一种基于多电源调制电路的功率回退方法及系统与流程

1.本发明涉及功率回退技术领域，具体涉及一种基于多电源调制电路的功率回退方法及系统。


背景技术：

2.随着ldmos和gan功放管的应用，大量大功率的功放管应用到了航空电子设备中，而在航空电子设备中，目前均为各工作模式高度综合化，其中l波段被应用于空中交通管制、精密测距、塔康、联合战术信息分发等多任务工作模式中。针对上述航空电子系统的多任务工作模式，由于每种模式要求功率和工作占空比不同，传统上采用功率回退的方式实现各个模式不同功率输出，因此，当低功率模式工作占空比较大时，因功放管工作效率较低，射频放大设备热量增大、可靠性降低，并且在多只功放管进行功率合成时采用功率回退的方式会对每一只功放管产生影响，难以控制输出的合成功率大小。
3.目前的功率回退大部分使用的是功率输入回退技术，即使用同一放大链路降低输出功率时，通过降低前级输出的方式。功率回退之后功放管的工作效率会下降，当回退工作的占空比较高时，因功放管效率的下降而产生大量热，热量无法及时散发时会影响产品的可靠性，增加使用风险，并且这种方式在应对多只功放管进行功率合成时，降低前级输出会影响到每一只功放管，在实际使用中也很难较准确的控制输出的合成功率回退大小。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：目前的功率回退方法对各功放管工作效率和使用风险影响大，难以准确的控制输出合成功率回退大小，本发明目的在于提供一种基于多电源调制电路的功率回退方法及系统，采用多电源调制的方式对每只功放管进行电源调制，通过对每一只功放管配置一个多电源调制电路可实现每只功放管的不同功率输出，大大增加多只功放管进行功率合成时的合成功率回退灵活性。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.本发明提供一种基于多电源调制的功率回退方法，所述功率回退方法基于含有多只功放管的功率输出电路实现；
7.所述功率回退方法包括：通过多电源调制方式分别单独调控各功放管，使各功放管分别维持在一种电压模式下，以便含有多只功放管的功率输出电路输出需求功率。
8.进一步优化方案为，所述多电源调制方式包括：每个功放管接入多组调制电源，在同一时间内仅有一组调制电源向功放管输入电源电压。
9.本方案还提供一种基于多电源调制电路的功率回退系统，包括：
10.功放电路，包含多只功放管；功放电路用于输出需求功率；
11.多电源调制电路，每组多电源调制电路与一只功放管连接，多电源调制电路包括多个基础调制电路；多电源调制电路用于分别单独调控各功放管使各功放管分别维持在一种电压模式下，以便功放电路输出需求功率。
12.进一步优化方案为，所述基础调制电路包括高压电源驱动器和大电流mos管；
13.电源用于向高压电源驱动器和大电流mos管提供电压，高压电源驱动器基于ttl信号驱动大电流mos管调整电源电压后向功放管输出。
14.本方案工作原理：目前的功率回退方法对各功放管工作效率和使用风险影响大，难以准确的控制输出合成功率回退大小，本发明目的在于提供一种基于多电源调制电路的功率回退方法及系统，采用多电源调制的方式对每只功放管进行电源调制，通过对每一只功放管配置一个多电源调制电路可实现每只功放管的不同功率输出，大大增加多只功放管进行功率合成时的合成功率回退灵活性。
15.高电压对应高功率输出，低电压对应低功率输出，根据gan功放管的特性，低电压工作时，功放管的效率不降低，能有效减少热耗；基于多电源调制方式对每一只功放管进行电源调制不仅可以有效解决gan功放管功率回退的功放效率问题，提高设备的可靠性，也能够增加多只功放管进行功率合成时的合成功率回退灵活性，可方便的应用于各个综合化航电平台。
16.本方案通过高压驱动器和大电流的mos管实现了高速的电源调制，使用多组高压驱动器和大电流mos管组合成多电源调制电路，给每只功放管配置一个多电源调制电路，其中每个电源调制电路分时复用，分时使用不同的供电电压来单独控制每一只功放管的功率回退大小，该对每一只功放管进行多电源调制的方式不仅有效解决了目前大功率功放管不同输出功率档位的功放管效率问题，还提高了多只功放管进行功率合成时的合成功率回退灵活性。通过ttl 控制信号分时控制各组电源调制，达到分时复用的目的。
