CN107645286A - 一种c波段分布式超宽带滤波功率放大模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，采用低温共烧陶瓷技术，将功率放大器芯片WFD与滤波器F烧结在一起。本发明实现了一种具有易调试、重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好的C波段分布式超宽带滤波功率放大模块；本发明实现了单芯片多功能，有效降低了空间的占用，提高了单面积使用效率，适用于相应微波通信、卫星通信、遥测遥控等对选择性、尺寸、插入损耗、成本等指标要求较高的领域。

Description

一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块

技术领域

本发明涉及一种微型功率放大器，特别是一种S波段超宽带C波段分布式超宽带滤波功率放大模块。

背景技术

自从马可尼在1901年成功将电磁波信号由欧洲大陆传送至纽约后，通信技术就以极快的速度进步，近十年里，无线通讯技术成为微电子器件和信息产业的新生长点，相关器件朝着功耗低、高性能、小型化、能批量加工的方向发展，对射频器件的性能、尺寸、功耗等有越来越高的要求。 集成模块提供了整合有源器件或模块及无源器件的能力，达到了模块缩小以及低成本的要求，由低温共烧陶瓷技术加工制成的双工器、功分器、耦合器等器件因此得到了广泛的应用。

现阶段对滤波放大电路的研究也更加深入，但如专利CN104639077A中设计的无源滤波放大电路因受限于元器件，存在体积较大，加工时间较长等缺点。低温共烧陶瓷技术采用多层陶瓷技术，将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个滤波器、耦合器等器件埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块，可缩短加工时间，进一步将电路小型化与高密度化，特别适合用于高频通讯用组件。

发明内容

本文旨在提出一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，采用多层低温共烧陶瓷技术，将功率放大器芯片WFD与滤波器F结合，实现一种成本低、成品率高、一致性好、可靠性高、损耗低的C波段分布式超宽带滤波功率放大模块。

为实现上述目的，本文采用以下设计：

一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，包括功率放大芯片WFD和包含有五级带状线的滤波器F、贴装有50欧姆阻抗信号输入端P1、贴装有50欧姆阻抗信号输出端P2、功率放大芯片WFD控制端口P3、接地端口GND1、接地端口GND2、功率放大芯片WFD的输入带状线Rin、输出带状线Rout、连接功率放大芯片以及滤波器F的连接柱H1,五级滤波器F的第一并联谐振单元L11、L12、L13、五级滤波器F的第二并联谐振单元L21、L22、L23、五级滤波器F的第三并联谐振单元L31、L32、L33、五级滤波器F的第四并联谐振单元L41、L42、L43、五级滤波器F的第五并联谐振单元L51、L52、L53、输入电感Lin、输出电感Lout、接地板G1、接地板G2。

功率放大芯片WFD通过输出带状线Rout、连接柱H1、输入电感Lin与五级滤波器F连接；五级滤波器F由五级并联谐振单元组成；输入电感Lin与五级滤波器F第一并联谐振单元的第二带状线L12开路端连接，左端与连接(H1)的下侧连接；第一并联谐振单元由第一并联谐振单元的第一带状线L11、第一并联谐振单元的第二带状线L12、第一并联谐振单元的第三带状线L13组成，第一带状线L11、第三带状线L13的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L12的后端开路，前端与接地端口GND1连接；第二并联谐振单元由第二并联谐振单元的第一带状线L21、第二并联谐振单元的第二带状线L22、第二并联谐振单元的第三带状线L23组成，第一带状线L21、第三带状线L23的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L22的后端开路，前端与接地端口GND1连接；第三并联谐振单元由第三并联谐振单元的第一带状线L31、第三并联谐振单元的第二带状线L32、第三并联谐振单元的第三带状线L33组成，第一带状线L31、第三带状线L33的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L32的后端开路，前端与接地端口GND1连接；第四并联谐振单元由第四并联谐振单元的第一带状线L41、第四并联谐振单元的第四带状线L42、第四并联谐振单元的第四带状线L43组成，第一带状线L41、第三带状线L43的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L42的后端开路，前端与接地端口GND1连接；第五并联谐振单元由第五并联谐振单元的第一带状线L51、第五并联谐振单元的第五带状线L52、第五并联谐振单元的第三带状线L53组成，第一带状线L51、第三带状线L53的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L52的后端开路，前端与接地端口GND1连接；输出电感Lout与五级滤波器F的第五并联谐振单元的第二带状线L12开路端连接，并与输出端口P2连接；Z形级间耦合线位于五级并联谐振单元的正下方，两端分别与接地端口GND1、接地端口GND2连接；接地板G1位于五级并联谐振单元的正上方，接地板G2位于Z形级间耦合线的正下方。

本发明一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，采用多层低温共烧陶瓷技术，实现体易调试、重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好的C波段分布式超宽带滤波功率放大模块；本发明将功率放大芯片WFD通过LTCC技术表贴于五级滤波器表面，生产出一种新型滤波器，其具有高Q值，一致性好、可靠性高、耐高温、耐高湿、耐冲振、成品率高、生产成本低，可以提高电路系统品质因子、提高电路及器件组装密度、可实现有源/无源集成。

