CN204481766U

CN204481766U - 一种小型化的放大器

Info

Publication number: CN204481766U
Application number: CN201520055500.5U
Authority: CN
Inventors: 蔡宁霞; 刘学武; 李庆; 陈雨君
Original assignee: Anhui Sun Create Electronic Co Ltd
Current assignee: Anhui Sun Create Electronic Co Ltd
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2025-01-27

Abstract

针对现有放大器体积过大的问题，本实用新型公开了一种小型化的放大器，由前端电桥电路单元、后端电桥电路单元、第一限幅器电路单元、第二限幅器电路单元、第一放大器电路单元、第二放大器电路单元和开关电路单元构成；本实用新型的尺寸小，精度高，集成化程度高，且封闭在可伐材料的壳体内，具有结构紧凑，集成度高，可以广泛应用于通信、雷达等微波设备的大功率限幅和低噪声放大。

Description

一种小型化的放大器

技术领域

本实用新型属于大功率限幅和低噪声放大领域，主要应用在通信、雷达等微波设备上，具体为一种小型化的放大器。

背景技术

现有的平衡式放大器是由两路对称的放大电路和两只90°电桥组成，具有噪声低、稳定性好，输入输出驻波小、输出功率比单端放大器大等优点，但其缺点就是元器件数量多，电路尺寸往往比较大，电路形式不够紧凑。如何使现有的平衡式放大器小型化，同时确保其保持优异的性能具有实际意义和市场前景。

实用新型内容

针对现有平衡式放大器电路所存在的电路结构复杂、电路形式不够紧凑、电路的尺寸比较大的不足，本实用新型提供一种小型化的放大器，具有尺寸小、精度高的特点；放大器的各个匹配电路的结构简单紧凑、集成化程度高；内部元器件通过金丝键合、共晶焊接等微组装工艺装配在可伐材料的壳体内，最后通过平行缝焊工艺密封焊接，最终形成一个完整的产品，产品尺寸小、可靠性高、成本低，并能够满足气密性要求。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种小型化的放大器，由前端电桥电路单元1、后端电桥电路单元6、第一限幅器电路单元2、第二限幅器电路单元3、第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5和开关电路单元7构成；其中，

前端电桥电路单元1的输入端为本低噪声放大器的输入端；

前端电桥电路单元1的两个输出端分别与第一限幅器电路单元2的输入端、第二限幅器电路单元3的输入端相连接；

第一限幅器电路单元2的输出端经第一放大器电路单元4与后端电桥电路单元6的一个输入端口相连接；

第二限幅器电路单元3的输出端经第二放大器电路单元5与后端电桥电路单元6的另一个输入端口相连接；

后端电桥电路单元6的输出端与开关电路单元7的输入端相连接；开关电路单元7的输出端为本低噪声放大器的输出端；

第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5和开关电路单元7分别与5V电源相连接。

进一步说，通过微组装工艺将前端电桥电路单元1、后端电桥电路单元6、第一限幅器电路单元2、第二限幅器电路单元3、第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5和开关电路单元7封装在可伐壳体内。

有益的技术效果

本实用新型除具有噪声低、稳定性好，输入输出驻波小的优点外，还具有输出功率比单端放大器大3dB，三阶交调改善6dB，能够满足系统对场放的低噪声要求，此外，还具有各单元电路内的元器件较传统结构的数量少，且本实用新型所采用的集总参数设计匹配电路，电路尺寸比传统结构的小、电路紧凑，符合目前微波器件的小型化发展的趋势。

进一步说，本实用新型中的前端电桥电路单元1、后端电桥电路单元6、第一限幅器电路单元2、第二限幅器电路单元3、第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5和开关电路单元7均封装在可伐壳体内，进一步提高本实用新型结构的紧凑性，提高了集成度，具有噪声系数低、端口驻波好、增益平坦度好、幅相一致性指标好、可靠性高的特点，可以广泛应用于通信、雷达等微波设备的大功率限幅和低噪声放大。

附图说明

图1为本实用新型的结构电路示意图。

图2为图1中开关电路单元7的结构原理图。

具体实施方式

参见图1，一种小型化的放大器，由前端电桥电路单元1、后端电桥电路单元6、第一限幅器电路单元2、第二限幅器电路单元3、第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5和开关电路单元7构成；其中，

前端电桥电路单元1的输入端为本低噪声放大器的输入端；

参见图1，通过微组装工艺将前端电桥电路单元1、后端电桥电路单元6、第一限幅器电路单元2、第二限幅器电路单元3、第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5和开关电路单元7封装在可伐壳体内。

