一种可重构大功率负载匹配网络结构及分布式固态发射阵

技术领域

本发明涉及大功率固态发射技术领域，具体涉及一种可重构大功率负载匹配网络结构及分布式固态发射阵。

背景技术

在机载大功率发射系统中，发射阵总功耗可以达到万瓦级别。发射信号开关切换的过程中，电网存在一个满载工作状态和空载工作状态的切换，存在急剧的大电流变化。而且功率放大器在每个频率点的效率不同，工作电流也不尽相同，不同频率点的功耗可能相差百瓦量级。对于整个发射阵来说，不仅是开关发射的瞬间有大电流的急剧变化，不同工作频点、不同工作模式(连续波或者脉冲下)的功耗都大不相同，对电网存在很大的冲击。因此，需要对供电系统做实时的动态可重构负载匹配，减少大电流急剧变化对电源的冲击。

一些现有的设计方案中，对供电电源的匹配分为集总式固定负载匹配和分布式固定负载匹配。其中集总式负载匹配原理如图1所示，负载匹配电阻为固定值。具体工作模式为在发射阵信号关闭的时间段，将供电电源整体切换到匹配负载，匹配负载的工作电流为一个固定值。分布式负载匹配原理如图2所示，负载匹配电阻也为固定值，只是将负载匹配电路内置于固态功率放大器中。

现有的电源负载匹配技术不足之处在于：由于负载匹配电阻是固定值，只对一种用电量进行匹配，无法对动态变换的电流进行实时的负载动态补偿，很难从根本上消除对电网的冲击。因此，需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提出一种可重构大功率负载匹配网络结构及分布式固态发射阵，通过利用单个固态功率放大器中灵活可变的可重构大功率负载匹配网络，加强大功率固态发射阵的电网的稳定性，实现整个系统电源的实时灵活的负载匹配。

为了实现上述目的，本发明公开的大功率负载匹配网络结构可采用如下提出的技术方案：

一种可重构大功率负载匹配网络结构，包括用以进行数据处理的控制单元，控制单元连接若干并列设置的负载匹配电路，负载匹配电路中设置有负载电阻和负载开关，负载开关用以控制负载匹配电路的通断；控制单元还连接有功率放大电路，功率放大电路包括依次连接的功率放大单元和电流检测单元，电流检测单元用以检测电流信息并将检测的电流信息发送至控制单元。

上述公开的可重构大功率负载匹配网络结构，通过电流检测单元负责监测功率放大器的电流I_Total，则功率放大器的用电总量为：

P

其中，Voltage为电源电压。

每个电阻负载电阻可提供的匹配量为：

P

当所有大功率电阻全部使用的时候，整个可重构负载匹配网络的总匹配量为：

P

进一步的，在本发明中，控制单元可采用多种方案，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的控制单元包括FPGA。采用如此方案时，通过FPGA对负载电路的通断进行判断并生成控制信号，且对负载电路的电流信号进行收集并分析处理。

进一步的，在本发明中，功率放大单元可通过多种方式实现功率的放大处理，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的功率放大单元包括固态功率放大器，所述的电流检测单元包括电流计。采用如此方案时，固态功率放大器与电流计串联，通过电流计对电路中的电流值进行检测处理，并向FPGA发送检测信号。

进一步的，为了很好的控制负载电路，对每条负载电路设置单独的控制结构，具体可通过多种方式实现，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的负载开关与控制单元之间还设置有波控芯片。采用如此方案时，波控芯片对其所在的负载电路进行控制数据处理和分析，并与FPGA交互以实现对所在负载电路的控制。

本发明还公开了分布式固态发射阵，应用了上述公开的大功率负载匹配网络结构，具体采用的技术方案如下：

一种可重构分布式固态发射阵，包括供电模块，供电模块分别连接若干发射阵模块；所述的发射阵模块包括功率放大模块、开关模块和可重构大功率负载匹配网络结构并依次电连接。

上述公开的分布式固态发射阵，在每个功率放大模块的电路中设置可重构大功率负载匹配网络结构，可应对电路中的负载情况发生较大的波动，通过功率放大模块进行功率的灵活调整和匹配，从而维持电网的整体稳定性。

