CN107508564A

CN107508564A - 一种半集总形式滤波低噪声放大装置

Info

Publication number: CN107508564A
Application number: CN201710717644.6A
Authority: CN
Inventors: 王鑫; 张亚君; 戴永胜
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2017-12-22

Abstract

本发明公开了一种半集总形式滤波低噪声放大装置。该装置包括单片低噪声放大器和滤波器，所述滤波器的上表面贴装有单片低噪声放大器、第一输入带状线和第一输出带状线，其中第一输入带状线和第一输出带状线均连接单片低噪声放大器，半集总形式滤波低噪声放大装置的一端贴装有信号输入端口，一侧贴装第一接地端，另一侧依次贴装有单片低噪声放大器、电压控制端口、第二接地端；半集总形式滤波低噪声放大装置另一侧贴装有信号输出端口。本发明在一个集成芯片上实现了两种功能，具有体积小、电性能好、稳定性高、成本低易于批量生产的优点，可应用于无线卫星通信等对体积、电性能、温度稳定性和可靠性要求高的场合和相应的电子系统中。

Description

一种半集总形式滤波低噪声放大装置

技术领域

本发明属于集成芯片滤波器技术领域，特别是一种半集总形式滤波低噪声放大装置。

背景技术

近年来，无线通信，卫星军事通信等领域飞速发展，对其通信电子系统提出了更高的要求，微型化、高性能、成本低易于批量加工等优势成为当今电子器件领域研究的重要方向，对微波滤波器的性能以及功能的多样化，尺寸，稳定性等有着越来越高的要求。以低温共烧陶瓷技术为基础的众多种类无源器件如滤波器、双工器、功分器等已应用在许多国防尖端设备中，而集成有源芯片的无源器件也将在以后的电子系统中发挥重要的作用。

低温共烧陶瓷技术是一种电子封装技术，采用多层陶瓷技术，能够将无源元件内置于介质基板内部，同时也可以将有源元件贴装于基板表面制成无源/有源集成的功能装置。LTCC技术在批量生产、集成封装、高品质、设计灵活以及高频性能等方面都有着明显的优势，已成为无源集成的主流技术。其具有高Q值、易于集成有源芯片、散热性好、稳定性高、耐高温、冲震等优点，利用LTCC技术，可以很好的加工出尺寸小、精度高、紧密型好、损耗小的微型微波器件。

然而，现有的低噪声放大装置往往存在体积大、结构复杂的问题，并且可靠性低、成本高，难以进行批量生产和广泛应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、批量一致性好、成本低、温度性能稳定的滤波低噪声放大装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种半集总形式滤波低噪声放大装置，包括单片低噪声放大器WFD和滤波器F，所述滤波器F的上表面贴装有单片低噪声放大器WFD、第一输入带状线Lin1和第一输出带状线Lout1，其中第一输入带状线Lin1和第一输出带状线Lout1均连接单片低噪声放大器WFD，半集总形式滤波低噪声放大装置的一端贴装有信号输入端口P1，一侧贴装第一接地端GND1，另一侧依次贴装有单片低噪声放大器WFD、电压控制端口P3、第二接地端GND2；半集总形式滤波低噪声放大装置另一侧贴装有信号输出端口P2；

所述滤波器F包括金属柱H1、第二输出带状线Rout、第二输入电感Lin2、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第二输出电感Lout2、Z形级间耦合带状线Z、信号输出端口P2、第一接地端GND1和第二接地端GND2、接地面；其中，第一谐振器由第一谐振电感L1和第一谐振电容C1并联而成，第一谐振电感L1的一端与第一谐振电容C1的一端相连，第一谐振电感L1的另一端与第一谐振电容C1的另一端分别接地；第二谐振器由第二谐振电感L2和第二谐振电容C2并联而成，第二谐振电感L2的一端与第二谐振电容C2的一端相连，第二谐振电感L2的另一端与第二谐振电容C2的另一端分别接地；第三谐振器由第三谐振电感L3和第三谐振电容C3并联而成，第三谐振电感L3的一端与第三谐振电容C3的一端相连，第三谐振电感L3的另一端与第三谐振电容C3的另一端分别接地；第四谐振器由第四谐振电感L4和第四谐振电容C4并联而成，第四谐振电感L4的一端与第四谐振电容C4的一端相连，第四谐振电感L4的另一端与第四谐振电容C4的另一端分别接地；所述第一谐振电感L1、第二谐振电感L2、第三谐振电感L3、第四谐振电感L4均为两层矩形螺旋谐振电感结构，第一谐振电容C1、第二谐振电容C2、第三谐振电容C3、第四谐振电容C4均为双层金属板结构；金属柱H1顶部与第一输出电感Lout1相连，金属柱H1底部与第二输出带状线Rout的一端相连，第二输出带状线Rout的另一端与第二输入电感Lin2的一端相连，第二输入电感Lin2的另一端与第一谐振电感L1和第一谐振电容C1相连接，信号输出端口P2与第二输出电感Lout2的一端连接，第二输出电感Lout2的另一端与第四谐振电感L4和第四谐振电容C4相连接；Z形级间耦合带状线Z位于第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器之上，接地面位于各谐振器之下。

