CN109413349A - 一种卫星光接收机电路 - Google Patents

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CN109413349A CN201811592689.6A CN201811592689A CN109413349A CN 109413349 A CN109413349 A CN 109413349A CN 201811592689 A CN201811592689 A CN 201811592689A CN 109413349 A CN109413349 A CN 109413349A
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莫镇阳
曾国东
窦运勇
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Abstract

本发明公开了一种卫星光接收机电路，包括：AGC控制电路、光电转换电路、一级放大电路、可变衰减电路、信号分配电路、检测信号输出电路、二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路；所述光电转换电路依次连接一级放大电路、可变衰减电路和信号分配电路；所述信号分配电路的第一路输出端依次连接二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路；所述信号分配电路的第二路输出端连接检测信号输出电路；所述AGC控制电路同时与光电转换电路和可变衰减电路连接。本发明的卫星光接收机电路可接收CATV与卫星电视的宽带信号，提供更丰富的节目资源，并通过三级放大结构使得本发明的电路具有较高的输出电平。

Description

一种卫星光接收机电路
技术领域
本发明涉及光接收机零部件，尤其是一种卫星光接收机电路。
背景技术
传统CATV与卫星L-Band是两种不同的方式传输，CATV的工作带宽为47-860MHz，卫星L-Band的工作带宽950-2150MHz。为了降低运营商的成本，提出CATV与卫星L-Band在同一光纤链路的传输方式。因此，需要研发一种具有能够接收更宽范围带宽的卫星光接收机，用于接收CATV与卫星L-Band的宽带信号，在降低运营商的成本的同时，为用户提供更丰富的节目资源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种卫星光接收机电路，该卫星光接收机电路工作于47～2400MHz的带宽，且具有较高的输出电平。
本发明采用的技术方案如下：
一种卫星光接收机电路，包括：AGC控制电路、光电转换电路、一级放大电路、可变衰减电路、信号分配电路、检测信号输出电路、二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路；所述光电转换电路依次连接一级放大电路、可变衰减电路和信号分配电路；所述信号分配电路的第一路输出端依次连接二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路；所述信号分配电路的第二路输出端连接检测信号输出电路；所述AGC控制电路同时与光电转换电路和可变衰减电路连接。
优选地，所述卫星光接收机电路，还包括DC/DC电路；所述DC/DC电路用于将输入的12V直流电源转换为5V直流电压，为所述AGC控制电路、光电转换电路、一级放大电路、可变衰减电路、信号分配电路、检测信号输出电路、二级放大电路和三级放大电路供电。
优选地，所述AGC控制电路包括：依次连接的光功率采样电路、MCU和AGC信号跟随电路；所述光功率采样电路还连接至所述光电转换电路的光功率输出端；所述AGC信号跟随电路还连接至可变衰减电路的AGC控制信号输入端。
优选地，所述可变衰减电路，包括：π型二极管，以及连接至π型二极管的AGC控制信号输入电路、射频信号输入电路、射频信号输出电路和衰减值基准电路；所述AGC控制信号输入电路连接AGC控制电路的AGC信号跟随电路；所述射频信号输入电路连接一级放大电路；所述射频信号输出电路连接信号分配电路。
优选地，所述信号分配电路，包括：可调电阻W，电感L16、电容C56、电阻R10、电阻R11和电阻R12；电阻R10和电阻R11的一端连接，同时电阻R10和电阻R11之间连接可变衰减电路；电阻R10和电阻R11的另一端分别连接电阻R12的两端；电阻R10的一端连接电感L16的一端，同时连接主信号输出电路；电感L16的另一端通过电容C56接地，又通过可调电阻W接地；电阻R11的一端连接检测电路。
优选地，所述一级放大电容，包括：放大器U4、电感L2、电感L4、电容C2、电容C40和电容C41；放大器U4的输入端通过电容C2连接光电转换电路，其输出端连接电感L3的一端；电感L3的另一端连接可变衰减电路，同时又连接电感L4的一端；电感L4的另一端连接5V直流电压，同时又通过电容C40和电容C41接地。
