一種微波寬帶限幅放大器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種微波寬帶限幅放大器，包括金屬屏蔽外殼，位于金屬屏蔽外殼內(nèi)部空腔中的電路部分、位于金屬屏蔽外殼外部一端的射頻輸入端口、位于金屬屏蔽外殼另一端的射頻輸出端口，以及電源輸入接口；電路部分包括微波電路、電源偏置電路；微波電路一端與射頻輸入端口連接，另一端與射頻輸出端口連接；電源偏置電路一端與電源輸入接口連接，另一端與微波電路連接。本實(shí)用新型提供的微波寬帶限幅放大器增益高、功率輸出大、高低溫線性增益變化小并且可以與特定的“U”形端口進(jìn)行緊密連接。
【專利說明】一種微波寬帶限幅放大器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子信息領(lǐng)域，特別是一種微波寬帶限幅放大器。

【背景技術(shù)】
[0002]微波寬帶限幅放大器作為雷達(dá)系統(tǒng)的主要部件，特別是在無線通信、電子對(duì)抗等領(lǐng)域有著廣泛的市場(chǎng)。其特點(diǎn)在于工作頻段寬，一般覆蓋多個(gè)倍頻層。對(duì)于覆蓋C波段、X波段、Ku波段的功率放大器，其研制的難點(diǎn)在于寬帶匹配以及穩(wěn)定性。目前國內(nèi)對(duì)于寬帶限幅放大器的研制分有高增益和大功率兩個(gè)不同方向。對(duì)于高增益的寬帶放大器一般增益為35dB左右，其輸出功率為20dBm左右。對(duì)于大功率寬帶放大器目前可見報(bào)道的有增益為19dB，輸出功率為34dBn的功率放大器。
[0003]現(xiàn)有的微波寬帶放大器存在以下問題:第一，現(xiàn)有的微波功率放大器增益高、功率低或者功率高、增益低，不能既實(shí)現(xiàn)高功率的同時(shí)又實(shí)現(xiàn)高增益；第二，由于特定工作環(huán)境的需要，許多一起的信號(hào)輸出端口制成特定的形狀，再利用接線柱形式的端口不能良好的進(jìn)行匹配。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種高增益、大功率輸出、高低溫線性增益變化小以及“U”形輸入端口的微波寬帶限幅放大器。
[0005]—種微波寬帶限幅放大器，其特征在于，包括金屬屏蔽外殼，位于金屬屏蔽外殼內(nèi)部空腔中的電路部分、位于金屬屏蔽外殼外部一端的射頻輸入端口，以及位于金屬屏蔽外殼另一端的射頻輸出端口以及電源輸入接口 ；電路部分包括微波電路、電源偏置電路；微波電路一端與射頻輸入端口連接，另一端與射頻輸出端口連接；電源偏置電路一端與電源輸入接口連接，另一端與微波電路連接。
[0006]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，微波電路包括依次連接的第一匹配網(wǎng)絡(luò)、第一級(jí)微波功率放大器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)、第二級(jí)微波功率放大器、增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、第三級(jí)微波功率放大器和第四級(jí)微波功率放大器；微波射頻信號(hào)經(jīng)射頻輸入端口送入第一匹配網(wǎng)絡(luò)，依次經(jīng)過第一級(jí)微波功率放大器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)、第二級(jí)微波功率放大器、增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、第三級(jí)微波功率放大器和第四級(jí)微波功率放大器，最后從射頻輸出端口輸出射頻信號(hào)。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，金屬屏蔽外殼I內(nèi)部分割為三個(gè)獨(dú)立的金屬屏蔽腔體；第一匹配網(wǎng)絡(luò)、第一級(jí)微波功率放大器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)、第二級(jí)微波功率放大器位于第一金屬屏蔽腔體中；增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、第三級(jí)微波功率放大器和第四級(jí)微波功率放大器位于第二金屬屏蔽腔體中；電源偏置電路位于第三金屬屏蔽腔體中。