参见图1，第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5均为串联在一起的两级放大单元。

参见图1，前端电桥电路单元1由耦合电容C1、前端耦合器N1和功率电阻R1构成；

所述前端耦合器N1具有4个端口；其中，前端耦合器N1的第1端口与电容C1的一端相连接，电容C1的另一端为本低噪声放大器的输入端口；前端耦合器N1的第2端口经功率电阻R1接地；前端耦合器N1的第3端口和第4端口为前端电桥电路单元1的输出端口，且分别与第一限幅器电路单元2的输入端、第二限幅器电路单元3的输入端相连接。

优选的方案是，前端耦合器N1为Lange型电桥。前端耦合器N1的材质为介电常数为9.9的AL₂O₃陶瓷基材，前端耦合器N1选用薄膜工艺加工而成，具有尺寸小，精度高的特点，装配在本实用新型中，能够进一步缩小本放大器的体积；

参见图1，第一限幅器电路单元2由第一限幅管芯V1和第二限幅管芯V3构成；其中，第一限幅管芯V1的阳极为本第一限幅器电路单元2的输入端口，第一限幅管芯V1的阳极与第三限幅管芯V3的阴极连接，第一限幅管芯V1的阴极、第三限幅管芯V3的阳极分别接地，第三限幅管芯V3的阴极作为本第一限幅器电路单元2的输出端口；

第二限幅器电路单元3由第二限幅管芯V2和第四二限幅管芯V4构成；其中，第二限幅管芯V2的阳极作为本第二限幅器电路单元3的输入端口，第二限幅管芯V2的阳极与第四限幅管芯V4的阴极连接，第二限幅管芯V2的阴极、第四限幅管芯V4的阳极分别接地，第四限幅管芯V4的阴极作为本第二限幅器电路单元3的输出端口。

参见图1，第一放大器电路单元4由第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第五场效应管V5、第七场效应管V7构成；其中，第一电感L1的一端和第二电感L2的一端相连接，第一电感L1和第二电感L2的连接点为第一放大器电路单元4的输入端口，第一电感L1的另一端接地；第二电感L2的另一端与第五场效应管V5的栅极相连接，第五场效应管V5的源极分别与第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第二电阻R2的一端相连接，电容C2的另一端、电容C3的另一端、电阻R2的另一端分别接地；第五场效应管V5的漏极分别与第三电感L3的一端、第四电容C4的一端相连接；第三电感L3的另一端与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第八电容C8的一端、第四电阻R4的一端相连接；第八电容C8的另一端接地，第四电容C4的另一端分别与第四电感L4一端、场效应管V7的栅极相连接，第四电感L4的另一端接地，场效应管V7的源极分别与第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第五电阻R5的一端相连接，所述第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、第五电阻R5的另一端接地；场效应管V7的漏极与第五电感L5的一端连接，第五电感L5的另一端分别与第六电感L6的一端、第七电容C7的一端相连接；第六电感L6的另一端分别与第九电容C9的一端、第六电阻R6的一端连接，第九电容C9的另一端接地；第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的另一端、第十电容C10的一端、第十一电容C11的一端共同连接在一起，且与+5V的电源相连接；第十电容C10的另一端、第十一电容C11的另一端分别接地；第七电容C7的另一端作为第一放大器电路单元4的输出端口。

第二放大器电路单元5由第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10、第十一电感L11、第十二电感L12、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第六场效应管V6、第八场效应管V8构成；其中，第七电感L7的一端和第八电感L8的一端连接，第七电感L7和第八电感L8的连接点为第二放大器电路单元5的输入端口，第七电感L7的另一端接地，第八电感L8的另一端与第六场效应管V6的栅极连接，第六场效应管V6的源极分别与第十二电容C12的一端、第十三电容C13的一端、第七电阻R7的一端相连接，所述第十二电容C12的另一端、第十三电容C13的另一端、第七电阻R7的另一端分别接地，第六场效应管V6的漏极分别与第九电感L9的一端、第十四电容C14的一端相连接，第九电感L9的另一端与第八电阻R8的一端相连接，第八电阻R8的另一端分别与第十八电容C18的一端、第九电阻R9的一端相连接，第十八电容C18的另一端接地，第十四电容C14的另一端分别与第十电感L10一端、第八场效应管V8的栅极相连接，第十电感L10的另一端接地，第八场效应管V8的源极分别与第十五电容C15的一端、第十六电容C16的一端、第十电阻R10的一端连接，所述第十五电容C15的另一端、第十六电容C16的另一端、第十电阻R10的另一端接地，第八场效应管V8的漏极与第十一电感L11的一端连接，第十一电感L11的另一端分别与第十二电感L12的一端、第十七电容C17的一端连接，第十二电感L12的另一端分别与第十九电容C19的一端、第十一电阻R11的一端相连接，第十九电容C19的另一端接地，第十一电阻R11的另一端与第九电阻R9的另一端共同接+5V的电源，第十七电容C17的另一端为第二放大器电路单元5的输出端口。7.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：所述的后端电桥电路单元6由后端耦合器N2和第十二电阻R12构成；其中，后端耦合器N2的端口1为与第二放大器电路单元5的输出端相连接的信号输入端口，后端耦合器N2的端口2为与第一放大器电路单元4的输出端相连接的信号输入端口，后端耦合器N2的端口4与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端接地，后端耦合器N2的端口3作为本电桥6的输出端口。