优选地，所述二级放大电路，包括：放大器U5、电感L7、电感L8、电容C12、电容C45；放大器U5的输入端通过电容C12连接信号分配电路，其输出端连接电感L7的一端；电感L7的另一端连接三级放大电路，同时又连接电感L8的一端；电感L8的另一端连接5V直流电压，同时又通过电容C45接地。
优选地，所述三级放大电路，包括：放大器U6、电感L9、电感L10、电容C13、电容C14、电容C16、电容C46、电阻R13；放大器U6依次通过C电容C16、电阻R13、电容C13连接二级放大电路；电容13和电容R13之间通过电容C14接地；放大器U6的输出端依次通过电感L9、电感L10和电容C46接地；电感L9和电感L10之间连接主信号输出电路。
优选地，所述一级放大电路、二级放大电路和三级放大电路采用GaASMMIC。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的卫星光接收机电路支持输入47～2400MHz带宽的光功率信号，可用于接收CATV与卫星电视的宽带信号，提供更丰富的节目资源，通过三级放大结构使得本发明的电路具有较高的输出电平。
2、本发明通过信号分配电路，并通过检测信号输出电路输出检测信号，供维护人员检测具体的输出信号，可以更直详细地判断光接收机的工作状态。
3、本发明的电路结构简单，成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明的具有三级放大机构的卫星光接收机电路结构图。
图2为本发明的DC/DC电路图。
图3a-3b为本发明的AGC控制电路图。
图4为本发明的光电转换电路图。
图5为本发明的一级放大电路图。
图6为本发明的可变衰减电路图。
图7为本发明的信号分配电路图。
图8为本发明的二级放大电路图。
图9为本发明的三级放大电路图。
图10为本发明的主信号输出电路图。
图11为本发明的检测信号输出电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例
本实施例提供的一种卫星光接收机电路，如图1所示，包括：AGC控制电路、光电转换电路、一级放大电路、可变衰减电路、信号分配电路、检测信号输出电路、二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路；所述光电转换电路依次连接一级放大电路、可变衰减电路和信号分配电路；所述信号分配电路的第一路输出端依次连接二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路；所述信号分配电路的第二路输出端连接检测信号输出电路；所述AGC控制电路同时与光电转换电路和可变衰减电路连接。
光电转换电路接收CATV和卫星L-Band的光功率信号并转换成射频信号后，发送给一级放大电路，经一级放大后的信号发送给可变衰减电路，经衰减后的信号通过信号分配电路分成两路射频信号：一路依次经过二级放大和三级放大后输出所需要的射频信号RF1；另一路经检测电路输出用于产品工作状态检测的射频信号RF2。在第一级放大时，通过AGC控制电路对当前输入的光功率进行采样，并根据采样的输入光功率的大小输出PWM信号至可变衰减电路，调整衰减电路的控制电压，保证为下一级处理提供合适的输出大小的信号，从而实现AGC的精确控制功能。
同时卫星光接收机电路还包括：DC/DC电路；采用低噪声的DC/DC电路连接外部电源为其他功能电路供电，降低对其他功能电路的干扰。
以下对整个卫星光接收机电路的结构和工作原理作详细描述：
(1)DC/DC电路
如图2所示，本实施例提供的一种DC/DC电路，主要包括：电连接器DC12VIN，二极管D8、二极管D9、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、直流转换模块U1、二极管D10、电感L1、电阻R32、电阻R31、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37和电容C38；电连接器DC12VIN的正输入端接12V电源；二极管D8的负输入端、二极管D9的正输入端，以及电容C23、电容C24、电容C25和电容C26的一端连接电连接器DC12VIN的正输入端；电连接器DC12VIN的G端和gnd端接地、二极管D8的正输入端，以及电容C23、电容C24、电容C25和电容C26的另一端接地；二极管D9的负输入端连接直流转换模块U1的电压输入端(1脚)，直流转换模块U1的1脚通过电容C27、电容C28和电容C29接地；直流转换模块U1的4脚悬空，5脚、6脚、7脚和8脚接地；直流转换模块U1的反馈端(3脚)连接电阻R31的一端，电阻R31的另一端作为DC/DC电路的输出端，输出5V为其他功能电路供电；电阻R31的另一端连接二极管D10的正输入端；二极管的负输入端连接直流转换模块的电压输出端(2脚)；电感L1并联在电阻R31的两端；电阻R32、电阻R31、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37和电容C38的一端接地，另一端连接电阻R31的另一端。