17.进一步优化方案为，大电流mos管和高压电源驱动器的工作电压至少为 65v。
18.进一步优化方案为，功放管的rf输入端接入恒定电流。
19.进一步优化方案为，在同一时间段内仅有一组基础调制电路有效，调控对应功放管使功放管维持在一种电压模式下。
20.进一步优化方案为，每组基础调制电路输入一个电源，各基础调制电路串联一个二极管后接入功放管的rf输出端。利用二极管的单向导通特性，避免每组调制电路之间相互干扰，同时可以有效防止多组电源同时输出时损坏电源电路。
21.进一步优化方案为，一组多电源调制电路中的每组基础调制电路分时复用，分时切换不同的电源电压来单独控制功放管的功率回退大小。
22.进一步优化方案为，不同的电源电压切换速度至少为400ns。
23.通过高压电源驱动器和大电流mos管实现电源的高速开关调制，高压电源驱动器和mos 管可以应用在 65v以内电压，功放管常用的电压 50v、 36v、 28v、 18v均可正常应用，同时可以根据功放管的电源和功率特性，实时调整输入电源电压。
24.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
25.本发明提供的一种基于多电源调制电路的功率回退方法及系统，基于多电源调制的方式对每只功放管进行电源调制，通过对每一只功放管配置一个多电源调制电路可实现每只功放管的不同功率输出，大大增加多只功放管进行功率合成时的合成功率回退灵活性；高电压对应高功率输出，低电压对应低功率输出，根据gan功放管的特性，低电压工作时，功放管的效率不降低，能有效减少热耗；基于多电源调制方式对每一只功放管进行电源调制不仅可以有效解决gan功放管功率回退的功放效率问题，提高设备的可靠性，也能够增
加多只功放管进行功率合成时的合成功率回退灵活性，可方便的应用于各个综合化航电平台。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
27.图1为基于多电源调制的功率回退系统结构示意图；
28.图2为ttl控制信号时序图；
29.图3为基础调制电路原理图。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
31.实施例1
32.本实施例提供一种基于多电源调制的功率回退方法，所述功率回退方法基于含有多只功放管的功率输出电路实现；
33.所述功率回退方法包括：通过多电源调制方式分别单独调控各功放管，使各功放管分别维持在一种电压模式下，以便含有多只功放管的功率输出电路输出需求功率。
34.所述多电源调制方式包括：每个功放管接入多组调制电源，在同一时间内仅有一组调制电源向功放管输入电源电压。
35.目前的功率回退大部分使用的是功率输入回退技术，即使用同一放大链路降低输出功率时，通过降低前级输出的方式。功率回退之后功放管的工作效率会下降，当回退工作的占空比较高时，因功放管效率的下降而产生大量热，热量无法及时散发时会影响产品的可靠性，增加使用风险，并且这种方式在应对多只功放管进行功率合成时，降低前级输出会影响到每一只功放管，在实际使用中也很难较准确的控制输出的合成功率回退大小；本实施例采用多电源调制的方式对每一只功放管进行电源调制，高电压对应高功率输出，低电压对应低功率输出，根据gan功放管的特性，低电压工作时，功放管的效率不降低，能有效减少热耗，并且通过对每一只功放管配置一组接入多组调制电源实现每只功放管的不同功率输出，大大增加多只功放管进行功率合成时的合成功率回退灵活性。
36.实施例2
37.本实施例提供一种基于多电源调制电路的功率回退系统，包括：
38.功放电路，包含多只功放管；功放电路用于输出需求功率；
39.多电源调制电路，每组多电源调制电路与一只功放管连接，多电源调制电路包括多个基础调制电路；多电源调制电路用于分别单独调控各功放管使各功放管分别维持在一种电压模式下，以便功放电路输出需求功率。