附图说明

图1（a）是本发明一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块的电路原理图；图1（b）是本发明一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块的结构示意图；

图1（c）是本发明一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块的外部结构图；

图1（d）是本发明一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块的滤波器F的结构示意图。

图2是本发明一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块的滤波器F的输入输出反射系数曲线图。

具体实施方式

如图1所示的一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，包括功率放大芯片WFD和包含有五级带状线的滤波器F、贴装有50欧姆阻抗信号输入端P1、贴装有50欧姆阻抗信号输出端P2、功率放大芯片WFD控制端口P3、接地端口GND1、接地端口GND2、功率放大芯片WFD的输入带状线Rin、输出带状线Rout、连接功率放大芯片以及滤波器F的连接柱H1,五级滤波器F的第一并联谐振单元L11、L12、L13、五级滤波器F的第二并联谐振单元L21、L22、L23、五级滤波器F的第三并联谐振单元L31、L32、L33、五级滤波器F的第四并联谐振单元L41、L42、L43、五级滤波器F的第五并联谐振单元L51、L52、L53、输入电感Lin、输出电感Lout、接地板G1、接地板G2。

功率放大芯片WFD通过输出带状线Rout、连接柱H1、输入电感Lin与五级滤波器F连接；五级滤波器F由五级并联谐振单元组成；输入电感Lin与五级滤波器F第一并联谐振单元的第二带状线L12开路端连接，左端与连接(H1)的下侧连接；第一并联谐振单元由第一并联谐振单元的第一带状线L11、第一并联谐振单元的第二带状线L12、第一并联谐振单元的第三带状线L13组成，第一带状线L11、第三带状线L13的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L12的后端开路，前端与接地端口GND1连接；第二并联谐振单元由第二并联谐振单元的第一带状线L21、第二并联谐振单元的第二带状线L22、第二并联谐振单元的第三带状线L23组成，第一带状线L21、第三带状线L23的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L22的后端开路，前端与接地端口GND1连接；第三并联谐振单元由第三并联谐振单元的第一带状线L31、第三并联谐振单元的第二带状线L32、第三并联谐振单元的第三带状线L33组成，第一带状线L31、第三带状线L33的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L32的后端开路，前端与接地端口GND1连接；第四并联谐振单元由第四并联谐振单元的第一带状线L41、第四并联谐振单元的第四带状线L42、第四并联谐振单元的第四带状线L43组成，第一带状线L41、第三带状线L43的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L42的后端开路，前端与接地端口GND1连接；第五并联谐振单元由第五并联谐振单元的第一带状线L51、第五并联谐振单元的第五带状线L52、第五并联谐振单元的第三带状线L53组成，第一带状线L51、第三带状线L53的前端开路，后端与接地端口GND2连接，第二带状线L52的后端开路，前端与接地端口GND1连接；输出电感Lout与五级滤波器F的第五并联谐振单元的第二带状线L12开路端连接，并与输出端口P2连接；Z形级间耦合线位于五级并联谐振单元的正下方，两端分别与接地端口GND1、接地端口GND2连接；接地板G1位于五级并联谐振单元的正上方，接地板G2位于Z形级间耦合线的正下方；

贴装有50欧姆阻抗信号输入端P1，贴装有50欧姆阻抗信号输出端P2，功率放大芯片WFD控制端口P3均为外部封装引脚；

功率放大芯片WFD和包含有五级带状线的滤波器F，贴装有50欧姆阻抗信号输入端P1，贴装有50欧姆阻抗信号输出端P2，功率放大芯片WFD控制端口P3，接地端口GND1，接地端口GND2，功率放大芯片WFD的输入带状线Rin，输出带状线Rout，连接功率放大芯片WFE以及滤波器F的连接柱H1,五级滤波器F的第一并联谐振单元L11、L12、L13，五级滤波器F的第二并联谐振单元L21、L22、L23，五级滤波器F的第三并联谐振单元L31、L32、L33，五级滤波器F的第四并联谐振单元L41、L42、L43，五级滤波器F的第五并联谐振单元L51、L52、L53，输入电感Lin，输出电感Lout，接地板G1，接地板G2采用多层低温共烧陶瓷技术加工制作。

参见图2，工作时，信号从输入端P1，输入带状线Rin进入到功率放大芯片WFD，然后经输出带状线Rout和连接柱H1到达滤波器输入端输入电感Lin，经过五级并联谐振单元，从输出电感Lout由输出端P2输出。

本发明所述的功率放大芯片WFD的型号为WFD020060-P20，外形尺寸为：2.6mm*1.60mm*0.08mm，本发明的C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，外形尺寸为：5.8mm*2.2mm*1.2mm。

Claims (5)