前端电桥电路单元1和后端电桥电路单元6均为90°的电桥。

优选的方案是，后端耦合器N2为Lange型电桥。后端耦合器N2的材质为介电常数为9.9的AL₂O₃陶瓷基材，后端耦合器N2选用薄膜工艺加工而成，具有尺寸小，精度高的特点，装配在本实用新型中，能够进一步缩小本放大器的体积；

参见图1，所述的开关电路单元7由单刀双掷开关管芯V9、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22和非门芯片V10构成；其中，单刀双掷开关管芯V9的射频输入端为本开关电路7的输入端口，单刀双掷开关管芯V9的一个射频输出端与第二十电容C20的一端相连接，单刀双掷开关管芯V9的另一个射频输出端与第二十一电容C21的一端相连接，第二十电容C20的另一端和与第二十一电容C21的另一端均为本开关电路单元7的输出端口；单刀双掷开关管芯V9的芯片基底与第二十电容C20的一端相连接，单刀双掷开关管芯V9的芯片基底与第二十电容C20之间的连接点与+5V电源相连接，第二十电容C20的另一端接地；

单刀双掷开关管芯V9的第一控制电压端口1、单刀双掷开关管芯V9的第二控制电压2分别与非门芯片V10相连接。

参见图1，前端电桥电路单元1、后端电桥电路单元6、第一限幅器电路单元2、第二限幅器电路单元3、第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5和开关电路单元7之间均通过金丝键合连接，并通过平行缝焊工艺密封焊接在可伐材料的壳体内。

优选的方案是，本放大器中的第一限幅器电路单元2、第二限幅器电路单元3分别通过共晶焊接工艺焊接在本放大器的钼铜衬底上，且分别通过金丝键合的方式与前后电路连接，从而是本放大器具有热阻低、散热好、承受功率大、可靠性高的特点；

本放大器中的第一放大器电路单元4和第二放大器电路单元5是完全对称的电路；第一放大器电路单元4和第二放大器电路单元5的内部均可分为两级放大单元，第一级放大单元按照最佳噪声设计，第二级放大单元采用最佳增益设计；其中，

在第一放大器电路单元4中，第一级放大单元由第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第八电容C8、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五场效应管V5构成；第二级放大单元由第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第五电阻R5、第六电阻R6和第七场效应管V7构成；

在第二放大器电路单元5中，第一级放大单元由第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十八电容C18、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第六场效应管V6构成；第二级放大单元由第十电感L10、第十一电感L11、第十二电感L12、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十九电容C19、第十电阻R10、第十一电阻R11和第八场效应管V8构成；

本实用新型中开关电路单元7采用裸芯片结构，其内的各元器件之间通过金丝键合连接；

本实用新型的前端电桥电路单元1、后端电桥电路单元6、第一限幅器电路单元2、第二限幅器电路单元3、第一放大器电路单元4、第二放大器电路单元5和开关电路单元7均通过导电胶粘接到本放大器的壳体上，再通过平行缝焊工艺焊接在一起，从而满足气密性要求。

如图1所示，所述的开关电路7由单刀双掷开关管芯V9、电容C20、电容C21、电容C22、非门芯片V10构成；其中，单刀双掷开关管芯V9的射频输入端为本开关电路7的输入端口，单刀双掷开关管芯V9的两个射频输出端分别与电容C21和电容C22的一端连接，电容C21和电容C22的另一端分别为本开关电路7的两个输出端口；单刀双掷开关管芯V9的芯片基底与电源+5V连接，电容C20的一端与电源+5V连接，电容C20另一端接地。

