CN203813740U - 一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，包括有前端3dBLange电桥，前端3dBLange电桥的隔离端、输入端分别连接大功率吸收负载、输入信号，前端3dBLange电桥的两输出端分别连接一个限幅放大电路，两个限幅放大电路的输出端接入后端3dBLange电桥的两输入端，后端3dBLange电桥的输出端连接单刀双掷开关。本实用新型可承受70W（占空比10%）的脉冲大功率，噪声系数低至1.1dB，增益为31dB，可靠性好，稳定度高，通过冗余设计，批产一致性好，可广泛应用于雷达T/R接收前端。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种薄膜放大器，尤其涉及一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器。
背景技术
目前常用微波有源器件设计时通常采用微带板作为信号传输的介质，这些器件指标已经达到较高的水平，但随着微波器件小型化和集成化发展趋势的愈演愈烈，元件的尺寸、重量和可靠性已成为电子系统中设计的重要因素，这些器件已不能满足未来微波系统的使用要求。薄膜限幅低噪声放大器正是顺应了这个发展要求，它在传统微带板设计的基础上进行改进，采用薄膜工艺设计，具有体积小、集成度高的特点，但由于尺寸限制，放大器的耐输入功率能力受到一定的限制。
实用新型内容
本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，其特征在于：包括有前端3dB Lange电桥，前端3dB Lange电桥的隔离端、输入端分别连接大功率吸收负载、输入信号，前端3dB Lange电桥的两输出端分别连接一个限幅放大电路，两个限幅放大电路的输出端接入后端3dB Lange电桥的两输入端，后端3dB Lange电桥的输出端连接单刀双掷开关；小功率信号输入时，前端3dB Lange电桥将其功分为幅度相同、相位差90度的两路信号，限幅电路此时不工作，信号分别经放大后，再经后端的3dB Lange电桥进行功率合成为一路信号，最后经过一个单刀双掷开关输出；大功率信号输入时，前端3dB Lange电桥将其功分为幅度相同、相位差90度的两路信号，限幅电路开始工作，限幅电路将输入功率发射回去，大功率吸收负载吸收限幅电路反射的功率。
所述的一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，其特征在于：所述的限幅放大电路采用三级限幅二极管作为限幅电路，第一级限幅二极管为CLA4606，第二级限幅二极管为CLA4606，第三级限幅二极管为MA4L022-134，均采用导电胶粘接在陶瓷基板上，连接方式采用并联结构。
所述的一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，其特征在于：所述的限幅放大电路采用两级放大电路，放大电路的前级放大管采用高电子迁移率晶体管MGFC4453A，后级放大管采用赝晶高电子迁移率晶体管TC1102。
所述的一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，其特征在于：所述的大功率吸收负载采用阻值为50欧姆的功率电阻，采用ATC公司的CT11005T0050J，为增加其散热能力，用导电胶将其负极与壳体侧壁连接在一起。
本发明的薄膜限幅低噪声放大器的设计采用了混合集成电路（HMIC）技术，即在散热条件较好的氧化铝陶瓷基片上采用薄膜工艺制作出无源元件和微带线路，再利用微组装技术将场效应管、限幅二极管等器件装配到电路中，最后用平行缝焊技术将整个放大器封装好，形成气密的空间，保证放大器的可靠性。
本实用新型的优点是：
本实用新型可承受70W（占空比10%）的脉冲大功率，噪声系数低至1.1dB，增益为31dB，可靠性好，稳定度高，通过冗余设计，批产一致性好，可广泛应用于雷达T/R接收前端。
附图说明
图1为本实用新型的电路组成示意图。
图2为本实用新型的限幅电路图。
图3为本实用新型的陶瓷板加工图。
图4为本实用新型的电路装配图。
具体实施方式
如图1所示，一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，包括有前端3dB Lange电桥1，前端3dB Lange电桥1的隔离端、输入端分别连接大功率吸收负载2、输入信号，前端3dB Lange电桥1的两输出端分别连接一个限幅放大电路3，两个限幅放大电路3的输出端接入后端3dB Lange电桥4的两输入端，后端3dB Lange电桥4的输出端连接单刀双掷开关5；小功率信号输入时，前端3dB Lange电桥1将其功分为幅度相同、相位差90度的两路信号，限幅电路此时不工作，信号分别经放大后，再经后端的3dB Lange电桥4进行功率合成为一路信号，最后经过一个单刀双掷开关5输出；大功率信号输入时，前端3dB Lange电桥1将其功分为幅度相同、相位差90度的两路信号，限幅电路开始工作，限幅电路将输入功率发射回去，从而保护后面的电路，大功率吸收负载2吸收限幅电路反射的功率。
大功率吸收负载2采用阻值为50欧姆的功率电阻，采用ATC公司的CT11005T0050J，为增加其散热能力，用导电胶将其负极与壳体侧壁连接在一起。
为保证放大器的噪声系数、增益及输出P-1指标，放大器采用两级放大电路，第一级采用HEMT（高电子迁移率晶体管）MGFC4453A，该裸芯片噪声性能优异，在ku波段低至0.35dB，第二级采用PHEMT（赝晶高电子迁移率晶体管）TC1102，该裸芯片增益及P-1满足指标要求。仿真时，第一级采用最佳噪声匹配设计，损失一部分增益性能来保证噪声指标，级间及输出采用共轭匹配来保证增益指标。仿真结果，各项技术指标满足要求。
