CN107786177A - 一种c波段的低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种C波段的低噪声放大器，包括对输入信号进行放大的放大电路和对放大芯片进行分时序供电的稳压供电电路，所述的放大电路包括第一级放大芯片、第二级放大芯片、均衡电路、π型电阻衰减器和电源滤波网络；所述放大电路的输入端设有第一电容，所述的均衡电路设在第一级放大芯片的输出端和第二级放大芯片的输入端之间，所述π型电阻衰减器一端连接第二级放大电路的输出端，另一端连接电源滤波网络的一端并作为放大电路的输出端，稳压供电电路一方面将射频馈电电压转换为两个稳定的直流电源分别为两个放大芯片供电，另一方面则控制供电的顺序，先提供负电压，再提供正电压，从而保证不损坏放大芯片。

Description

一种C波段的低噪声放大器

技术领域

本发明涉及射频微波电路技术领域，尤其涉及宽带的放大器器件。

背景技术

低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗系统等应用中一个非常重要的部分，常用于接收系统的前端，在放大信号的同时抑制噪声干扰，提高系统的灵敏度。如果在接收系统的前端连接高性能的低噪声放大器，在放大器增益足够大的情况下，就能抑制后级电路的噪声，则整个接收机系统的噪声系数主要取决于放大器的噪声。如果低噪声放大器的噪声系数降低，接收机系统的噪声系数也会变小，信噪比则得到改善，灵敏度大大提高。由此可见低噪声放大器的性能制约了整个接收系统的性能，对于整个接收系统技术水平的提高，也起了决定性的作用。现有的低噪声放大器在整个C波段内的增益比较小，一般只有十几个分贝，而且平坦度也不好，低端比较高，而高端低。

发明内容

本发明的目的是提供一种C波段的低噪声放大器，克服了现有技术中的不足。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该C波段的低噪声放大器，包括对输入信号进行放大的放大电路和对放大芯片进行分时序供电的稳压供电电路，其特征在于：所述的放大电路包括第一级放大芯片、第二级放大芯片、均衡电路、π型电阻衰减器和电源滤波网络；所述放大电路的输入端设有第一电容，所述的均衡电路设在第一级放大芯片的输出端和第二级放大芯片的输入端之间，所述π型电阻衰减器一端连接第二级放大电路的输出端，另一端连接电源滤波网络的一端并作为放大电路的输出端，所述的电源滤波网络由第一电感、第二电感、第二十电容和第二十一电容组成，所述第一电感和第二电感串联，所述第一电感与放大电路的输出端连接，所述第二十电容一端与第一电感和第二电感的公共端连接，另一端接地，所述第二十一电容一端与第二电感远离第一电感的一端连接，另一端接地，所述的电源滤波网络通过将射频馈电过来的直流电压滤波后供给稳压供电电路。第一级放大芯片和第二级放大芯片选用宽带低噪声的QFN封装的放大器芯片进行级联，两放大器之间采用均衡电路，保证良好的增益平坦度，输出端加入π型电阻衰减器，便于调节增益的同时改善输出驻波。电源滤波网络把通过射频馈电过来的直流电压滤波后供给稳压供电电路。采用SMA-K射频输出馈电方式，便于与后面的模块进行级联。

