大功率固态高功放功率合成失效

定义输出功率与输入功率的比值为功率合成效率，即：
η=
P0
=
P1+P2+P3+P4
a1
2+ a2
b0 2 2+ a3
2+ a4
2
=
S00a0+S01a1+S02a2+S03a3+S04a4 a1 2+ a2 2+ a3 2+ a4 2
2
（3）
由以上结果可以得出如下结论：
1）功 率 合 成 器 的 效 率 取 决 于 输 入 信 号 的 幅 度 和 相 位 ，同
随着微波毫米波技术在通信、雷达、导航、遥感等众多
图 2 中每个端口的 a 和 b 分别表示相对于功率合成器
领域中不断被广泛应用， 对相应固态功率器件的需求也变 的输入和输出的复数功率波。 在特定频率下，根据散射参数
得越来越迫切。 然而， 由于单个固态功放器件输出功率有 理论，合成网络特性完全由一个 5 阶散射矩阵决定：
第 20 卷 第 24 期 Vol.20 No.24
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2012 年 12 月 Dec. 2012
大功率固态高功放功率合成失效分析
杜海旺， 肖 剑， 马亮亮 （中国卫星海上测控部 江苏 江阴 214431）
摘要： 功率合成器是大功率固态高功放的重要组成器件。 应用散射参数原理对功率合成器的合成效率进行了研究，对
图 1 固态功放原理框图 Fig. 1 Schematic diagram of the solid state power amplifier
图 2 功率合成器网络散射参数示意图 Fig. 2 Scatter parameter diagram of power synthesizer
一路或者几路功率合成器输入失效时的合成效率进行了分析，并在某型大功率固态高功放功率合成器中进行了验证。
关键词： 固态高功放； 功率合成器； 合成效率； 失效分析
中图分类号： TN73
文献标识码： A
文 章 编 号 ：1674－6236（2012）24-0062-02
An analyse on the invalidation of a solid state power amplifier
无耗网络，应满足酉条件，故有：
24
4
S12
2+2 S13
2=1
4444S13*S12+ S13 2+S12*S13=0
（4）
4
S 4
4 12
2+S13*S12+S12*S13=0
作者简介：杜海旺（1982—），男，河北文安人，工程师。 研究方向：航天测控信道发射系统。
－62－
杜海旺， 等 大功率固态高功放功率合成失效分析
时也取决于合成器的散射矩阵各元素的幅度和相位；
2 功率合成效率影响因素分析
2．1 功率合成器效率模型化推导 某型 S 频段连续波固态高功放功率合成器为 5 端口器
件，其中四输入端口分别与子功放 1、子功放 2、子功放 3、子 功放 4 连接，剩余一端口为输出端口输送信号至天线。 根据 散射参数理论，可简化为图 2 所示的功率合成器网络散射参 数示意图。
S S S S SBaidu Nhomakorabea4
4
4 00 01 02 03 04 4
4
S4
4
10
4
S4
20
4
S4
30
S11 S21 S31
S12 S22 S32
S13 S23 S33
S14 S24 S34
4 4 4 4 4 4 4
S S S S S 4
4
4 40 41 42 43 44 4
（1）
设 输 入 信 号 分 别 为 a0、a1、a2、a3、a4。 根 据 散 射 参 数 理
DU Hai-wang， XIAO Jian， MA Liang-liang （China Department of Satellite Marine Track & Control， Jiangyin 214431， China）
Abstract: The power synthesizer is an important part of the Solid State Power Amplifier （SSPA）. The power combining efficiency of a solid state power amplifier is analyzed by scatter parameter in this paper. And the efficiency is deduced when some port of the power synthesizer is abated.And the efficiency is validated in the actual projection. Key words: SSPA； power synthesizer； combining efficiency； analyse on invalidation
论，则：
b0=S00 a0 +S01 a1 +S02 a2 +S03 a3 +S04 a4
（2）
某型 S 频段连续波固态高功放， 是由 1 个 15 W 前级功 放和 4 个输出功率为 500 W 的子功放级联而成 ，其中 500 W 子 功 放 又是 由 1 个 前 级 功 放 和 6 个 输 出 功 率 为 100 W 的 功 放级联而成。 小功率信号经过 15 W 前级功放后，被功分插箱 分成 4 路分别送给 4 个 500 W 子功放插箱， 信号经 4 个 500 W 子功放插箱放大后，最后经功率合成器合成输出，最大输出 功 率 为 1 500 W[3]。
限 ，很 难 满 足 系 统 要 求 ，为 此 功 率 合 成 技 术 应 运 而 生[1-2]。 文 中对某型大功率固态高功放功率合成器的合成效率进行了 计算推导， 对一路或者几路功率合成器输入失效时的合成 效率进行了分析，并在某型大功率固态高功放功率合成器中 进行了验证。
1 固态高功放功率合成原理简介
收 稿 日 期 ：2012-08-11
稿 件 编 号 ：201208041
2）输 入 信 号 相 位 相 等 并 不 一 定 能 使 合 成 效 率 达 到 最 大
值，而是要综合考虑其他各方面因素，包括合成器参数。
2．2 子功放失效功率合成器效率分析
假设大功率合成器与连接的各器件均为匹配，即它们没
有形成反射功率输入到合成器中，即该大功率合成器为理想