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，射頻輸入端口包括U型插頭和固定U型插頭的插座，插座與第一匹配網(wǎng)絡(luò)連接。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，電源偏置電路包括穩(wěn)壓電路和偏置電路。穩(wěn)壓電路一端分別與電源輸入接口和第一低頻濾波電容一端連接，第一低頻濾波電容另一端接地；穩(wěn)壓電路另一端分別于第二低頻濾波電容、第一偏置電路、第三高頻濾波電容、第二偏執(zhí)電路、第四高頻濾波電容、第三偏置電路、第五高頻濾波電容和繞線電感的一端連接。所述第二低頻濾波電容、第三高頻濾波電容、第四高頻濾波電容、第五高頻濾波電容的另一端分別接地。每一個(gè)偏置電路均包括并聯(lián)的兩個(gè)電阻；所述的第一偏置電路另一端分別與第六高頻濾波電容和第一級(jí)微波功率放大器的一端連接，第六高頻濾波電容另一端接地；所述的第二偏置電路另一端分別與第七高頻濾波電容和第二級(jí)微波功率放大器的一端連接，第七高頻濾波電容另一端接地；所述的第三偏置電路另一端分別與第八高頻濾波電容和第三級(jí)微波功率放大器的一端連接，第八高頻濾波電容另一端接地。繞線電感的另一端與第四級(jí)微波功率放大器的一端連接。
[0010]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:(I)射頻輸入端口為U形接口設(shè)計(jì)，可以與特定U形端口進(jìn)行連接；(2)本實(shí)用新型采用了 4級(jí)微波功率放大器件，通過對(duì)其合理分配各級(jí)放大器件的增益，并增加級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)，降低放大器自激的可能；(3)金屬屏蔽外殼內(nèi)部設(shè)置三個(gè)獨(dú)立的空間，不同的元器件位于不同的金屬屏蔽腔體內(nèi)，提高了電路的穩(wěn)定性；(4)通過在微波功率放大電路中增加適當(dāng)?shù)脑鲆嫜a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，利用補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部器件在不同溫度狀態(tài)下，呈現(xiàn)不同的插入損耗的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)微波放大電路的增益補(bǔ)償。
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的微波寬帶限幅放大器作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的U型射頻輸入端口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖；
[0015]圖4是本實(shí)用新型的匹配網(wǎng)絡(luò)電路原理圖；
[0016]圖5是本實(shí)用新型的增益補(bǔ)償電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]—種微波寬帶限幅放大器，其特征在于，包括金屬屏蔽外殼I，位于金屬屏蔽外殼I內(nèi)部空腔中的電路部分、位于金屬屏蔽外殼I外部一端的射頻輸入端口 2,以及位于金屬屏蔽外殼I另一端的射頻輸出端口 3以及電源輸入接口 4。
[0018]電路部分包括微波電路、電源偏置電路。金屬屏蔽外殼I在射頻輸入端口 2、射頻輸出端口 3和電源輸入接口 4的對(duì)應(yīng)位置設(shè)置通孔，射頻輸入端口 2通過相應(yīng)的通孔與微波電路一端連接，射頻輸出端口 3通過相應(yīng)的通孔與微波電路另一端連接，電源輸入接口 4通過相應(yīng)的通孔與電源偏置電路連接。
[0019]射頻輸入端口 2包括U型插頭2-1和固定U型插頭2-1的插座2_2，插座2_2與第一匹配網(wǎng)絡(luò)連接。射頻輸出端口 3為SMA射頻連接器，電源輸入接口 4為一個(gè)接線柱。
