CN102723914A

CN102723914A - L、s波段超宽带大功率限幅低噪声放大器

Info

Publication number: CN102723914A
Application number: CN2012102431421A
Authority: CN
Inventors: 张英浩; 张信民; 刘军华; 王玉萍; 高留安
Original assignee: 724th Research Institute of CSIC
Current assignee: 724th Research Institute of CSIC
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明涉及一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，由限幅级、第一放大级、第二放大级依次连接组成。其中限幅级采用多级限幅PIN管裸管芯设计，由第一限幅PIN管、直流通道电感、第二限幅PIN管、第三限幅PIN管依次对地并联组成。第一、第二放大级电路结构和参数完全相同，选用低噪声场效应管，采用集总参数负反馈技术设计，由低噪声场效应管、输入耦合电容、输出耦合电容、负反馈电路、直流偏置电路组成。本发明具有大限幅功率、超宽带、低噪声、小体积、低成本等优点，能满足L、S波段超宽带通信、雷达、电子对抗及测量等应用需要。

Description

L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器

一技术领域

本发明属于微波电子器件技术领域，特别是应用于超宽带电子设备系统中的一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器。

二背景技术

限幅低噪声放大器广泛用于接收机前端，它集成了限幅器和低噪声放大器的功能，能对输入小信号进行低噪声放大，同时对输入大信号有很大衰减，从而保护接收机不被大功率输入信号烧毁。随着应用需求的发展和电磁环境的日益复杂，通信、雷达、电子对抗及测量等电子设备的工作带宽越来越宽，对大功率防护的要求越来越高，因此对超宽带限幅低噪声放大器的需求也越来越大。

在L、S波段，较窄频带的限幅低噪声放大器较多，如国内推出的一系列限幅低噪声放大器产品，这些限幅低噪声放大器一般采用裸芯片设计，电路采用微组装工艺安装，有较大的限幅功率和较低的噪声系数，但是安装工艺复杂，成本高，电路带宽相对较窄，不能满足超宽带应用需要。

在L、S波段，跨3个倍频程以上的超宽带限幅低噪声放大器产品较少，典型的产品如美国WanTcom公司推出的WHM1045LE超宽带限幅低噪声放大器，其工作频率1～4.2GHz，增益26dB，噪声系数小于1.4dB。其内部集成的限幅器采用一级0402封装的限幅二极管制作的，这种带封装的限幅二级管由于受封装影响散热能力有限，热阻大，其本身限幅功率就小，同时WHM1045LE内部限幅器只采用一级限幅二级管，因此WHM1045LE的限幅功率较小，只有1W，不能满足大功率限幅保护的要求。

三发明内容

本发明的目的在于：针对以上现有技术及产品存在的缺点，设计一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，该限幅低噪声放大器具有限幅功率大、带宽宽、体积小、成本低等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，由限幅级、第一放大级、第二放大级依次连接组成。限幅级由第一限幅PIN管、直流通道电感、第二限幅PIN管、第三限幅PIN管依次对地并联组成。第一、第二放大级电路结构和参数完全相同，由低噪声场效应管、输入耦合电容、输出耦合电容、负反馈电路、直流偏置电路组成。

限幅级中第一限幅PIN管选用大功率限幅PIN管裸管芯，第二、第三限幅PIN管选用小功率限幅PIN管裸管芯。

放大级中负反馈电路主要由反馈电阻、反馈电容依次串联组成。

放大级中低噪声场效应管封装选用小型表贴塑封封装，电容、电阻、电感选用0402封装器件，有利于整个电路的小型化。

L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器采用微组装工艺和表贴工艺相结合的方法进行安装。限幅级采用微组装工艺安装，第一、第二放大级采用表贴工艺安装，最后将限幅级、第一、第二放大级采用导电胶粘接方法集成在一块金属底板上。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)限幅级采用三级限幅PIN管裸管芯设计，热阻小，散热快，限幅功率大，典型限幅功率10W；(2)放大级选用低噪声场效应管，采用集总参数负反馈技术设计，具有超宽带，低噪声等优点，典型带宽0.8～3.5GHz，噪声系数小于2.0dB；(3)体积小、成本低。

四附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1是L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器结构图；

图2是限幅级电路图；

图3是放大级电路图。

五具体实施方式

如图1所示，一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，由限幅级1、第一放大级2、第二放大级3依次连接组成。限幅级1功能是让小功率输入信号通过输出至第一放大级2，对大功率信号产生很大的反射，从而保护后面电路。第一放大级2和第二放大级3电路结构和参数完全相同，功能是对限幅级输出信号进行低噪声放大。

如图2所示，限幅级1由第一限幅PIN管D1、直流通道电感L1、第二限幅PIN管D2、第三限幅PIN管D3依次对地并联组成。第一限幅PIN管D1阴极接地，第一限幅PIN管D1阳极与限幅级1电路输入端和直流通道电感L1连接；直流通道电感L1一端接地，直流通道电感L1另一端与第一限幅PIN管D1阳极和第二限幅PIN管D2阳极连接；第二限幅PIN管D2阴极接地，第二限幅PIN管D2阳极与直流通道电感L1和第三限幅PIN管D3阳极连接；第三限幅PIN管D3阴极接地，第三限幅PIN管D3阳极与第二限幅PIN管D2阳极和限幅级1电路输出端连接。第一限幅PIN管D1选用大功率限幅PIN管裸管芯，能对大功率信号进行限幅；第二、第三限幅PIN管D2、D3选用小功率限幅PIN管裸管芯，对第一限幅PIN管D1输出信号进一步限幅；直流通道电感L1选用空气绕线电感，为第一、第二、第三限幅PIN管D1、D2、D3工作提供直流信号通路，对交流信号开路。由于第一、第二、第三限幅PIN管选用裸管芯，裸管芯热阻小，散热快，能承受功率较大，故限幅级有较大的限幅功率。