如图2所示，为保证放大器的耐输入功率能力，放大器采用三级限幅二极管作为限幅电路，第一级采用CLA4606，第二级采用CLA4606，第三级采用MA4L022-134，大功率输入时，输入微波信号功率48.4dBm（70W，占空比10％）经过电桥等分成两路，每路功率为45.4dBm（35W，占空比10％），经过第一级限幅管CLA4606，将功率限幅至27dBm，经过第二级限幅管4606再将信号功率限幅至18dBm，经过最后一级限幅管MA4L022-134将信号功率限幅至13dBm，从而保护第一级场效应管。
由于二极管工作受到耗散功率的限制，在PIN二极管上的实际微波功耗不能大于二极管的最大耗散功率Pdiss 。耗散功率：Pdiss=（175-周围环境温度）/热阻。为保证二极管的正常工作，二极管的极限工作环境温度为100℃。允许二极管最大耗散功率为：
第一、二级CLA4606最大耗散功率Pdiss=（175-100）/80=75/80=0.94W
第三级MA4L022-134最大耗散功率Pdiss=（175-100）/175=75/175=0.43W
第一级用CLA4606，当CLA4606导通时，其电阻为2Ω。由I2=P/R=0.94/2=0.47可得到I=0.69A，微带线通过的电流为导通二极管的一半，即0.69/2=0.345A，在这种情况下允许最大输入功率为P= I2×Z0=0.345×0.345×50=5.95W这是按照平均功率计算，换算成占空比为10﹪脉冲射频峰值为5.95W*10=59.5W,这功率为单路所能承受，因此放大器能承受的功率为119W（占空比10%），满足指标要求最大输入功率≥70W（占空比10%）的要求。
如图3所示，放大器采用薄膜工艺进行设计，微带板采用介电常数9.9，厚度0.635mm的陶瓷基板，由于介电常数高，放大器尺寸很小，满足了当前微波器件小型化发展的需求，同时陶瓷基板散热能力较好，可有效提高放大器的耐输入功率能力，在基板设计时，将场效应管的偏置电阻也涂覆在基板上，降低了微组装的难度，同时为了减少由于器件及装配差异带来的不一致性，在关键部位增加了可调电路进行补偿，以提高产品的批产一致性。
如图4所示，放大器陶瓷基板采用导电胶工艺粘接在壳体底板上，器件装配也采用导电胶工艺粘接，微带与器件、器件之间的互联采用金丝键合技术， 3dB Lange电桥线宽为50um，线间距为55um，为了降低键合难度，提高一次合格率，电桥采用18um金丝键合，其余金丝键合采用25um金丝键合，为了提高放大器的耐输入功率能力，第一、二级限幅二极管CLA4606采用2根25um金丝键合，3dB Lange电桥隔离端功率电阻的负极用导电胶与壳体侧壁互联，提高散热能力以提高输入功率能力。放大器使用时，采用回流焊工艺将放大器焊接在微带板上，散热能力好，放大器的耐输入功率能力得以提高。
Claims (4)
1.一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，其特征在于：包括有前端3dB Lange电桥，前端3dB Lange电桥的隔离端、输入端分别连接大功率吸收负载、输入信号，前端3dB Lange电桥的两输出端分别连接一个限幅放大电路，两个限幅放大电路的输出端接入后端3dB Lange电桥的两输入端，后端3dB Lange电桥的输出端连接单刀双掷开关；小功率信号输入时，前端3dB Lange电桥将其功分为幅度相同、相位差90度的两路信号，限幅电路此时不工作，信号分别经放大后，再经后端的3dB Lange电桥进行功率合成为一路信号，最后经过一个单刀双掷开关输出；大功率信号输入时，前端3dB Lange电桥将其功分为幅度相同、相位差90度的两路信号，限幅电路开始工作，限幅电路将输入功率发射回去，大功率吸收负载吸收限幅电路反射的功率。
2.根据权利要求1所述的一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，其特征在于：所述的限幅放大电路采用三级限幅二极管作为限幅电路，第一级限幅二极管为CLA4606，第二级限幅二极管为CLA4606，第三级限幅二极管为MA4L022-134，均采用导电胶粘接在陶瓷基板上，连接方式采用并联结构。
3.根据权利要求1所述的一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，其特征在于：所述的限幅放大电路采用两级放大电路，放大电路的前级放大管采用高电子迁移率晶体管MGFC4453A，后级放大管采用赝晶高电子迁移率晶体管TC1102。
4.根据权利要求1所述的一种可承受高功率的薄膜限幅低噪声放大器，其特征在于：所述的大功率吸收负载采用阻值为50欧姆的功率电阻，采用ATC公司的CT11005T0050J。
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| CN107153140A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-09-12 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种适用于噪声系数分析仪射频接收前端的保护电路 |
| CN109951166A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-28 | 湖北楚航电子科技有限公司 | 一种微波功率放大方法及装置 |
| CN111262529A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-09 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 抗饱和限幅器、芯片及驱动放大器 |
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