进一步的，在本发明中，功率放大模块可采用多种方案，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的功率放大模块包括固态功率发射器。

与现有技术相比，本发明公开技术方案的部分有益效果包括：

本发明通过设置可重构的大功率负载匹配网络，配合大功率放大器进行负载的灵活匹配，对电网中的电流波动进行稳定，从而保持电网整体工作的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应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它相关的附图。

图1为集总式固定大功率固定负载匹配原理框图。

图2为分布式大功率固定负载匹配结构原理框图。

图3为带分布式可重构大功率负载匹配网络的固态发射阵原理框图。

图4可重构大功率负载匹配网络内部原理框图。

上述附图中，各个标号的含义为：

11、供电模块；22、电流检测单元；25、波控芯片；

12、发射阵模块；23、负载电阻；26、控制单元。

21、功率放大单元；24、负载开关；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

针对现有技术中存在的电网中负载匹配不能提供动态补偿，存在电流波动后造成电网冲击的情况，下列实施例进行优化并克服现有技术中存在的缺陷。

实施例1

如图4所示，本实施例提供一种可重构大功率负载匹配网络结构，包括用以进行数据处理的控制单元26，控制单元26连接若干并列设置的负载匹配电路，负载匹配电路中设置有负载电阻23和负载开关24，负载开关24用以控制负载匹配电路的通断；控制单元26还连接有功率放大电路，功率放大电路包括依次连接的功率放大单元21和电流检测单元22，电流检测单元22用以检测电流信息并将检测的电流信息发送至控制单元26。

本实施例公开的可重构大功率负载匹配网络结构，通过电流检测单元22负责监测功率放大器的电流I_Total，则功率放大器的用电总量为：

P

其中，Voltage为电源电压。

每个电阻负载电阻可提供的匹配量为：

P

当所有大功率电阻全部使用的时候，整个可重构负载匹配网络的总匹配量为：

P

在本实施例中，控制单元26可采用多种方案，其并不被唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的控制单元26包括FPGA。采用如此方案时，通过FPGA对负载电路的通断进行判断并生成控制信号，且对负载电路的电流信号进行收集并分析处理。

在本实施例中，功率放大单元21可通过多种方式实现功率的放大处理，其并不被唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的功率放大单元21包括固态功率放大器，所述的电流检测单元22包括电流计。采用如此方案时，固态功率放大器与电流计串联，通过电流计对电路中的电流值进行检测处理，并向FPGA发送检测信号。

为了很好的控制负载电路，对每条负载电路设置单独的控制结构，具体可通过多种方式实现，其并不被唯一限定，本实施例进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的负载开关24与控制单元26之间还设置有波控芯片25。采用如此方案时，波控芯片25对其所在的负载电路进行控制数据处理和分析，并与FPGA交互以实现对所在负载电路的控制。

实施例2

上述实施例公开了可重构大功率负载匹配网络结构，本实施例公开了分布式固态发射阵，应用了上述实施例中的大功率负载匹配网络结构，具体采用的技术方案如下：

如图3所示，一种可重构分布式固态发射阵，包括供电模块11，供电模块11分别连接若干发射阵模块12；所述的发射阵模块12包括功率放大模块、开关模块和可重构大功率负载匹配网络结构并依次电连接。

本实施例公开的分布式固态发射阵，在每个功率放大模块的电路中设置可重构大功率负载匹配网络结构，可应对电路中的负载情况发生较大的波动，通过功率放大模块进行功率的灵活调整和匹配，从而维持电网的整体稳定性。

在本实施例中，功率放大模块可采用多种方案，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的功率放大模块包括固态功率发射器。

以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准。