所述的稳压供电电路包括第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片、第四稳压芯片、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一三极管、第二三极管，转换器和比较器，所述比较器的四引脚分别通过第二十一电阻和第二十二电阻与第二稳压芯片的输出端和第一稳压二极管相连，所述比较器的一引脚通过第二十五电阻与第一三极管的一引脚连接，所述比较器的二引脚接地，所述比较器的三引脚通过第二十三电阻接地，所述比较器的五引脚通过第二十四电阻和第二十三电阻接地且与第二稳压芯片的输出端连接，所述第一稳压二极管与第一稳压芯片的输出端连接，所述的第一稳压芯片的输入端和输出端分别通过第二十三电容和第二十四电容接地，所述的第二稳压芯片的输入端和输出端分别通过第二十五电容和第二十六电容接地，所述的第三稳压芯片的输入端和输出端分别通过第二十九电容和第三十电容接地，所述的第四稳压芯片的输入端和输出端分别通过第二十七电容和第二十八电容接地，所述的第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片和第四稳压芯片的二引脚均接地，所述的第二稳压芯片的输入端与第二稳压二极管和转换器的八引脚的公共端连接，所述的第一稳压芯片的输入端与转换器的五引脚连接，所述转换器的二引脚和四引脚通过第二十二电容连接，所述转换器的三引脚接地，所述的第二稳压二极管与第二三极管的三引脚连接，所述第二三极管的三引脚通过第二十六电阻和第二十七电阻与第一三极管的三引脚连接，所述第二三极管的二引脚通过第二十七电阻与第一三极管的三引脚连接，所述第二三极管的一引脚通过第二十八电阻与第四稳压芯片的输入端连接且通过第二十九电阻与第三稳压芯片的输入端连接，所述第一三极管的二引脚接地。稳压供电电路中采用稳压二极管和稳压芯片，保证放大器可以在+22V至+32V的直流电压下正常工作。转换器将射频馈电的正电压转换为负电压，第一稳压芯片则输出-5V给第一级放大芯片和第二级放大芯片使用，所述的比较器只在接收到负电信号时输出高电平，从而使第一三极管和第二三极管导通，进而使+VCC通过第三稳压芯片和第四稳压芯片输出+5V1和+5V2分别给第一级放大芯片和第二级放大芯片使用。稳压供电电路一方面将射频馈电电压转换为两个稳定的直流电源分别为两个放大芯片供电，另一方面则控制供电的顺序，先提供负电压，再提供正电压，从而保证不损坏放大芯片。

进一步的，所述的放大电路还包括分别由第七电阻与第九电阻和第十电阻与第十一电阻组成的第一级放大芯片电源端的偏置电路，分别由第十三电阻与第十四电阻和第十六电阻与第十七电阻组成的第二级放大芯片电源端的偏置电路。通过调节组成偏置电路各电阻的阻值，可使放大芯片工作在所需要的工作点。

进一步的，所述的放大电路还包括所述第一级放大芯片的正、负极供电线路上分别连接的第十一电容、第十二电容、第十三电容和第八电容、第九电容、第十电容，所述第二级放大芯片的正、负极供电线路上分别连接的第十七电容、第十八电容、第十九电容和第十四电容、第十五电容、第十六电容，上述第八至第十九电容均有一端接地。第八至第十九电容的设置实现对电源的滤波。

进一步的，所述的放大电路还包括第八电阻、第十二电阻、第十五电阻和第十八电阻；所述的第八电阻一端连接第七电阻和第九电阻的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第一稳压芯片的输出端；所述的第十五电阻一端连接第十三电阻和第十四电阻的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第一稳压芯片的输出端；所述的第十二电阻一端连接第十电阻和第十一电阻的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第四稳压芯片的输出端；所述的第十八电阻一端连接第十六电阻和第十七电阻的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第三稳压芯片的输出端。

进一步的，所述稳压供电电路的第二稳压二极管和第二三极管三引脚的公共端与所述电源滤波网络的第二电感和第二十一电容的公共端连接。

进一步的，所述均衡电路包括第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二电容、第三电容和第四电容串联于第一级放大芯片和第二级放大芯片之间，所述的第二电阻与第三电容并联，所述第一电阻一端接地，另一端连接第二电容、第三电容和第二电阻的公共端，所述第三电阻一端接地，另一端连接第三电容、第四电容和第二电阻的公共端。

进一步的，所述π型电阻衰减器包括第五电容、第五电阻、第七电容、第四电阻和第六电阻，所述第五电容、第五电阻和第七电容串联在第二级放大芯片和电源滤波网络之间，所述的第四电阻一端接地，另一端与第五电容和第五电阻的公共端连接，所述的第六电阻一端接地，另一端与第五电阻和第七电容的公共端连接。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：满足了现代无线通讯系统内高可靠性、体积小型化的要求，具有加工难度小、成本低、重量轻的优点，可覆盖整个C波段，提供大于20dB的增益，具有小于等于2dB的带内平坦度，噪声系数小于3dB，还可以根据实际情况调节放大器所需的增益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的放大电路的结构原理图。

