專利名稱：L、s波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于超寬帶電子設(shè)備系統(tǒng)中的一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器。
二
背景技術(shù)：
限幅低噪聲放大器廣泛用于接收機前端，它集成了限幅 器和低噪聲放大器的功能，能對輸入小信號進行低噪聲放大，同時對輸入大信號有很大衰減，從而保護接收機不被大功率輸入信號燒毀。隨著應(yīng)用需求的發(fā)展和電磁環(huán)境的日益復(fù)雜，通信、雷達、電子對抗及測量等電子設(shè)備的工作帶寬越來越寬，對大功率防護的要求越來越高，因此對超寬帶限幅低噪聲放大器的需求也越來越大。在L、S波段，較窄頻帶的限幅低噪聲放大器較多，如國內(nèi)推出的一系列限幅低噪聲放大器產(chǎn)品，這些限幅低噪聲放大器一般采用裸芯片設(shè)計，電路采用微組裝工藝安裝，有較大的限幅功率和較低的噪聲系數(shù)，但是安裝工藝復(fù)雜，成本高，電路帶寬相對較窄，不能滿足超寬帶應(yīng)用需要。在L、S波段，跨3個倍頻程以上的超寬帶限幅低噪聲放大器產(chǎn)品較少，典型的產(chǎn)品如美國WanTcom公司推出的WHM1045LE超寬帶限幅低噪聲放大器，其工作頻率I 4. 2GHz,增益26dB，噪聲系數(shù)小于I. 4dB。其內(nèi)部集成的限幅器采用一級0402封裝的限幅二極管制作的，這種帶封裝的限幅二級管由于受封裝影響散熱能力有限，熱阻大，其本身限幅功率就小，同時WHM1045LE內(nèi)部限幅器只采用一級限幅二級管，因此WHM1045LE的限幅功率較小，只有1W，不能滿足大功率限幅保護的要求。
三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對以上現(xiàn)有技術(shù)及產(chǎn)品存在的缺點，設(shè)計一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，該限幅低噪聲放大器具有限幅功率大、帶寬寬、體積小、成本低等優(yōu)點。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，由限幅級、第一放大級、第二放大級依次連接組成。限幅級由第一限幅PIN管、直流通道電感、第二限幅PIN管、第三限幅PIN管依次對地并聯(lián)組成。第一、第二放大級電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同，由低噪聲場效應(yīng)管、輸入耦合電容、輸出耦合電容、負(fù)反饋電路、直流偏置電路組成。限幅級中第一限幅PIN管選用大功率限幅PIN管裸管芯，第二、第三限幅PIN管選用小功率限幅PIN管裸管芯。放大級中負(fù)反饋電路主要由反饋電阻、反饋電容依次串聯(lián)組成。放大級中低噪聲場效應(yīng)管封裝選用小型表貼塑封封裝，電容、電阻、電感選用0402封裝器件，有利于整個電路的小型化。L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器采用微組裝工藝和表貼工藝相結(jié)合的方法進行安裝。限幅級采用微組裝工藝安裝，第一、第二放大級采用表貼工藝安裝，最后將限幅級、第一、第二放大級采用導(dǎo)電膠粘接方法集成在一塊金屬底板上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為(I)限幅級采用三級限幅PIN管裸管芯設(shè)計，熱阻小，散熱快，限幅功率大，典型限幅功率IOW ; (2)放大級選用低噪聲場效應(yīng)管，采用集總參數(shù)負(fù)反饋技術(shù)設(shè)計，具有超寬帶，低噪聲等優(yōu)點，典型帶寬0. 8 3. 5GHz，噪聲系數(shù)小于2. OdB ； (3)體積小、成本低。
四


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。圖I是L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器結(jié)構(gòu)圖； 圖2是限幅級電路圖；圖3是放大級電路圖。
五
