CN204206112U - 一种k波段低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种K波段低噪声放大器，包括射频印制板，射频印制板包括波导-同轴-微带转换电路、第一场效应管、第二场效应管、电源偏置电路和用于第一场效应管与第二场效应管之间的级联以及第二场效应管输出端的隔直的两个交指耦合器，第一场效应管设置有第一输入匹配电路、第一输出匹配电路、第一栅极偏置电路和第一漏极偏置电路，第二场效应管设置有第二输入匹配电路、第二输出匹配电路、第二栅极偏置电路和第二漏极偏置电路，各个偏置电路前端均设置了RC滤波电路，各个匹配电路均为微带阻抗变换式匹配电路。本实用新型在仿真时计算精度更高，仿真设计工作量和调试工作量都更小，成本更低。

Description

一种K波段低噪声放大器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种应用于卫星通信的K波段低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器是卫星通信中高灵敏度接收机的关机部件。低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号，减小后级系统噪声对有用信号的影响，以供系统正确解调出所需的信息数据。

现有的低噪声放大器存在如下缺点：

1、仿真理论结果和实际产品的指标存在较大的偏差，调试工作量大；

2、在K波段，目前基本都使用的平行耦合线来实现放大器之间的级联，平行耦合线在配合5880板材使用时，插损较大，驻波较差，当用来级联电路时，引入的失配较大，级联后还需要进行大量的优化设计，设计过程较为复杂；

3、采用了结构复杂的独立电源接口供电，成本较高，同时系统接线时走线较为复杂；

4、在进行多级级联时，容易产生自身振荡；

5、波导-同轴-微带转换器的绝缘介质，安装固定方式复杂，可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种应用于卫星通信的K波段低噪声放大器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种K波段低噪声放大器，包括射频印制板，所述射频印制板包括波导-同轴-微带转换电路、第一场效应管、第二场效应管、电源偏置电路和用于所述第一场效应管与所述第二场效应管之间的级联以及所述第二场效应管输出端的隔直的两个交指耦合器，所述第一场效应管设置有第一输入匹配电路、第一输出匹配电路、第一栅极偏置电路和第一漏极偏置电路，所述第二场效应管设置有第二输入匹配电路、第二输出匹配电路、第二栅极偏置电路和第二漏极偏置电路，所述波导-同轴-微带转换电路包括同轴探针，所述同轴探针作为所述射频印制板的输入端，所述波导-同轴-微带转换电路的输出端与所述第一输入匹配电路连接，第一所述交指耦合器的输入端和输出端分别与所述第一输出匹配电路和所述第二输入匹配电路连接，第二所述交指耦合器的输入端与所述第二输出匹配电路连接，第二所述交指耦合器的输出端与所述电源偏置电路连接并作为所述射频印制板的输出端，所述第一输入匹配电路、所述第一输出匹配电路、所述第二输入匹配电路和所述第二输出匹配电路均为微带阻抗变换式匹配电路，所述第一栅极偏置电路前端、所述第一漏极偏置电路前端、所述第二栅极偏置电路前端和所述第二漏极偏置电路前端分别设置有第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路和第四RC滤波电路。

进一步地，所述K波段低噪声放大器还包括主腔体，所述主腔体为双面腔结构，所述射频印制板设置在所述主腔体的上腔内，所述主腔体的下腔内设置有电源板，所述电源板与所述射频印制板的电源端通过直流馈针连接，所述射频印制板的输出端设置有SMA连接器，所述主腔体的上腔内设置有沉孔，所述沉孔内的台阶上设置有圆柱状的绝缘介质，所述沉孔底部的直径小于所述绝缘介质的直径，所述同轴探针穿过所述绝缘介质至所述沉孔的下方。