进一步地，所述信号输入端口P1和信号输出端口P2均为共面波导结构的50欧姆阻抗的端口。

进一步地，所述信号输入端口P1、信号输出端口P2和电压控制端口P3均为外部封装引脚。

进一步地，所述信号输入端口P1、信号输出端口P2、所述电压控制端口P3均设有向上表面和下表面的延伸折弯部，贴装在半集总形式滤波低噪声放大装置的上表面和下表面。

进一步地，所述单片低噪声放大器WFD和滤波器F通过低温共烧陶瓷技术实现一体式封装。

进一步地，所述单片低噪声放大器WFD的型号为WFD005050-L30。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)采用低温共烧陶瓷技术，体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定；(2)通过将单片低噪声放大器WFD利用LTCC技术集成在滤波器表面，生产出具有单芯片两项功能的低噪声放大带通滤波器，具有高Q值、散热性好、稳定性高的优点。

附图说明

图1是本发明半集总形式滤波低噪声放大装置的电路原理图。

图2是本发明半集总形式滤波低噪声放大装置的结构示意图。

图3是本发明半集总形式滤波低噪声放大装置的外部结构图。

图4是本发明半集总形式滤波低噪声放大装置中的滤波器F的结构示意图。

图5是本发明半集总形式滤波低噪声放大装置中的滤波器F的驻波以及插入损耗波形图。

具体实施方式

如图1～4所示的一种半集总形式滤波低噪声放大装置，包括单片低噪声放大器WFD和滤波器F，所述滤波器F的上表面贴装有单片低噪声放大器WFD、第一输入带状线Lin1和第一输出带状线Lout1，其中第一输入带状线Lin1和第一输出带状线Lout1均连接单片低噪声放大器WFD，半集总形式滤波低噪声放大装置的一端贴装有信号输入端口P1，一侧贴装第一接地端GND1，另一侧从左至右依次贴装有单片低噪声放大器WFD、电压控制端口P3、第二接地端GND2；半集总形式滤波低噪声放大装置另一侧贴装有信号输出端口P2；

滤波器F包括金属柱H1、第二输出带状线Rout、第二输入电感Lin2、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第二输出电感Lout2、Z形级间耦合带状线Z、信号输出端口P2、第一接地端GND1和第二接地端GND2、接地面；其中，第一谐振器由第一谐振电感L1和第一谐振电容C1并联而成，第一谐振电感L1的一端与第一谐振电容C1的一端相连，第一谐振电感L1的另一端与第一谐振电容C1的另一端分别接地；第二谐振器由第二谐振电感L2和第二谐振电容C2并联而成，第二谐振电感L2的一端与第二谐振电容C2的一端相连，第二谐振电感L2的另一端与第二谐振电容C2的另一端分别接地；第三谐振器由第三谐振电感L3和第三谐振电容C3并联而成，第三谐振电感L3的一端与第三谐振电容C3的一端相连，第三谐振电感L3的另一端与第三谐振电容C3的另一端分别接地；第四谐振器由第四谐振电感L4和第四谐振电容C4并联而成，第四谐振电感L4的一端与第四谐振电容C4的一端相连，第四谐振电感L4的另一端与第四谐振电容C4的另一端分别接地；所述第一谐振电感L1、第二谐振电感L2、第三谐振电感L3、第四谐振电感L4均为两层矩形螺旋谐振电感结构，第一谐振电容C1、第二谐振电容C2、第三谐振电容C3、第四谐振电容C4均为双层金属板结构；金属柱H1顶部与第一输出电感Lout1相连，金属柱H1底部与第二输出带状线Rout的一端相连，第二输出带状线Rout的另一端与第二输入电感Lin2的一端相连，第二输入电感Lin2的另一端与第一谐振电感L1和第一谐振电容C1相连接，信号输出端口P2与第二输出电感Lout2的一端连接，第二输出电感Lout2的另一端与第四谐振电感L4和第四谐振电容C4相连接；Z形级间耦合带状线Z位于第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器之上，接地面位于各谐振器之下。

进一步地，所述信号输入端口P1、信号输出端口P2和电压控制端口P3均设有向上表面和下表面的延伸折弯部，贴装在半集总形式滤波低噪声放大装置的上表面和下表面。

进一步地，所述单片低噪声放大器WFD的型号为WFD005050-L30。

本发明所述的一种半集总形式滤波低噪声放大装置，采用低温共烧陶瓷技术，实现了体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的半集总形式滤波低噪声放大装置；通过将单片低噪声放大器WFD利用LTCC技术集成在滤波器表面，生产出具有两项功能的LTCC滤波器，即低噪声放大带通滤波器，其具有高Q值、散热性好、稳定性高的优点；本发明便于基板烧成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本；本发明具有易于实现多层布线与封装一体化结构的优点，减小了体积和重量，提高了可靠性；本发明具有与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性的优点。

