電路上進行精細的器件選擇，反饋電阻的差值保證在0.05Q以內。由 于加強了對兩路反饋電路的平衡對稱控制，以及MRF151場效應管或SD2933管本身的 優異性能，使得功放的互調以及諧波指標大大提高。輸出信號經過低通濾波器的濾波，消除了高次諧波。通過定向耦合器檢測正反向功 率，根據大小對輸入信號進行放大衰減，并且把數據送給整機控制器對機器進行控制。 還有溫度檢測電路防止了模±央由于過熱引起的損壞。
權利要求1、大功率場效應管功放模塊，包括功率放大電路、耦合器和負反饋電路構成，其特征是功率放大電路是一對MRF151或SD2933場效應管，模塊的射頻輸入信號經過一個耦合器并聯分成兩路連接MRF151或SD2933場效應管的輸入端，供給兩個場效應管放大，場效應管輸出信號再經耦合器傳輸到下級負載，從耦合器輸出反饋信號連接兩個場效應放大器的輸入端作為負反饋電路。
2、 根據權利要求1所述的大功率場效應管功放模塊，其特征是設有作為靜態工作 點電壓的偏置鍵控電路連接場效應管偏置電路。
3、 根據權利要求1所述的大功率場效應管功放模塊，其特征是設有輸出檢測電路: 輸出信號連接至檢測二極管，再接放大電路和一分壓電阻得到功率檢測值的電壓值。
4、 根據權利要求3所述的大功率場效應管功放模塊其特征是所述放大電路輸出端接LED或蜂鳴器。
5、根據權利要求1所述的大功率場效應管功放模塊其特征是設有自動電平控制 電路，模塊輸入的射頻信號連接自動電平控制電路，自動電平控制電路的控制電壓端連 接功率檢測電路。
6、根據權利要求1所述的大功率場效應管功放模塊其特征是所述反饋電路的反饋電阻的差值在0. 05Q以內。
專利摘要大功率場效應管功放模塊，包括功率放大電路、耦合器和負反饋電路構成，功率放大電路是一對MRF151或SD2933場效應管，模塊的輸入射頻信號經過一個耦合器并聯分成兩路連接MRF151或SD2933場效應管的輸入端，供給兩個場效應管放大，場效應管輸出信號再經耦合器傳輸到下級負載，從耦合器輸出反饋信號連接兩個場效應放大器的輸入端作為負反饋電路。本實用新型滿足了大功率通信發射機的通信要求。把握了功放模塊發展趨勢，改善了綜合通信系統的指標性能。
文檔編號H03F3/21GK201122934SQ20072004258
公開日2008年9月24日 申請日期2007年11月19日 優先權日2007年11月19日
發明者花兆寧 申請人:熊貓電子集團有限公司;南京熊貓電子股份有限公司;南京熊貓漢達科技有限公司