1.一种C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，其特征在于：包括功率放大芯片WFD和包含有五级带状线的滤波器F、贴装有50欧姆阻抗信号输入端（P1）、贴装有50欧姆阻抗信号输出端（P2）、功率放大芯片WFD控制端口（P3）、接地端口（GND1）、接地端口（GND2）、功率放大芯片WFD的输入带状线（Rin）、输出带状线（Rout）、连接功率放大芯片以及滤波器F的连接柱H1,五级滤波器F的第一并联谐振单元（L11、L12、L13）、五级滤波器F的第二并联谐振单元（L21、L22、L23）、五级滤波器F的第三并联谐振单元（L31、L32、L33）、五级滤波器F的第四并联谐振单元（L41、L42、L43）、五级滤波器F的第五并联谐振单元（L51、L52、L53）、输入电感（Lin）、输出电感（Lout）、接地板（G1）、接地板（G2）；

功率放大芯片WFD通过输出带状线（Rout）、连接柱（H1）、输入电感（Lin）与五级滤波器F连接；五级滤波器F由五级并联谐振单元组成；输入电感（Lin）与五级滤波器F第一并联谐振单元的第二带状线（L12）开路端连接，左端与连接(H1)的下侧连接；第一并联谐振单元由第一并联谐振单元的第一带状线（L11）、第一并联谐振单元的第二带状线（L12）、第一并联谐振单元的第三带状线（L13）组成，第一带状线（L11）、第三带状线（L13）的前端开路，后端与接地端口（GND2）连接，第二带状线（L12）的后端开路，前端与接地端口（GND1）连接；第二并联谐振单元由第二并联谐振单元的第一带状线（L21）、第二并联谐振单元的第二带状线（L22）、第二并联谐振单元的第三带状线（L23）组成，第一带状线（L21）、第三带状线（L23）的前端开路，后端与接地端口（GND2）连接，第二带状线（L22）的后端开路，前端与接地端口（GND1）连接；第三并联谐振单元由第三并联谐振单元的第一带状线（L31）、第三并联谐振单元的第二带状线（L32）、第三并联谐振单元的第三带状线（L33）组成，第一带状线（L31）、第三带状线（L33）的前端开路，后端与接地端口（GND2）连接，第二带状线（L32）的后端开路，前端与接地端口（GND1）连接；第四并联谐振单元由第四并联谐振单元的第一带状线（L41）、第四并联谐振单元的第四带状线（L42）、第四并联谐振单元的第四带状线（L43）组成，第一带状线（L41）、第三带状线（L43）的前端开路，后端与接地端口（GND2）连接，第二带状线（L42）的后端开路，前端与接地端口（GND1）连接；第五并联谐振单元由第五并联谐振单元的第一带状线（L51）、第五并联谐振单元的第五带状线（L52）、第五并联谐振单元的第三带状线（L53）组成，第一带状线（L51）、第三带状线（L53）的前端开路，后端与接地端口（GND2）连接，第二带状线（L52）的后端开路，前端与接地端口（GND1）连接；输出电感（Lout）与五级滤波器F的第五并联谐振单元的第二带状线（L12）开路端连接，并与输出端口（P2）连接；Z形级间耦合线位于五级并联谐振单元的正下方，两端分别与接地端口（GND1）、接地端口（GND2）连接；接地板（G1）位于五级并联谐振单元的正上方，接地板（G2）位于Z形级间耦合线的正下方。

2.如权利要求1所述的C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，其特征在于：贴装有50欧姆阻抗信号输入端（P1）、贴装有50欧姆阻抗信号输出端（P2）、功率放大芯片WFD控制端口（P3）均为外部封装引脚。

3.如权利要求1所述的C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，其特征在于：功率放大芯片WFD和包含有五级带状线的滤波器F、贴装有50欧姆阻抗信号输入端（P1）、贴装有50欧姆阻抗信号输出端（P2）、功率放大芯片WFD控制端口（P3）、接地端口（GND1）、接地端口（GND2）、功率放大芯片WFD的输入带状线（Rin）、输出带状线（Rout）、连接功率放大芯片以及滤波器F的连接柱H1,五级滤波器F的第一并联谐振单元（L11、L12、L13）、五级滤波器F的第二并联谐振单元（L21、L22、L23）、五级滤波器F的第三并联谐振单元（L31、L32、L33）、五级滤波器F的第四并联谐振单元（L41、L42、L43）、五级滤波器F的第五并联谐振单元（L51、L52、L53）、输入电感（Lin）、输出电感（Lout）、接地板（G1）、接地板（G2）采用多层低温共烧陶瓷技术加工制作。

4.如权利要求1所述的C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，其特征在于：工作时，信号从输入端（P1），输入带状线Rin进入到功率放大芯片WFD，然后经输出带状线（Rout）和连接柱（H1）到达滤波器输入端输入电感(Lin)，经过五级并联谐振单元，从输出电感(Lout)由输出端P2输出。

5.如权利要求1所述的C波段分布式超宽带滤波功率放大模块，其特征在于：所述的功率放大芯片WFD的型号为WFD020060-P20。