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星载X频段1600 W高幅相一致性脉冲行波管放大器

黄微波 杨飞 李晖 陈倩雯 付浩

黄微波, 杨飞, 李晖, 等. 星载X频段1600 W高幅相一致性脉冲行波管放大器[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 083004. doi: 10.11884/HPLPB202032.200100
引用本文: 黄微波, 杨飞, 李晖, 等. 星载X频段1600 W高幅相一致性脉冲行波管放大器[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 083004. doi: 10.11884/HPLPB202032.200100
Huang Weibo, Yang Fei, Li Hui, et al. X-band 1600 W wideband amplitude-phase coherence pulsed TWTA for space application[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 083004. doi: 10.11884/HPLPB202032.200100
Citation: Huang Weibo, Yang Fei, Li Hui, et al. X-band 1600 W wideband amplitude-phase coherence pulsed TWTA for space application[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 083004. doi: 10.11884/HPLPB202032.200100

星载X频段1600 W高幅相一致性脉冲行波管放大器

doi: 10.11884/HPLPB202032.200100
详细信息
    作者简介:

    黄微波(1984—),硕士,高级工程师,主要从事行波管放大器技术、线性化技术研究;hwb124107@sina.com

  • 中图分类号: TN124+.2

X-band 1600 W wideband amplitude-phase coherence pulsed TWTA for space application

  • 摘要: 空间高分辨率合成孔径雷达(SAR)系统对大功率脉冲行波管放大器的带宽、输出脉冲能力、幅相一致性提出了更高的要求,基于宽带功率合成的kW级脉冲行波管放大器技术是空间应用的关键技术问题。研究了大功率脉冲行波管放大器宽带高幅相一致性控制技术和宽带功率合成技术,提出了空间用小型化脉冲双路合成行波管放大器集成结构,在3 GHz宽带内,实现了大于95%的合成效率,多台产品相位一致性≤±10°。
  • 图  1  PTWTA原理框图

    Figure  1.  Schematic of PTWTA

    图  2  不同行波管归一化输入功率/相位随频率的变化

    Figure  2.  Pin and phase coherence of different TWTs vs frequency

    图  3  效率(η)与$r$和关系$\Delta \theta $

    Figure  3.  Efficiency (η) vs $r$ and $\Delta \theta $

    图  4  TWT输出幅度、相位随输入功率变化关系

    图  5  均衡器电路模型

    Figure  5.  Simulation model of equalizer

    图  6  预放增益均衡器曲线随谐振电阻变化曲线

    Figure  6.  SSPA gain vs resistor and frequency

    图  7  预放增益均衡器测试曲线

    Figure  7.  Test curves of equalizer

    图  8  时延和补偿相位随电压变化趋势

    Figure  8.  Delay and phase vs voltage

    图  9  相位补偿原理

    Figure  9.  Phase compensation

    图  10  5台X频段1 600 W PTWTA幅度一致性

    Figure  10.  Amplitude coherence of 5 PTWTAs

    图  11  5台X频段1600 W PTWTA相位一致性测试

    Figure  11.  Phase coherence of 5 PTWTAs

    图  12  真空试验输出功率情况

    Figure  12.  Performance in thermal vacuum test

    表  1  EPC主要性能指标表

    Table  1.   EPC main parameters

    cathode voltage/kVpower density/kWduty cycle/%repeat frequency/kHzweight/kgpower efficiency/%
    91.3221~10≤2.6≥91
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    表  2  TWT的主要性能指标

    Table  2.   TWT main parameters

    output power(peak)/Wcathode voltage/kVduty cycle/%weight/kgpower efficiency/%phase coherence/(°)
    ≥9008.520≤1.545~52−20~20
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    表  3  PTWTA性能指标

    Table  3.   PTWT main characteristics

    operating
    frequency
    operating band
    width/MHz
    peak power
    (single)/ W
    gain flatness/ dBduty cycle/%pulse waveform
    drop/ dB
    power
    efficiency/%
    X-band≥3000≥1770≤1.222≤0.2≥36
    phase
    congruency/(°)
    saturated
    gain/ dB
    repeat
    frequency/ kHz
    EPC related spurious
    modulation/55 dBc
    bus
    voltage/ V
    RF interface
    (input)
    RF interface
    (output)
    ≤±10≥851~1078~105.6SMAWR90
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-29
  • 修回日期:  2020-06-08
  • 网络出版日期:  2020-06-12
  • 刊出日期:  2020-08-13

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