图2是本发明的稳压供电电路的结构原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1至图2，本实施例的一种C波段的低噪声放大器包括对输入信号进行放大的放大电路和对放大芯片进行分时序供电的稳压供电电路，所述的放大电路包括第一级放大芯片N1、第二级放大芯片N2、均衡电路、π型电阻衰减器和电源滤波网络；所述放大电路的输入端设有第一电容C1，所述的均衡电路设在第一级放大芯片N1的输出端和第二级放大芯片N2的输入端之间，所述π型电阻衰减器一端连接第二级放大电路的输出端，另一端连接电源滤波网络的一端并作为放大电路的输出端，所述的电源滤波网络由第一电感L1、第二电感L2、第二十电容C20和第二十一电容C21组成，所述第一电感L1和第二电感L2串联，所述第一电感L1与放大电路的输出端连接，所述第二十电容C20一端与第一电感L1和第二电感L2的公共端连接，另一端接地，所述第二十一电容C21一端与第二电感L2远离第一电感L1的一端连接，另一端接地，所述的电源滤波网络通过将射频馈电过来的直流电压滤波后供给稳压供电电路。第一级放大芯片N1和第二级放大芯片N2选用宽带低噪声的QFN封装的放大器芯片进行级联，两放大器之间采用均衡电路，保证良好的增益平坦度，输出端加入π型电阻衰减器，便于调节增益的同时改善输出驻波。电源滤波网络把通过射频馈电过来的直流电压滤波后供给稳压供电电路。采用SMA-K射频输出馈电方式，便于与后面的模块进行级联。

所述的稳压供电电路包括第一稳压芯片N4、第二稳压芯片N5、第三稳压芯片N10、第四稳压芯片N9、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第一三极管N7、第二三极管N8，转换器N3和比较器N6，所述比较器N6的四引脚分别通过第二十一电阻R21和第二十二电阻R22与第二稳压芯片N5的输出端和第一稳压二极管D1相连，所述比较器N6的一引脚通过第二十五电阻R25与第一三极管N7的一引脚连接，所述比较器N6的二引脚接地，所述比较器N6的三引脚通过第二十三电阻R23接地，所述比较器N6的五引脚通过第二十四电阻R24和第二十三电阻R23接地且与第二稳压芯片N5的输出端连接，所述第一稳压二极管D1与第一稳压芯片N4的输出端连接，所述的第一稳压芯片N4的输入端和输出端分别通过第二十三电容C23和第二十四电容C24接地，所述的第二稳压芯片N5的输入端和输出端分别通过第二十五电容C25和第二十六电容C26接地，所述的第三稳压芯片N10的输入端和输出端分别通过第二十九电容C29和第三十电容C30接地，所述的第四稳压芯片N9的输入端和输出端分别通过第二十七电容C27和第二十八电容C28接地，所述的第一稳压芯片N4、第二稳压芯片N5、第三稳压芯片N10和第四稳压芯片N9的二引脚均接地，所述的第二稳压芯片N5的输入端与第二稳压二极管D2和转换器N3的八引脚的公共端连接，所述的第一稳压芯片N4的输入端与转换器N3的五引脚连接，所述转换器N3的二引脚和四引脚通过第二十二电容C22连接，所述转换器N3的三引脚接地，所述的第二稳压二极管D2与第二三极管N8的三引脚连接，所述第二三极管N8的三引脚通过第二十六电阻R26和第二十七电阻R27与第一三极管N7的三引脚连接，所述第二三极管N8的二引脚通过第二十七电阻R27与第一三极管N7的三引脚连接，所述第二三极管N8的一引脚通过第二十八电阻R28与第四稳压芯片N9的输入端连接且通过第二十九电阻R29与第三稳压芯片N10的输入端连接，所述第一三极管N7的二引脚接地。稳压供电电路中采用稳压二极管和稳压芯片，保证放大芯片可以在+22V至+32V的直流电压下正常工作。转换器N3将射频馈电的正电压转换为负电压，第一稳压芯片N4则输出-5V给第一级放大芯片N1和第二级放大芯片N2使用，所述的比较器N6只在接收到负电信号时输出高电平，从而使第一三极管N7和第二三极管N8导通，进而使+VCC通过第三稳压芯片N10和第四稳压芯片N9输出+5V1和+5V2分别给第一级放大芯片N1和第二级放大芯片N2使用。稳压供电电路一方面将射频馈电电压转换为两个稳定的直流电源分别为两个放大芯片供电，另一方面则控制供电的顺序，先提供负电压，再提供正电压，从而保证不损坏放大芯片。