[0020]所述微波電路包括依次連接的第一匹配網(wǎng)絡(luò)、第一級(jí)微波功率放大器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)、第二級(jí)微波功率放大器、增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、第三級(jí)微波功率放大器和第四級(jí)微波功率放大器。微波射頻信號(hào)經(jīng)射頻輸入端口 2送入第一匹配網(wǎng)絡(luò)，依次經(jīng)過第一級(jí)微波功率放大器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)、第二級(jí)微波功率放大器、增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、第三級(jí)微波功率放大器和第四級(jí)微波功率放大器，最后從射頻輸出端口 3輸出射頻信號(hào)。
[0021]其中，微波功率放大器為GaAs微波寬帶限幅放大器。第一級(jí)微波功率放大器可選擇HMC系列放大器，第二級(jí)微波功率放大器可選擇FM放大器，第三級(jí)微波功率放大器可選擇AMMC放大器，第四級(jí)微波功率放大器可選擇CMM0015放大器。
[0022]所述的每個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)的作用在于保證電源輸入接口 4和每個(gè)微波放大器良好匹配，使放大器獲得最大的增益和功率；電路中，可以采用T型衰減網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)放大器的良好匹配，如圖4所示。
[0023]由于微波寬帶限幅放大器中四級(jí)放大器的總增益過高，超過50dB。對(duì)于各級(jí)放大器件隨著溫度的變化均存在增益變化，在工作溫度_40°C?+85°C范圍內(nèi)，其增益變化超過5dB。為了減小全溫增益變化，電路中增加了溫度補(bǔ)償電路，其電路原理如下圖所示。利用材料的溫度特性，電路中電阻的阻值隨著溫度的變化呈現(xiàn)一定規(guī)律的變化，通過合理調(diào)配，讓該電路在6-18GHZ范圍內(nèi)，在工作溫度_40°C?+85°C內(nèi)隨溫度的增加，其衰減量從8dB衰減量減小到4dB衰減量，其變化趨勢(shì)與射頻放大器變化趨勢(shì)剛好相反，從而實(shí)現(xiàn)全溫的增益補(bǔ)償，如圖5所示。
[0024]微波電路器件之間均用微帶傳輸線進(jìn)行連接，所述微帶傳輸線的電路板材選擇的是RT5880型號(hào)的板材。所述微波功率放大器的微帶傳輸線厚度為0.254mm,電源偏置電路的板材厚度為0.5mm。
[0025]通過分腔設(shè)計(jì)，將4級(jí)功率放大器件分布在2各獨(dú)立的屏蔽腔體中，減小空間串?dāng)_的可能。具體地，金屬屏蔽外殼I內(nèi)部分割為三個(gè)獨(dú)立的金屬屏蔽腔體；第一匹配網(wǎng)絡(luò)、第一級(jí)微波功率放大器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)、第二級(jí)微波功率放大器位于第一金屬屏蔽腔體中；增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、第三級(jí)微波功率放大器和第四級(jí)微波功率放大器位于第二金屬屏蔽腔體中；電源偏置電路位于第三金屬屏蔽腔體中。
[0026]電源偏置電路包括穩(wěn)壓電路和偏置電路。穩(wěn)壓電路一端分別與12V電源輸入接口4和第一低頻濾波電容Cl 一端連接，第一低頻濾波電容Cl另一端接地；穩(wěn)壓電路另一端分別于第二低頻濾波電容C2、第一偏置電路、第三高頻濾波電容C3、第二偏執(zhí)電路、第四高頻濾波電容C4、第三偏置電路、第五高頻濾波電容C5和繞線電感LI的一端連接；所述第二低頻濾波電容C2、第三高頻濾波電容C3、第四高頻濾波電容C4、第五高頻濾波電容C5的另一端分別接地。
[0027]外部直流供電通過電源輸入接口 4經(jīng)過電源偏置電路送入微波放大器內(nèi)部；輸入電源經(jīng)過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，為各級(jí)微波放大器件提供工作電源；偏置電路為微波放大器件提供限流保護(hù)和濾波功能，所述限流保護(hù)功能是指通過限流電阻保護(hù)微波功率放大器件的工作電壓和工作電流，所述濾波功能是指通過偏置電路的旁路濾波電容，抑制射頻信號(hào)通過偏置電路進(jìn)行的串?dāng)_。
