行波管功率放大器（英文：Traveling-wave tube amplifier，簡稱TWTA）是衛(wèi)星通信星載系統(tǒng)中重要的高功放元件，TWTA的非線性特性會(huì)使多載波信號(hào)產(chǎn)生交調(diào)成份，導(dǎo)致交調(diào)失真、鄰道干擾，影響通信系統(tǒng)的性能。

定義

語音AR的行波管高功率是由射頻單元和電源單元兩部分組成，三相電源從射頻單元輸入，它再通過接口J10將三相交流電源饋送給電源部分，電源部分提供給射頻部分高、低壓，同時(shí)完成對(duì)射頻部分的監(jiān)控功能。

行波管

語音行波管（TWT）是一種利用電子流與沿慢波系統(tǒng)行進(jìn)的電磁波間的連續(xù)相互作用而放大超高頻電磁波（微波）的電子管。主要由電子槍、慢波系統(tǒng)和收集極等部分組成，常用的慢波系統(tǒng)是一螺旋線和梳形結(jié)構(gòu)等，特點(diǎn)是工作頻帶寬，噪聲低，適宜于作為中、小功率的放大器。電磁波行進(jìn)方向與電子流方向相反的一種行波管，稱為返波管，可用作一種頻帶很寬的微波振蕩器。

性能

語音行波管功率放大器是衛(wèi)星地球站上行系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，行波管沒有采用速調(diào)管的獨(dú)立諧振腔結(jié)構(gòu)，因此具有頻帶寬的特點(diǎn)，頻率范圍為5.85～6.65GHz；在高電壓、大電流狀態(tài)下工作，可以獲得比固態(tài)放大器高得多的輸出功率，在6 GHz工作頻段，額定輸出功率可達(dá)2．25kW，是地球站抗惡意干擾的有效武器。AR的行波管高功率放大器采用固態(tài)中功率放大器作為激勵(lì)器，一方面降低了行波管的增益要求，有助于提高效率、減少體積與重量；另一方面可極大地降低整個(gè)放大鏈路的噪聲系數(shù)。由于固態(tài)中功率放大器的引入，降低了行波管的增益要求，這不僅增強(qiáng)了其寬帶功率的能力，而且降低了對(duì)電壓的要求，提高了可靠性。此外，行波管的散熱能力要比固態(tài)放大器大得多，AR的行波管高功率放大器采用多級(jí)降壓收集極回收部分電子注能量，可極大地提高行波管的效率，效率可達(dá)45%。

工作原理

語音行波管放大器，是通過電磁場與電子注發(fā)生能量交換使高頻信號(hào)得以放大的微波真空器件，行波管是靠連續(xù)調(diào)制電子注的速度來實(shí)現(xiàn)放大功能的微波電子管。行波管在結(jié)構(gòu)上包括電子槍、慢波電路、集中衰減器、能量耦合器、聚焦系統(tǒng)和收集極等部分。在行波管中，電子注與慢波電路中的微波場發(fā)生相互作用。微波場沿著慢波電路向前行進(jìn)。為了使電子注同微波場產(chǎn)生有效的相互作用，電子的直流運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)比沿慢波電路行進(jìn)的微波場的相位傳播速度（相速）略高，稱為同步條件。輸入的微波信號(hào)在慢波電路建立起微弱的電磁場。電子注進(jìn)入慢波電路相互作用區(qū)域以后，首先受到微波場的速度調(diào)制。電子在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)逐漸形成密度調(diào)制。大部分電子群聚于減速場中，而且電子在減速場滯留時(shí)間比較長。因此，電子注動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為微波場的能量，從而使微波信號(hào)得到放大

優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

語音行波管放大器的發(fā)展歷史 ，在廣播電視衛(wèi)星傳輸領(lǐng)域，大多采用行波管功率放大器（TWTA）作為上行傳輸功率放大器，行波管功放具有輸出功率大（Ku頻段可以到2KW、C頻段可以到3KW）、工作帶寬范圍寬（一般為750MHz，可擴(kuò)展至1250MHz）、效率高（一般可以達(dá)到25%左右）等特點(diǎn)，是當(dāng)前固態(tài)功率放大器（SSPA）很難達(dá)到的性能指標(biāo)，但行波管功放與固態(tài)功放相比也有一些缺點(diǎn)，行波管放大器相位噪聲產(chǎn)生 ，如平均無故障工作時(shí)間（MTBF）短（行波管功放為：3萬小時(shí)左右；固態(tài)功放為：5萬小時(shí)左右），多載波工作時(shí)功率回退大（行波管功放一般要回退4-6dB；固態(tài)一般只回退3dB），同時(shí)，由于行波管功率放大器屬于真空電子管放大器，其工作在高壓環(huán)境中，因此其工作的可靠性、穩(wěn)定性不如固態(tài)功率放大器。即便如此，在大功率（功率大于200W以上）應(yīng)用方面，行波管功放的性價(jià)比還是比固態(tài)功率放大器高的。

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