其中，二极管D8为TVS保护二极管，防止输入电压过高损坏后续电路的元器件，尤其是反接电源，以及突然供电的尖峰电压。二极管D9保证输入的12V电压为直流转换模块U1的1脚(电压输入端)单向供电，防止电流反串；
电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28和电容C29作为低频滤波电路，防止低频干扰；电感L1、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37和电容C38作为谐振滤波电路；
直流转换模块U1的反馈端(3脚)通过外接的电阻R31和电阻R32分割回路，用于检测和调节输出电压。
直流转换模块U1为低开关频率的直流转换模块，作为优选，所述直流电源模块U1的开关频率≤200KHz，可以选择XL1509。
(2)AGC控制电路
如图3a和3b所示，本实施例提供的AGC控制电路，主要包括：MCU，MCU选用新塘科技的T84F16T20；以及
光功率采样电路，主要包括：电容C49、电容C50、放大器U2B、电阻R22、电阻R23和电阻R24；放大器U2B的正向输入端连接光电转换电路的光功率输出端，并通过电容C49接地；放大器U2B的反向输入端通过电阻R22接地；放大器U2B的输出端通过电阻R23与其反向输入端连接；放大器U2B的输出端通过电阻R24连接MCU(U5)的光功率采样端(20脚)；
AGC信号跟随电路，包括：电容C52、电容C53、电容C56、电阻R27、电阻R28、电阻R29和放大器U2A；MCU(U5)的AGC信号输出端(1脚)同时连接电阻R27和电阻R28的一端；电阻R27的另一端接地；电阻R28连接放大器U2A的正向输入端，并通过电容C52和电容C53电容接地；放大器U2A的输出端与其反向输入端连接，并通过电容C56接地；同时，放大器U2A的输出端通过电容R29连接可变衰减电路的AGC控制信号输入端；
采集的输入光功率值经过光功率采样电路放大后送入MCU(U5)的光功率采样端(20脚)；MCU将+3dBm～-7dBm的输入光功率值按照0.5dBm的间距，将输入光功率值与其进行查表对比的方案，按照+3dBm对应20dB衰减值至-7dBm对应0dB衰减值的方式，一一对应进行PWM信号输出，PWM信号为不同占空比的数字信号，再经过AGC信号跟随电路放大和滤波输出AGC控制信号。
所述AGC控制电路，还包括复位电路；所述复位电路包括：电阻R25、电阻R26和电容C51；MCU的复位端(4脚)依次通过电阻R25和电阻R26连接5V直流电压；电阻R25和电阻R26之间通过电容C51接地；
所述AGC控制电路，还包括状态灯电路；所述状态灯电路包括：电阻R33、电阻R35和双色LED灯；双色LED灯的电源端(1脚)通过电阻R33连接5V直流电压，绿灯信号端(2脚)通过电阻R35连接MCU(U5)的18脚，红灯信号端(3脚)连接MCU(U5)的17脚；通过MCU(U5)的17脚和18脚分别输出控制信号控制双色LED灯的亮灯颜色，用于根据采样的输入光功率值的大小范围进行报警，判断是否正常工作，若采样的输入光功率值不在进行查表的表中记录的范围内，则显示红灯报警，否则显示绿灯表示正常工作。
(3)光电转换电路
如图4所示，所述光电转换电路，包括：电容C1、电容C3、电容C4、电容C38、电容C39、光电探测器PIN-IN、电感L2、电阻R1和电阻R2；光电探测器PIN-IN接地端接地，其负极连接5V直流电压，又通过电容C38、电容C39接地，其正极通过电容C1接地，又连接一级放大电路，同时又通过电感L2、电阻R2连接光功率采样电路的光功率输入端(放大器U2B的正向输入端)；电感L2通过电阻R1接地；电阻R2的两端分别通过电容C3和电容C4接地；
光电探测器PIN-IN选用O-Send OPD-1-4-C-P-SC，接收CATV和卫星L-Band的光功率信号并转换成射频信号后输出至一级放大电路，同时，通过电感L2、电阻R1、电阻R2、电容C3和电容C4组成的负载支路输出至AGC控制电路的光功率采样电路。电容C38和电容C39为输入的5V直流电压提供滤波作用。
(4)一级放大电路
如图5所示，所述一级放大电容，包括：放大器U4、电感L2、电感L4、电容C2、电容C40和电容C41；放大器U4的输入端通过电容C2连接光电转换电路的射频信号输入端(光电探测器PIN-IN的正极)，其输出端连接电感L3的一端；电感L3的另一端连接可变衰减电路，同时又连接电感L4的一端；电感L4的另一端连接5V直流电压，同时又通过电容C40和电容C41接地。
一级放大电路将光电转换电路输出的射频信号进行第一级放大，放大增益20db，以供后续电路进行处理。电容C40和电容C41为输入的5V直流电压提供滤波作用。