具體實施例方式如圖I所示，一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，由限幅級I、第一放大級2、第二放大級3依次連接組成。限幅級I功能是讓小功率輸入信號通過輸出至第一放大級2，對大功率信號產(chǎn)生很大的反射，從而保護后面電路。第一放大級2和第二放大級3電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同，功能是對限幅級輸出信號進行低噪聲放大。如圖2所示，限幅級I由第一限幅PIN管D1、直流通道電感LI、第二限幅PIN管D2、第三限幅PIN管D3依次對地并聯(lián)組成。第一限幅PIN管Dl陰極接地，第一限幅PIN管Dl陽極與限幅級I電路輸入端和直流通道電感LI連接；直流通道電感LI 一端接地，直流通道電感LI另一端與第一限幅PIN管Dl陽極和第二限幅PIN管D2陽極連接；第二限幅PIN管D2陰極接地，第二限幅PIN管D2陽極與直流通道電感LI和第三限幅PIN管D3陽極連接；第三限幅PIN管D3陰極接地，第三限幅PIN管D3陽極與第二限幅PIN管D2陽極和限幅級I電路輸出端連接。第一限幅PIN管Dl選用大功率限幅PIN管裸管芯，能對大功率信號進行限幅；第二、第三限幅PIN管D2、D3選用小功率限幅PIN管裸管芯，對第一限幅PIN管Dl輸出信號進一步限幅；直流通道電感LI選用空氣繞線電感，為第一、第二、第三限幅PIN管D1、D2、D3工作提供直流信號通路，對交流信號開路。由于第一、第二、第三限幅PIN管選用裸管芯，裸管芯熱阻小，散熱快，能承受功率較大，故限幅級有較大的限幅功率。第一、第二放大級2、3電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同，其電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，由低噪聲場效應(yīng)管NI、輸入耦合電容Cl、輸出耦合電容C2、負(fù)反饋電路、直流偏置電路組成。輸入耦合電容Cl 一端與放大級2電路輸入端連接，另一端與低噪聲場效應(yīng)管NI柵極連接；低噪聲場效應(yīng)管NI源極接地，柵極接輸入耦合電容Cl、負(fù)反饋電路和直流偏置電路，漏極接輸出耦合電容C2、負(fù)反饋電路和直流偏置電路；輸出耦合電容C2 —端接低噪聲場效應(yīng)管NI漏極，另一端接電路輸出端；負(fù)反饋電路一端接低噪聲場效應(yīng)管NI柵極，一端接低噪聲場效應(yīng)管NI漏極；直流偏置電路有三個端口，一端接低噪聲場效應(yīng)管NI柵極，一端接低噪聲場效應(yīng)管NI漏極,還有一端接電源端Vdd。輸入稱合電容Cl、輸出稱合電容C2用于輸入輸出信號的耦合，對交流信號通路，對直流信號開路。負(fù)反饋電路用于低噪聲場效應(yīng)管NI漏極到柵極信號的反饋，從而控制放大級的帶寬、增益和端口匹配。直流偏置電路用于為低噪聲場效應(yīng)管NI工作提供穩(wěn)定的直流偏置工作點。第一、第二放大級2、3選用低噪聲場效應(yīng)管，采用集總參數(shù)負(fù)反饋技術(shù)設(shè)計，從而達到低噪聲、超寬帶性能。負(fù)反饋電路主要由反饋電阻R1、反饋電容C3依次串聯(lián)組成。其中反饋電阻Rl與低噪聲場效應(yīng)管NI柵極連接，反饋電容C3與低噪聲場效應(yīng)管NI漏極連接。反饋電阻Rl用于控制低噪聲場效應(yīng)管NI漏極到低噪聲場效應(yīng)管NI柵極的反饋量大小。反饋電容C3用于信號的耦合，對交流信號通路，對直流信號開路。直流偏置電路由第一、第二、第三偏置電阻R2、R3、R4,第一、第二、第三去稱電容C4、C5、C6,第一、第二偏置電感L2、L3組成。第一偏置電阻R2 —端接電源端Vdd和第一去耦電容C4，另一端接第二偏置電阻R3、第二去耦電容C5和第一偏置電感L2 ;第二偏置電阻R3 —端接第一偏置電阻R2、第二去稱電容C5和第一偏置電感L2,另一端接第三偏置電阻R4、第三去耦電容C6和第二偏置電感L3 ;第三偏置電阻R4—端接第二偏置電阻R3、第三去率禹電容C6和第二偏置電感L3,另一端接地；第一去稱電容C4 一端接第一偏置電阻R2和電源端Vdd,另一端接地；第二去稱電容C5 —端接第一、第二偏置電阻R2、R3和第一偏置電感L2,另一端接地；第三去耦電容C6 —端接第二、第三偏置電阻R3、R4和第二偏置電感L3，另 一端接地；第一偏置電感L2 —端接第一、第二偏置電阻R2、R3和第二去稱電容C5,另一端接低噪聲場效應(yīng)管NI漏極；第二偏置電感L3 —端接第二、第三偏置電阻R3、R4和第三去耦電容C6，另一端接低噪聲場效應(yīng)管NI柵極。