第一、第二放大级2、3电路结构和参数完全相同，其电路结构如图3所示，由低噪声场效应管N1、输入耦合电容C1、输出耦合电容C2、负反馈电路、直流偏置电路组成。输入耦合电容C1一端与放大级2电路输入端连接，另一端与低噪声场效应管N1栅极连接；低噪声场效应管N1源极接地，栅极接输入耦合电容C1、负反馈电路和直流偏置电路，漏极接输出耦合电容C2、负反馈电路和直流偏置电路；输出耦合电容C2一端接低噪声场效应管N1漏极，另一端接电路输出端；负反馈电路一端接低噪声场效应管N1栅极，一端接低噪声场效应管N1漏极；直流偏置电路有三个端口，一端接低噪声场效应管N1栅极，一端接低噪声场效应管N1漏极，还有一端接电源端Vdd。输入耦合电容C1、输出耦合电容C2用于输入输出信号的耦合，对交流信号通路，对直流信号开路。负反馈电路用于低噪声场效应管N1漏极到栅极信号的反馈，从而控制放大级的带宽、增益和端口匹配。直流偏置电路用于为低噪声场效应管N1工作提供稳定的直流偏置工作点。第一、第二放大级2、3选用低噪声场效应管，采用集总参数负反馈技术设计，从而达到低噪声、超宽带性能。

负反馈电路主要由反馈电阻R1、反馈电容C3依次串联组成。其中反馈电阻R1与低噪声场效应管N1栅极连接，反馈电容C3与低噪声场效应管N1漏极连接。反馈电阻R1用于控制低噪声场效应管N1漏极到低噪声场效应管N1栅极的反馈量大小。反馈电容C3用于信号的耦合，对交流信号通路，对直流信号开路。

直流偏置电路由第一、第二、第三偏置电阻R2、R3、R4，第一、第二、第三去耦电容C4、C5、C6，第一、第二偏置电感L2、L3组成。第一偏置电阻R2一端接电源端Vdd和第一去耦电容C4，另一端接第二偏置电阻R3、第二去耦电容C5和第一偏置电感L2；第二偏置电阻R3一端接第一偏置电阻R2、第二去耦电容C5和第一偏置电感L2，另一端接第三偏置电阻R4、第三去耦电容C6和第二偏置电感L3；第三偏置电阻R4一端接第二偏置电阻R3、第三去耦电容C6和第二偏置电感L3，另一端接地；第一去耦电容C4一端接第一偏置电阻R2和电源端Vdd，另一端接地；第二去耦电容C5一端接第一、第二偏置电阻R2、R3和第一偏置电感L2，另一端接地；第三去耦电容C6一端接第二、第三偏置电阻R3、R4和第二偏置电感L3，另一端接地；第一偏置电感L2一端接第一、第二偏置电阻R2、R3和第二去耦电容C5，另一端接低噪声场效应管N1漏极；第二偏置电感L3一端接第二、第三偏置电阻R3、R4和第三去耦电容C6，另一端接低噪声场效应管N1栅极。第一、第二、第三偏置电阻R2、R3、R4通过对电源的分压限流，为低噪声场效应管N1工作提供适当的电压和电流；第一、第二、第三去耦电容C4、C5、C6用于对直流偏置电路的滤波去耦，保证直流偏置电路提供的电压和电流的稳定；第一、第二偏置电感L2、L3对交流信号呈现很高电抗，对低噪声场效应管N1工作的交流信号进行隔离，防止交流信号进入直流偏置电路。

第一、第二放大级2、3中低噪声场效应管N1封装选用小型表贴塑封封装，电容、电阻、电感选用0402封装器件，有利于整个电路的小型化。

L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器采用微组装工艺和表贴工艺相结合的方法进行安装。限幅级1采用微组装工艺安装，第一、第二放大级2、3采用表贴工艺安装，最后将限幅级1、第一、第二放大级2、3采用导电胶粘接方法集成在一块金属底板上。

Claims

1.一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，由限幅级(1)、第一放大级(2)、第二放大级(3)依次连接组成，其特征在于所述限幅级由第一限幅PIN管(D1)、直流通道电感(L1)、第二限幅PIN管(D2)、第三限幅PIN管(D3)依次对地并联组成；所述第一、第二放大级(2、3)电路结构和参数完全相同，由低噪声场效应管(N1)、输入耦合电容(C1)、输出耦合电容(C2)、负反馈电路、直流偏置电路组成。

2.根据权利1所述的一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，其特征在于所述限幅级(1)中第一限幅PIN管(D1)选用大功率限幅PIN管裸管芯，第二、第三限幅PIN管(D2、D3)选用小功率限幅PIN管裸管芯。

3.根据权利1所述的一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，其特征在于所述第一、第二放大级(2、3)中负反馈电路主要由反馈电阻(R1)、反馈电容(C3)依次串联组成。

4.根据权利1所述的一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，其特征在于所述第一、第二放大级(2、3)中低噪声场效应管(N1)封装选用小型表贴塑封封装，电容、电阻、电感选用0402封装器件，有利于整个电路的小型化。

5.根据权利1所述的一种L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器，其特征在于所述L、S波段超宽带大功率限幅低噪声放大器采用微组装工艺和表贴工艺相结合的方法进行安装，限幅级(1)采用微组装工艺安装，第一、第二放大级(2、3)采用表贴工艺安装，最后将限幅级(1)、第一、第二放大级(2、3)采用导电胶粘接方法集成在一块金属底板上。