(5)可变衰减电路
如图6所示，所述可变衰减电路，包括：π型二极管，以及连接至π型二极管的AGC控制信号输入电路、射频信号输入电路、射频信号输出电路和衰减值基准电路；所述AGC控制信号输入电路连接AGC控制电路的AGC信号跟随电路；所述射频信号输入电路连接一级放大电路；所述射频信号输出电路连接信号分配电路；具体地，所述可变衰减电路，包括：π型二极管D1、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C42、电容C55、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电感L17；π型二极管D1的1脚通过电容C11连接信号分配电路；π型二极管D1的2脚通过电容C55和电容C6接地，又连接AGC控制电路的AGC信号输出端；π型二极管D1的3脚通过电容C5连接一级放大电路；π型二极管D1的4脚通过电容C7接地，又连接电阻R5的一端；π型二极管D1的5脚通过电容C8接地，又连接电阻R6的一端；电阻R5和电阻R6的另一端通过电容C9和电容C10接地；同时，电阻R6的另一端连接电阻R7的一端；电阻R7的另一端通过电阻R8接地，又通过电阻R9连接5V直流电压；电阻R9连接5V直流电压的一端还通过电容C42接地；
其中，π型二极管D1的型号为HMSP3816，是由4个二极管组成；所述可变衰减电路接收AGC控制电路输出的AGC控制信号，通过控制π型二极管D1的控制电压调节可变衰减电路的衰减值，为后续电路提供大小合适的射频信号。其中，电阻R3和电阻R4为π型二极管D1的负载电阻；电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C9、电容C10和电容C42组成自身衰减值控制电路，控制可变衰减电路的自身衰减值3db；电容C55、电容C6和电感L17作为AGC控制信号的滤波电路。
(6)信号分配电路
如图7所示，所述信号分配电路，包括：可调电阻W，电感L16、电容C56、电阻R10、电阻R11和电阻R12；电阻R10和电阻R11的一端连接，同时电阻R10和电阻R11之间连接可变衰减电路；电阻R10和电阻R11的另一端分别连接电阻R12的两端；电阻R10的一端连接电感L16的一端，同时连接二级放大电路；电感L16的另一端通过电容C56接地，又通过可调电阻W接地；电阻R11的一端连接检测电路；
所述信号分配电路采用电阻R10、电阻R11和电阻R12组成的电阻组合分配方式，将可变衰减电路输出的一路射频信号分成两路射频信号；其中，通过电阻R10的另一端作为第一路输出端，通过电阻R11的另一端作为第二路输出端；所述第一路输出端的射频信号依次通过二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路输出为主输出信号RF1；所述第二路输出端输出的射频信号通过检测输出电路输出为检测信号RF2。
(7)二级放大电路
如图8所示，所述二级放大电路，包括：放大器U5、电感L7、电感L8、电容C12、电容C45；放大器U5的输入端通过电容C12连接信号分配电路，其输出端连接电感L7的一端；电感L7的另一端连接三级放大电路，同时又连接电感L8的一端；电感L8的另一端连接5V直流电压，同时又通过电容C45接地；其中，可调电阻W、电容C56和电感L16组成信号分配电路的匹配吸收电路。
所述二级放大电路将信号分配电路输出的第一路输出端输出的射频信号进行二级放大，放大增益20db；其中，电容C45和电感L8为输入的5V直流电压提供滤波作用。
(8)三级放大电路
如图9所示，所述三级放大电路，包括：放大器U6、电感L9、电感L10、电容C13、电容C14、电容C16、电容C46、电阻R13；放大器U6依次通过C电容C16、电阻R13、电容C13连接二级放大电路；电容13和电容R13之间通过电容C14接地；放大器U6的输出端依次通过电感L9、电感L10和电容C46接地；电感L9和电感L10之间连接主信号输出电路；
所述三级放大电路将二级放大电路输出的射频信号进行三级放大，放大增益16db。
(9)主信号输出电路
如图10所示，所述主信号输出电路，包括：电容C17、电容C18、电阻R14、电阻R15、电阻R16、二极管D2、二极管D3和输出连接器RFOUT1；输出连接器RFOUT1的1脚依次通过电容C18、电阻R16、电阻R14、电容C17连接三级放大电路；电阻R14和电阻16之间通过电阻R15接地，同时又连接二极管D2的3脚；二极管D2的1脚和2脚分别连接二极管D3的1脚和2脚；二极管D3的3脚接地；
所述主信号输出电路通过二极管D2和二极管D3，防止瞬间主信号电平过高损坏放大芯片。
(10)检测输出电路
如图11所示，所述检测输出电路，包括：检测信号放大电路和检测信号输出电路；