[0028]每一個(gè)偏置電路均包括并聯(lián)的兩個(gè)電阻。第一偏置電路包括并聯(lián)的第一電阻Rl和第二電阻R2，阻值均為91 Ω ;第二偏置電路包括并聯(lián)的第三電阻R3和第四電阻R4，阻值均為110 Ω ;第三偏置電路包括并聯(lián)的阻值為150 Ω第五電阻R5和阻值為180 Ω第六電阻R6。
[0029]所述的第一偏置電路另一端分別與第六高頻濾波電容C6和第一級(jí)微波功率放大器的一端連接，第六高頻濾波電容C6另一端接地；所述的第二偏置電路另一端分別與第七高頻濾波電容C7和第二級(jí)微波功率放大器的一端連接，第七高頻濾波電容C7另一端接地；所述的第三偏置電路另一端分別與第八高頻濾波電容CS和第三級(jí)微波功率放大器的一端連接，第八高頻濾波電容CS另一端接地；繞線電感LI的另一端與第四級(jí)微波功率放大器的一端連接。
[0030]第一低頻濾波電容Cl和第二低頻濾波電容C2均為1uF的鉭電容；第三高頻濾波電容C3、第四高頻濾波電容C4、第五高頻濾波電容C5、第六高頻濾波電容C6、第七高頻濾波電容C7、第八高頻濾波電容C8均為100pF的采用無引線高Q單層陶瓷電容。繞線電感LI由直徑為20 μ m金絲繞制，可以減小射頻信號(hào)通過電源的串?dāng)_，提高產(chǎn)品可靠性。
[0031]本限幅放大器的技術(shù)效果如下:
[0032]表I所示數(shù)據(jù)為本發(fā)明在全溫范圍主要性能指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果，通過數(shù)據(jù)可以看出產(chǎn)品在_55°C至+85°C的溫范圍內(nèi)輸出功率大于27dBm，線性增益大于38dB、高低溫變換小于4dB,端口駐波小于1.5。
[0033]表I主要指標(biāo)實(shí)際測(cè)試結(jié)果
[0034]
序號(hào)I產(chǎn)品指標(biāo)I技術(shù)要求~I實(shí)測(cè)結(jié)果
1飽和輸出功率彡26dBm 27dBm(min)
2線性增益(38?47)dB (39?46)dB
3增益平坦度sS 4dB2.5dB(max)
4噪聲系數(shù)sS 12dB 8dB(max)
5輸入駐波<1.71.5 (max)
【權(quán)利要求】
1.一種微波寬帶限幅放大器，其特征在于，包括金屬屏蔽外殼[I]，位于金屬屏蔽外殼[1]內(nèi)部空腔中的電路部分、位于金屬屏蔽外殼[I]外部一端的射頻輸入端口[2]、位于金屬屏蔽外殼[I]另一端的射頻輸出端口 [3]，以及電源輸入接口 [4]； 電路部分包括微波電路[5]、電源偏置電路[6];微波電路一端與射頻輸入端口 [2]連接，另一端與射頻輸出端口 [3]連接；電源偏置電路一端與電源輸入接口 [4]連接，另一端與微波電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波寬帶限幅放大器，其特征在于，微波電路包括依次連接的四級(jí)微波功率放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波寬帶限幅放大器，其特征在于，微波電路還包括匹配網(wǎng)絡(luò)[7]和增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)[8]，匹配網(wǎng)絡(luò)[7]包括第一匹配網(wǎng)絡(luò)和第二匹配網(wǎng)絡(luò)，第一匹配網(wǎng)絡(luò)位于射頻輸入端口 [2]和第一級(jí)微波功率放大器之間，第二匹配網(wǎng)絡(luò)位于第一級(jí)微波功率放大器和第二級(jí)微波功率放大器之間；增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)位于第二級(jí)微波功率放大器和第三級(jí)微波功率放大器之間； 微波射頻信號(hào)經(jīng)射頻輸入端口 [2]送入第一匹配網(wǎng)絡(luò)，依次經(jīng)過第一級(jí)微波功率放大器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)、第二級(jí)微波功率放大器、增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、第三級(jí)微波功率放大器和第四級(jí)微波功率放大器，最后從射頻輸出端口 [3]輸出射頻信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波寬帶限幅放大器，其特征在于，電源偏置電路包括穩(wěn)壓電路和三個(gè)偏置電路； 穩(wěn)壓電路一端分別與電源輸入接口 [4]和第一低頻濾波電容[Cl] 一端連接，第一低頻濾波電容[Cl]另一端接地；穩(wěn)壓電路另一端分別與第二低頻濾波電容[C2]、第一偏置電路、第三高頻濾波電容[C3]、第二偏執(zhí)電路、第四高頻濾波電容[C4]、第三偏置電路、第五高頻濾波電容[C5]和繞線電感[LI]的一端連接； 所述第二低頻濾波電容[C2]、第三高頻濾波電容[C3]、第四高頻濾波電容[C4]、第五高頻濾波電容[C5]的另一端分別接地； 每一個(gè)偏置電路均包括并聯(lián)的兩個(gè)電阻；所述的第一偏置電路另一端分別與第六高頻濾波電容[C6]和第一級(jí)微波功率放大器的一端連接，第六高頻濾波電容[C6]另一端接地；所述的第二偏置電路另一端分別與第七高頻濾波電容[C7]和第二級(jí)微波功率放大器的一端連接，第七高頻濾波電容[C7]另一端接地；所述的第三偏置電路另一端分別與第八高頻濾波電容[CS]和第三級(jí)微波功率放大器的一端連接，第八高頻濾波電容[CS]另一端接地； 繞線電感[LI]的另一端與第四級(jí)微波功率放大器的一端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微波寬帶限幅放大器，其特征在于，金屬屏蔽外殼[I]內(nèi)部分割為三個(gè)獨(dú)立的金屬屏蔽腔體；第一匹配網(wǎng)絡(luò)、第一級(jí)微波功率放大器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)、第二級(jí)微波功率放大器位于第一金屬屏蔽腔體中；增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、第三級(jí)微波功率放大器和第四級(jí)微波功率放大器位于第二金屬屏蔽腔體中；電源偏置電路位于第三金屬屏蔽腔體中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的微波寬帶限幅放大器，其特征在于，射頻輸入端口[2]包括U型插頭[2-1]和固定U型插頭[2-1]的插座[2-2]，插座[2_2]與第一匹配網(wǎng)絡(luò)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波寬帶限幅放大器，其特征在于，第一偏置電路包括并聯(lián)的第一電阻[R1]和第二電阻[R2]，阻值均為91Ω ;第二偏置電路包括并聯(lián)的第三電阻[R3]和第四電阻[R4]，阻值均為110 Ω ;第三偏置電路包括并聯(lián)的阻值為150 Ω第五電阻[R5]和阻值為180 Ω第六電阻[R6]。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波寬帶限幅放大器，其特征在于，第一低頻濾波電容[Cl]和第二低頻濾波電容[C2]均為1uF的鉭電容；第三高頻濾波電容[C3]、第四高頻濾波電容[C4]、第五高頻濾波電容[C5]、第六高頻濾波電容[C6]、第七高頻濾波電容[C7]、第八高頻濾波電容[C8]均為100pF的電容；繞線電感[LI]由直徑為20 μ m金絲繞制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波寬帶限幅放大器，其特征在于，射頻輸出端口[3]為SMA射頻連接器，電源輸入接口 [4]為一個(gè)接線柱。
【文檔編號(hào)】H03F1/34GK204031075SQ201420445673
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】孫毅, 朱承昆, 王超, 雍定超, 杜慶洋, 曹雁, 郭超, 王學(xué)芝, 付燦, 王浩 申請(qǐng)人:南京譽(yù)葆科技有限公司