作为优选，所述主腔体的上腔和下腔处分别通过上盖板和下盖板密封。

作为优选，所述绝缘介质为聚四氟乙烯材料。

具体地，所述交指耦合器包括交指耦合线，所述交指耦合线的两端均连接有耦合匹配电路。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型在仿真时计算精度更高，采用了自行设计的交指耦合器，插损小且具有较好的驻波，级联时引入的失配较小，减小了仿真设计工作量，同时还能得到较好的指标；增加了RC滤波电路，可以滤除干扰，同时，调整RC的参数，可以使放大器在工作频带外处于稳定状态，采用了输出端馈电的方式供电，减少了放大器的接口，同时，在进行系统级联时，可以有效减少系统走线，降低系统成本；射频印制板内的电路在布局时，场效应管的栅极偏置电路和漏极偏置电路分别位于其两侧，这样可以降低信号耦合，减小场效应管的自身振荡；绝缘介质卡装在所设计的沉孔处的台阶处，从结构上解决了绝缘介质的固定问题，生产时装配容易，可靠性更高。

附图说明

图1是本实用新型所述K波段低噪声放大器电路原理框图；

图2是本实用新型所述K波段低噪声放大器机械结构图；

图3是本实用新型所述交指耦合器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本实用新型包括射频印制板4，射频印制板4包括波导-同轴-微带转换电路、第一场效应管、第二场效应管、电源偏置电路和用于第一场效应管与第二场效应管之间的级联以及第二场效应管输出端的隔直的两个交指耦合器，其中交指耦合器包括交指耦合线10，交指耦合线10的两端均连接有耦合匹配电路11，第一场效应管设置有第一输入匹配电路、第一输出匹配电路、第一栅极偏置电路和第一漏极偏置电路，第二场效应管设置有第二输入匹配电路、第二输出匹配电路、第二栅极偏置电路和第二漏极偏置电路，波导-同轴-微带转换电路包括同轴探针1，同轴探针1作为射频印制板4的输入端，波导-同轴-微带转换电路的输出端与第一输入匹配电路连接，第一交指耦合器的输入端和输出端分别与第一输出匹配电路和第二输入匹配电路连接，第二交指耦合器的输入端与第二输出匹配电路连接，第二交指耦合器的输出端与电源偏置电路连接并作为所述射频印制板4的信号输出端，第一输入匹配电路、第一输出匹配电路、第二输入匹配电路和第二输出匹配电路均为微带阻抗变换式匹配电路，第一栅极偏置电路前端、第一漏极偏置电路前端、第二栅极偏置电路前端和第二漏极偏置电路前端分别设置有第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路和第四RC滤波电路。

本实用新型所述K波段低噪声放大器还包括主腔体8，主腔体8为双面腔结构，射频印制板4设置在主腔体8的上腔内，主腔体8的下腔内设置有电源板5，同轴探针1作为射频印制板4的输入接口，此输入接口为标准的BJ220接口。电源板5与射频印制板4的电源端通过直流馈针9连接，射频印制板4的输出端设置有SMA连接器6。电源偏置电路为整个K波段低噪声放大器的电源输入口，K波段低噪声放大器的供电通过输出SMA连接器6馈入，然后通过电源偏置电路将直流电平提取出来，给场效应管进行供电，这样减少了低噪声放大器所用连接器的数量，降低了成本，而且减少了系统走线难度。

主腔体8的上腔和下腔处分别通过上盖板2和下盖板3密封。主腔体8的上腔内设置有沉孔，沉孔内的台阶上设置有圆柱状的绝缘介质7，沉孔底部的直径小于绝缘介质7的直径，同轴探针1穿过绝缘介质7至沉孔的下方，这种结构使得绝缘介质7便于安装，在强振动环境中也不会脱落。在设计时，将同轴探针1的长度设计为正公差，要是测试时发现输入指标偏差，可以通过适当的减小同轴探针1的长度来进行调整。

绝缘介质7为聚四氟乙烯材料，考虑到聚四氟乙烯材料的热胀冷缩特性，在设计时将绝缘介质7的长度设计为负公差，确保在装备时烘烤的高温环境下，不会因为绝缘介质7的膨胀导致射频印制板4发生形变。