所述检测信号放大电路，包括：放大器U11、电感L12、电感L13、电容C20和电容C44；放大器U11的输入端通过电容C20连接信号分配电路，其输出端连接电感L12的一端；电感L12的另一端连接检测信号输出电路，同时又连接电感L13的一端；电感L13的另一端连接5V直流电压，同时又通过电容C44接地；
所述检测信号输出电路，包括：电容C21、电容C49、电阻R17、电阻R18、电阻R19、二极管D4、二极管D5和输出连接器RFOUT2；输出连接器RFOUT2的1脚依次通过电容C49、电阻R19、电阻R17、电容C21连接检测信号放大电路；电阻R17和电阻19之间通过电阻R18接地，同时又连接二极管D4的3脚；二极管D4的1脚和2脚分别连接二极管D5的1脚和2脚；二极管D5的3脚接地；
所述检测输出电路将信号分配电路输出的第二路输出端输出的射频信号进行二级放大，输出比主信号低20db的射频信号，用于信号检测，可以检查卫星光接收机的工作状态。
所述检测信号输出电路的工作原理同主信号输出电路，通过二极管D4和二极管D5，防止瞬间检测信号电平过高损坏放大芯片。
优选地，所述一级放大电路、二级放大电路和三级放大电路采用噪声极低的GaASMMIC(砷化镓单片集成电路)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种卫星光接收机电路，其特征在于，包括：AGC控制电路、光电转换电路、一级放大电路、可变衰减电路、信号分配电路、检测信号输出电路、二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路；所述光电转换电路依次连接一级放大电路、可变衰减电路和信号分配电路；所述信号分配电路的第一路输出端依次连接二级放大电路、三级放大电路和主信号输出电路；所述信号分配电路的第二路输出端连接检测信号输出电路；所述AGC控制电路同时与光电转换电路和可变衰减电路连接。
2.如权利要求1所述的卫星光接收机电路，其特征在于，还包括DC/DC电路；所述DC/DC电路用于将输入的12V直流电源转换为5V直流电压，为所述AGC控制电路、光电转换电路、一级放大电路、可变衰减电路、信号分配电路、检测信号输出电路、二级放大电路和三级放大电路供电。
3.如权利要求1所述的卫星光接收机电路，其特征在于，所述AGC控制电路包括：依次连接的光功率采样电路、MCU和AGC信号跟随电路；所述光功率采样电路还连接至所述光电转换电路的光功率输出端；所述AGC信号跟随电路还连接至可变衰减电路的AGC控制信号输入端。
4.如权利要求1所述的卫星光接收机电路，其特征在于，所述可变衰减电路，包括：π型二极管，以及连接至π型二极管的AGC控制信号输入电路、射频信号输入电路、射频信号输出电路和衰减值基准电路；所述AGC控制信号输入电路连接AGC控制电路的AGC信号跟随电路；所述射频信号输入电路连接一级放大电路；所述射频信号输出电路连接信号分配电路。
5.如权利要求1所述的卫星光接收机电路，其特征在于，所述信号分配电路，包括：可调电阻W，电感L16、电容C56、电阻R10、电阻R11和电阻R12；电阻R10和电阻R11的一端连接，同时电阻R10和电阻R11之间连接可变衰减电路；电阻R10和电阻R11的另一端分别连接电阻R12的两端；电阻R10的一端连接电感L16的一端，同时连接主信号输出电路；电感L16的另一端通过电容C56接地，又通过可调电阻W接地；电阻R11的一端连接检测电路。
6.如权利要求1所述的卫星光接收机电路，其特征在于，所述一级放大电容，包括：放大器U4、电感L2、电感L4、电容C2、电容C40和电容C41；放大器U4的输入端通过电容C2连接光电转换电路，其输出端连接电感L3的一端；电感L3的另一端连接可变衰减电路，同时又连接电感L4的一端；电感L4的另一端连接5V直流电压，同时又通过电容C40和电容C41接地。
7.如权利要求1所述的卫星光接收机电路，其特征在于，所述二级放大电路，包括：放大器U5、电感L7、电感L8、电容C12、电容C45；放大器U5的输入端通过电容C12连接信号分配电路，其输出端连接电感L7的一端；电感L7的另一端连接三级放大电路，同时又连接电感L8的一端；电感L8的另一端连接5V直流电压，同时又通过电容C45接地。
8.如权利要求1所述的卫星光接收机电路，其特征在于，所述三级放大电路，包括：放大器U6、电感L9、电感L10、电容C13、电容C14、电容C16、电容C46、电阻R13；放大器U6依次通过C电容C16、电阻R13、电容C13连接二级放大电路；电容13和电容R13之间通过电容C14接地；放大器U6的输出端依次通过电感L9、电感L10和电容C46接地；电感L9和电感L10之间连接主信号输出电路。
9.如权利要求1-8任一项所述的卫星光接收机电路，其特征在于，所述一级放大电路、二级放大电路和三级放大电路采用GaASMMIC。
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