第一、第二、第三偏置電阻R2、R3、R4通過對電源的分壓限流，為低噪聲場效應(yīng)管NI工作提供適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏?；第一、第二、第三去耦電容C4、C5、C6用于對直流偏置電路的濾波去耦，保證直流偏置電路提供的電壓和電流的穩(wěn)定；第一、第二偏置電感L2、L3對交流信號呈現(xiàn)很高電抗，對低噪聲場效應(yīng)管NI工作的交流信號進行隔離，防止交流信號進入直流偏置電路。第一、第二放大級2、3中低噪聲場效應(yīng)管NI封裝選用小型表貼塑封封裝，電容、電阻、電感選用0402封裝器件，有利于整個電路的小型化。L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器采用微組裝工藝和表貼工藝相結(jié)合的方法進行安裝。限幅級I采用微組裝工藝安裝，第一、第二放大級2、3采用表貼工藝安裝，最后將限幅級I、第一、第二放大級2、3采用導(dǎo)電膠粘接方法集成在一塊金屬底板上。
權(quán)利要求
1.一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，由限幅級(I)、第一放大級(2)、第二放大級(3)依次連接組成，其特征在于所述限幅級由第一限幅PIN管(Dl)、直流通道電感(LI)、第二限幅PIN管(D2)、第三限幅PIN管(D3)依次對地并聯(lián)組成；所述第一、第二放大級(2、3)電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同，由低噪聲場效應(yīng)管(NI)、輸入f禹合電容(Cl)、輸出f禹合電容(C2)、負(fù)反饋電路、直流偏置電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，其特征在于所述限幅級(I)中第一限幅PIN管(Dl)選用大功率限幅PIN管裸管芯，第二、第三限幅PIN管(D2、D3)選用小功率限幅PIN管裸管芯。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，其特征在于所述第一、第二放大級(2、3)中負(fù)反饋電路主要由反饋電阻(Rl)、反饋電容(C3)依次串聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，其特征在于所述第一、第二放大級(2、3)中低噪聲場效應(yīng)管(NI)封裝選用小型表貼塑封封裝，電容、電阻、電感選用0402封裝器件，有利于整個電路的小型化。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，其特征在于所述L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器采用微組裝工藝和表貼工藝相結(jié)合的方法進行安裝，限幅級(I)采用微組裝工藝安裝，第一、第二放大級(2、3)采用表貼工藝安裝，最后將限幅級(I)、第一、第二放大級(2、3)采用導(dǎo)電膠粘接方法集成在一塊金屬底板上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種L、S波段超寬帶大功率限幅低噪聲放大器，由限幅級、第一放大級、第二放大級依次連接組成。其中限幅級采用多級限幅PIN管裸管芯設(shè)計，由第一限幅PIN管、直流通道電感、第二限幅PIN管、第三限幅PIN管依次對地并聯(lián)組成。第一、第二放大級電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同，選用低噪聲場效應(yīng)管，采用集總參數(shù)負(fù)反饋技術(shù)設(shè)計，由低噪聲場效應(yīng)管、輸入耦合電容、輸出耦合電容、負(fù)反饋電路、直流偏置電路組成。本發(fā)明具有大限幅功率、超寬帶、低噪聲、小體積、低成本等優(yōu)點，能滿足L、S波段超寬帶通信、雷達、電子對抗及測量等應(yīng)用需要。
文檔編號H03F1/26GK102723914SQ20121024314
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者劉軍華, 張信民, 張英浩, 王玉萍, 高留安 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所