本实施例中的放大电路还包括分别由第七电阻R7与第九电阻R9和第十电阻R10与第十一电阻R11组成的第一级放大芯片N1电源端的偏置电路，分别由第十三电阻R13与第十四电阻R14和第十六电阻R16与第十七电阻R17组成的第二级放大芯片N2电源端的偏置电路。通过调节组成偏置电路各电阻的阻值，可使放大芯片工作在所需要的工作点。

本实施例中的放大电路还包括所述第一级放大芯片N1的正、负极供电线路上分别连接的第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13和第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10，所述第二级放大芯片N2的正、负极供电线路上分别连接的第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19和第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16，上述第八电容C8至第十九电容C19均有一端接地。第八电容C8至第十九电容C19的设置实现对电源的滤波。

本实施例中的放大电路还包括第八电阻R8、第十二电阻R12、第十五电阻R15和第十八电阻R18；所述的第八电阻R8一端连接第七电阻R7和第九电阻R9的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第一稳压芯片N4的输出端；所述的第十五电阻R15一端连接第十三电阻R13和第十四电阻R14的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第一稳压芯片N4的输出端；所述的第十二电阻R12一端连接第十电阻R10和第十一电阻R11的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第四稳压芯片N9的输出端；所述的第十八电阻R18一端连接第十六电阻R16和第十七电阻R17的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第三稳压芯片N10的输出端。

本实施例中的稳压供电电路的第二稳压二极管D2和第二三极管N8三引脚的公共端与所述电源滤波网络的第二电感L2和第二十一电容C21的公共端连接。

本实施例中的均衡电路包括第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4串联于第一级放大芯片N1和第二级放大芯片N2之间，所述的第二电阻R2与第三电容C3并联，所述第一电阻R1一端接地，另一端连接第二电容C2、第三电容C3和第二电阻R2的公共端，所述第三电阻R3一端接地，另一端连接第三电容C3、第四电容C4和第二电阻R2的公共端。

本实施例中的π型电阻衰减器包括第五电容C5、第五电阻R5、第七电容C7、第四电阻R4和第六电阻R6，所述第五电容C5、第五电阻R5和第七电容C7串联在第二级放大芯片N2和电源滤波网络之间，所述的第四电阻R4一端接地，另一端与第五电容C5和第五电阻R5的公共端连接，所述的第六电阻R6一端接地，另一端与第五电阻R5和第七电容C7的公共端连接。

应当指出，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种C波段的低噪声放大器，包括对输入信号进行放大的放大电路和对放大芯片进行分时序供电的稳压供电电路，其特征在于：

所述的放大电路包括第一级放大芯片、第二级放大芯片、均衡电路、π型电阻衰减器和电源滤波网络；所述放大电路的输入端设有第一电容，所述的均衡电路设在第一级放大芯片的输出端和第二级放大芯片的输入端之间，所述π型电阻衰减器一端连接第二级放大电路的输出端，另一端连接电源滤波网络的一端并作为放大电路的输出端，所述的电源滤波网络由第一电感、第二电感、第二十电容和第二十一电容组成，所述第一电感和第二电感串联，所述第一电感与放大电路的输出端连接，所述第二十电容一端与第一电感和第二电感的公共端连接，另一端接地，所述第二十一电容一端与第二电感远离第一电感的一端连接，另一端接地，所述的电源滤波网络通过将射频馈电过来的直流电压滤波后供给稳压供电电路；