40.所述基础调制电路包括高压电源驱动器和大电流mos管；
41.电源用于向高压电源驱动器和大电流mos管提供电压，高压电源驱动器基于ttl信号驱动大电流mos管调整电源电压后向功放管输出。
42.大电流mos管和高压电源驱动器的工作电压至少为 65v。
43.本方案使用的是高速高压电源驱动器和大电流mos管，该电路能够实现电源的高速开关调制，电路框图如图3所示，通过元器件资料和实际测试，该驱动器和mos管可以应用在 65v 以内电压，功放管常用的电压 50v、 36v、 28v、 18v均可正常应用，同时可以根据功放管的电源和功率特性，实时调整输入电源电压。
44.功放管的rf输入端接入恒定电流。
45.在同一时间段内仅有一组基础调制电路有效，调控对应功放管使功放管维持在一种电压模式下。
46.每组基础调制电路输入一个电源，各基础调制电路串联一个二极管后接入功放管的rf输出端。
47.一组多电源调制电路中的每组基础调制电路分时复用，分时切换不同的电源电压来单独控制功放管的功率回退大小。不同的电源电压切换速度至少为400ns。
48.实施例3
49.基于上述实施例，本实施例提供的基于多电源调制电路的功率回退系统如图1所示，多电源调制电路中的每个基础调制电路输出端串联一只二极管(dy1～dyx)，其中dyx表示第y 个多电源调制电路中的第x个基础调制电路连接的二级管。利用二极管的单向导通特性，避免每组调制电路之间相互干扰，同时可以有效防止多组电源同时输出时损坏电源电路。其中电源调制电路yx中的y表示第y个功放管配置的多电源调制电路，x大于或等于2，即多电源调制电路中包含x组基础调制电路，基础调制电路组数x根据工作模式的数量和功率确定。功放管为单管或者多路合成(pa 1～pa y，y表示第y只功放管)，多路合成可使用同一调制电源供电，y大于等于1，功放管数量y根据要求输出功率和单管输出功率确定。
50.多电源调制电路中的每组基础调制电路的控制信号ttl控制如图2所示，基础调制电路 ttly1～ttlyx在同一时间内仅有一组有效，其余均无效，通过ttl控制信号确保同一时间内每只功放管对应的应用电路维持在一种电压模式，实际使用时根据每种工作模式的输出功率选择对应的供电电源，基础调制电路ttlyx为第y只功放管的第x种工作模式对应的调制信号，该方式实现了每只功放管进行多电源分时调制。
51.本实施例使用的是高速高压电源驱动器和大电流mos管实现电源的高速开关调制，电路框图如图3所示，通过元器件资料和实际测试，该高压电源驱动器和大电流mos管可以应用在 65v以内电压，功放管常用的电压 50v、 36v、 28v、 18v均可正常应用，同时可以根据功放管的电源和功率特性，实时调整输入电源电压。基于高压驱动器和大电流mos管，可以实现电源电压的高速切换，切换速度约为400ns。
52.功放管的多档回退使用多电源供电的方式实现，功放管在输入不变的情况下，变换工作电压，通过多电源调制的方式实现电压变换，根据不同功率输出要求以及功放管特性选择不同电压，达到使用调制电压来高效率的控制功放管的输出以及在多只功放管进行功率合成时增加其合成功率的灵活性。根据实际实践，使用2路大功率gan功放管在采用2路电源调制的方式下，可实现三种不同的功率输出需求，其中低功率模式输出占空比较大，使用该方式使功放管的效率保持在60％以上，避免了低效率时大量热量产生。
53.采用高压驱动器和mos管实现一种高速高压电源调制；通过多组高速高压电源调制结合二极管的单向导通特性，实现高速多电源调制；并给每只功放管配置一个多电源调制电路，通过ttl控制信号分时控制各组电源调制，达到分时复用的目的；多电源分时调制的方式应用于每只功放管，并给每只功放管配置一个多电源调制电路，达到功放管功率回退并提高多只功放管进行功率合成时的合成功率灵活性的目的。
54.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。