本实用新型所述K波段低噪声放大器，输入匹配电路和输出匹配电路均采用了微带阻抗变换式匹配电路，仿真时不均匀区计算容易、修正量小，容易获得精确结果，最终使得整机产品的调试量很小，若采用分支线结构，则当信号频率较高时，由于工作波长短，微带线机械尺寸往往是既短又宽，而分支线太短，微带线的T型结构不均匀区的电磁场高次模影响很大，计算精度相对要下降；放大器之间的级联以及电路中的隔直，采用自行设计的交指耦合器，级联时引入的失配较小，减小了仿真设计工作量，同时还能得到较好的指标，噪声系数、输入输出驻波比都较好；在两个场效应管的栅极偏置电路和漏极偏置电路处，增加了RC滤波电路，可以滤除干扰，同时，调整RC的参数，可以使放大器在工作频带外处于稳定状态；整个K波段低噪声放大器的信号通路全由微带元件组成，精度由PCB加工决定，从而避免了生产工艺上带来的一系列问题，PCB布局时，将场效应管的栅极偏置电路和漏极偏置电路分别放于放大器的两侧，可以有效降低场效应管的输入输出间的信号耦合，提高场效应管输入输出间的隔离度，减小场效应管的自身振荡，增强了场效应管工作稳定性；整个放大器采用了输出端馈电的方式供电，可以有效减少放大器的接口，降低成本，同时，在进行系统级联时，可以有效减少系统走线，降低系统成本；在输入端的绝缘介质7的位置，在结构件设计时，设计了固定绝缘介质7的台阶，从结构上解决了绝缘介质7的固定问题，而且安装方便，可靠性高。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种K波段低噪声放大器，包括射频印制板，所述射频印制板包括波导-同轴-微带转换电路、第一场效应管、第二场效应管和电源偏置电路，所述第一场效应管设置有第一输入匹配电路、第一输出匹配电路、第一栅极偏置电路和第一漏极偏置电路，所述第二场效应管设置有第二输入匹配电路、第二输出匹配电路、第二栅极偏置电路和第二漏极偏置电路，所述波导-同轴-微带转换电路包括同轴探针，所述同轴探针作为所述射频印制板的输入端，所述波导-同轴-微带转换电路的输出端与所述第一输入匹配电路连接，其特征在于：所述射频印制板还包括用于所述第一场效应管与所述第二场效应管之间的级联以及所述第二场效应管输出端的隔直的两个交指耦合器，第一所述交指耦合器的输入端和输出端分别与所述第一输出匹配电路和所述第二输入匹配电路连接，第二所述交指耦合器的输入端与所述第二输出匹配电路连接，第二所述交指耦合器的输出端与所述电源偏置电路连接并作为所述射频印制板的输出端，所述第一输入匹配电路、所述第一输出匹配电路、所述第二输入匹配电路和所述第二输出匹配电路均为微带阻抗变换式匹配电路，所述第一栅极偏置电路前端、所述第一漏极偏置电路前端、所述第二栅极偏置电路前端和所述第二漏极偏置电路前端分别设置有第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路和第四RC滤波电路。

2.根据权利要求1所述的K波段低噪声放大器，其特征在于：所述K波段低噪声放大器还包括主腔体，所述主腔体为双面腔结构，所述射频印制板设置在所述主腔体的上腔内，所述主腔体的下腔内设置有电源板，所述电源板与所述射频印制板的电源端通过直流馈针连接，所述射频印制板的输出端设置有SMA连接器，所述主腔体的上腔内设置有沉孔，所述沉孔内的台阶上设置有圆柱状的绝缘介质，所述沉孔底部的直径小于所述绝缘介质的直径，所述同轴探针穿过所述绝缘介质至所述沉孔的下方。

3.根据权利要求2所述的K波段低噪声放大器，其特征在于：所述主腔体的上腔和下腔处分别通过上盖板和下盖板密封。

4.根据权利要求2所述的K波段低噪声放大器，其特征在于：所述绝缘介质为聚四氟乙烯材料。

5.根据权利要求1所述的K波段低噪声放大器，其特征在于：所述交指耦合器包括交指耦合线，所述交指耦合线的两端均连接有耦合匹配电路。