工作时，信号从信号输入端口P1，第一输入带状线Lin1进入到单片低噪声放大器WFD，然后经第一输出带状线Lout1和金属柱H1到达滤波器输入端，最后信号从第一输出电感Lout1经过信号输出端口P2输出，低噪声放大器芯片偏置电压由电压控制端口P3提供。

图5是该滤波低噪声放大器工作于未放大状态的回波损耗及插入损耗波形图。由图可知该滤波低噪声放大装置滤波特性良好，通带损耗小。

Claims

1.一种半集总形式滤波低噪声放大装置，其特征在于，包括单片低噪声放大器(WFD)和滤波器(F)，所述滤波器(F)的上表面贴装有单片低噪声放大器(WFD)、第一输入带状线(Lin1)和第一输出带状线(Lout1)，其中第一输入带状线(Lin1)和第一输出带状线(Lout1)均连接单片低噪声放大器(WFD)，半集总形式滤波低噪声放大装置的一端贴装有信号输入端口(P1)，一侧贴装第一接地端(GND1)，另一侧依次贴装有单片低噪声放大器WFD、电压控制端口(P3)、第二接地端(GND2)；半集总形式滤波低噪声放大装置另一侧贴装有信号输出端口(P2)；

所述滤波器(F)包括金属柱(H1)、第二输出带状线(Rout)、第二输入电感(Lin2)、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第二输出电感(Lout2)、Z形级间耦合带状线(Z)、信号输出端口(P2)、第一接地端(GND1)和第二接地端(GND2)、接地面；其中，第一谐振器由第一谐振电感(L1)和第一谐振电容(C1)并联而成，第一谐振电感(L1)的一端与第一谐振电容(C1)的一端相连，第一谐振电感(L1)的另一端与第一谐振电容(C1)的另一端分别接地；第二谐振器由第二谐振电感(L2)和第二谐振电容(C2)并联而成，第二谐振电感(L2)的一端与第二谐振电容(C2)的一端相连，第二谐振电感(L2)的另一端与第二谐振电容(C2)的另一端分别接地；第三谐振器由第三谐振电感(L3)和第三谐振电容(C3)并联而成，第三谐振电感(L3)的一端与第三谐振电容(C3)的一端相连，第三谐振电感(L3)的另一端与第三谐振电容(C3)的另一端分别接地；第四谐振器由第四谐振电感(L4)和第四谐振电容(C4)并联而成，第四谐振电感(L4)的一端与第四谐振电容(C4)的一端相连，第四谐振电感(L4)的另一端与第四谐振电容(C4)的另一端分别接地；所述第一谐振电感(L1)、第二谐振电感(L2)、第三谐振电感(L3)、第四谐振电感(L4)均为两层矩形螺旋谐振电感结构，第一谐振电容(C1)、第二谐振电容(C2)、第三谐振电容(C3)、第四谐振电容(C4)均为双层金属板结构；金属柱(H1)顶部与第一输出电感(Lout1)相连，金属柱(H1)底部与第二输出带状线(Rout)的一端相连，第二输出带状线(Rout)的另一端与第二输入电感(Lin2)的一端相连，第二输入电感(Lin2)的另一端与第一谐振电感(L1)和第一谐振电容(C1)相连接，信号输出端口(P2)与第二输出电感(Lout2)的一端连接，第二输出电感(Lout2)的另一端与第四谐振电感(L4)和第四谐振电容(C4)相连接；Z形级间耦合带状线(Z)位于第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器之上，接地面位于各谐振器之下。

2.根据权利要求1所述的半集总形式滤波低噪声放大装置，其特征在于，所述信号输入端口(P1)和信号输出端口(P2)均为共面波导结构的50欧姆阻抗的端口。

3.根据权利要求1所述的半集总形式滤波低噪声放大装置，其特征在于，所述信号输入端口(P1)、信号输出端口(P2)和电压控制端口(P3)均为外部封装引脚。

4.根据权利要求1所述的半集总形式滤波低噪声放大装置，其特征在于，所述信号输入端口(P1)、信号输出端口(P2)、所述电压控制端口(P3)均设有向上表面和下表面的延伸折弯部，贴装在半集总形式滤波低噪声放大装置的上表面和下表面。

5.根据权利要求1所述的半集总形式滤波低噪声放大装置，其特征在于，所述单片低噪声放大器(WFD)和滤波器(F)通过低温共烧陶瓷技术实现一体式封装。

6.根据权利要求1所述的半集总形式滤波低噪声放大装置，其特征在于，所述单片低噪声放大器(WFD)的型号为WFD005050-L30。