所述的稳压供电电路包括第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片、第四稳压芯片、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一三极管、第二三极管，转换器和比较器，所述比较器的四引脚分别通过第二十一电阻和第二十二电阻与第二稳压芯片的输出端和第一稳压二极管相连，所述比较器的一引脚通过第二十五电阻与第一三极管的一引脚连接，所述比较器的二引脚接地，所述比较器的三引脚通过第二十三电阻接地，所述比较器的五引脚通过第二十四电阻和第二十三电阻接地且与第二稳压芯片的输出端连接，所述第一稳压二极管与第一稳压芯片的输出端连接，所述的第一稳压芯片的输入端和输出端分别通过第二十三电容和第二十四电容接地，所述的第二稳压芯片的输入端和输出端分别通过第二十五电容和第二十六电容接地，所述的第三稳压芯片的输入端和输出端分别通过第二十九电容和第三十电容接地，所述的第四稳压芯片的输入端和输出端分别通过第二十七电容和第二十八电容接地，所述的第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片和第四稳压芯片的二引脚均接地，所述的第二稳压芯片的输入端与第二稳压二极管和转换器的八引脚的公共端连接，所述的第一稳压芯片的输入端与转换器的五引脚连接，所述转换器的二引脚和四引脚通过第二十二电容连接，所述转换器的三引脚接地，所述的第二稳压二极管与第二三极管的三引脚连接，所述第二三极管的三引脚通过第二十六电阻和第二十七电阻与第一三极管的三引脚连接，所述第二三极管的二引脚通过第二十七电阻与第一三极管的三引脚连接，所述第二三极管的一引脚通过第二十八电阻与第四稳压芯片的输入端连接且通过第二十九电阻与第三稳压芯片的输入端连接，所述第一三极管的二引脚接地。

2.根据权利要求1所述的一种C波段的低噪声放大器，其特征在于：所述的放大电路还包括分别由第七电阻与第九电阻和第十电阻与第十一电阻组成的第一级放大芯片电源端的偏置电路，分别由第十三电阻与第十四电阻和第十六电阻与第十七电阻组成的第二级放大芯片电源端的偏置电路。

3.根据权利要求1所述的一种C波段的低噪声放大器，其特征在于：所述的放大电路还包括所述第一级放大芯片的正、负极供电线路上分别连接的第十一电容、第十二电容、第十三电容和第八电容、第九电容、第十电容，所述第二级放大芯片的正、负极供电线路上分别连接的第十七电容、第十八电容、第十九电容和第十四电容、第十五电容、第十六电容，上述第八至第十九电容均有一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种C波段的低噪声放大器，其特征在于：所述的放大电路还包括第八电阻、第十二电阻、第十五电阻和第十八电阻；所述的第八电阻一端连接第七电阻和第九电阻的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第一稳压芯片的输出端；所述的第十五电阻一端连接第十三电阻和第十四电阻的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第一稳压芯片的输出端；所述的第十二电阻一端连接第十电阻和第十一电阻的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第四稳压芯片的输出端；所述的第十八电阻一端连接第十六电阻和第十七电阻的公共端，另一端连接上述稳压供电电路的第三稳压芯片的输出端。

5.根据权利要求1所述的一种C波段的低噪声放大器，其特征在于：所述稳压供电电路的第二稳压二极管和第二三极管三引脚的公共端与所述电源滤波网络的第二电感和第二十一电容的公共端连接。

6.根据权利要求1所述的一种C波段的低噪声放大器，其特征在于：所述均衡电路包括第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二电容、第三电容和第四电容串联于第一级放大芯片和第二级放大芯片之间，所述的第二电阻与第三电容并联，所述第一电阻一端接地，另一端连接第二电容、第三电容和第二电阻的公共端，所述第三电阻一端接地，另一端连接第三电容、第四电容和第二电阻的公共端。

7.根据权利要求1所述的一种C波段的低噪声放大器，其特征在于：所述π型电阻衰减器包括第五电容、第五电阻、第七电容、第四电阻和第六电阻，所述第五电容、第五电阻和第七电容串联在第二级放大芯片和电源滤波网络之间，所述的第四电阻一端接地，另一端与第五电容和第五电阻的公共端连接，所述的第六电阻一端接地，另一端与第五电阻和第七电容的公共端连接。