参见图2，优选的方案是：非门芯片V10内部包含了6组非门，即包括焊点1至焊点6，其中，TTL开关控制信号与非门芯片V10的焊点1连接，非门芯片V10的焊点2与焊点3连接，焊点4与焊点5连接，非门芯片V10的焊点4和单刀双掷开关管芯V9的控制电压2连接，非门芯片V10的焊点6和单刀双掷开关管芯V9的控制电压1连接。

Claims

1.一种小型化的放大器，其特征在于：由前端电桥电路单元（1）、后端电桥电路单元（6）、第一限幅器电路单元（2）、第二限幅器电路单元（3）、第一放大器电路单元（4）、第二放大器电路单元（5）和开关电路单元（7）构成；其中，前端电桥电路单元（1）的输入端为本低噪声放大器的输入端；前端电桥电路单元（1）的两个输出端分别与第一限幅器电路单元（2）的输入端、第二限幅器电路单元（3）的输入端相连接；第一限幅器电路单元（2）的输出端经第一放大器电路单元（4）与后端电桥电路单元（6）的一个输入端口相连接；第二限幅器电路单元（3）的输出端经第二放大器电路单元（5）与后端电桥电路单元（6）的另一个输入端口相连接；后端电桥电路单元（6）的输出端与开关电路单元（7）的输入端相连接；开关电路单元（7）的输出端为本低噪声放大器的输出端；第一放大器电路单元（4）、第二放大器电路单元（5）和开关电路单元（7）分别与5V电源相连接。

2.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：通过微组装工艺将前端电桥电路单元（1）、后端电桥电路单元（6）、第一限幅器电路单元（2）、第二限幅器电路单元（3）、第一放大器电路单元（4）、第二放大器电路单元（5）和开关电路单元（7）封装在可伐壳体内。

3.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：第一放大器电路单元（4）、第二放大器电路单元（5）均为串联在一起的两级放大单元。

4.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：前端电桥电路单元（1）由耦合电容C1、前端耦合器N1和功率电阻R1构成；所述前端耦合器N1具有4个端口；其中，前端耦合器N1的第1端口与电容C1的一端相连接，电容C1的另一端为本低噪声放大器的输入端口；前端耦合器N1的第2端口经功率电阻R1接地；前端耦合器N1的第3端口和第4端口为前端电桥电路单元（1）的输出端口，且分别与第一限幅器电路单元（2）的输入端、第二限幅器电路单元（3）的输入端相连接。

5.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：第一限幅器电路单元（2）由第一限幅管芯V1和第二限幅管芯V3构成；其中，第一限幅管芯V1的阳极为本第一限幅器电路单元（2）的输入端口，第一限幅管芯V1的阳极与第三限幅管芯V3的阴极连接，第一限幅管芯V1的阴极、第三限幅管芯V3的阳极分别接地，第三限幅管芯V3的阴极作为本第一限幅器电路单元（2）的输出端口；第二限幅器电路单元（3）由第二限幅管芯V2和第四二限幅管芯V4构成；其中，第二限幅管芯V2的阳极作为本第二限幅器电路单元（3）的输入端口，第二限幅管芯V2的阳极与第四限幅管芯V4的阴极连接，第二限幅管芯V2的阴极、第四限幅管芯V4的阳极分别接地，第四限幅管芯V4的阴极作为本第二限幅器电路单元（3）的输出端口。

6.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：第一放大器电路单元（4）由第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第五场效应管V5、第七场效应管V7构成；其中，第一电感L1的一端和第二电感L2的一端相连接，第一电感L1和第二电感L2的连接点为第一放大器电路单元（4）的输入端口，第一电感L1的另一端接地；第二电感L2的另一端与第五场效应管V5的栅极相连接，第五场效应管V5的源极分别与第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第二电阻R2的一端相连接，电容C2的另一端、电容C3的另一端、电阻R2的另一端分别接地；第五场效应管V5的漏极分别与第三电感L3的一端、第四电容C4的一端相连接；第三电感L3的另一端与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第八电容C8的一端、第四电阻R4的一端相连接；第八电容C8的另一端接地，第四电容C4的另一端分别与第四电感L4一端、场效应管V7的栅极相连接，第四电感L4的另一端接地，场效应管V7的源极分别与第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第五电阻R5的一端相连接，所述第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、第五电阻R5的另一端接地；场效应管V7的漏极与第五电感L5的一端连接，第五电感L5的另一端分别与第六电感L6的一端、第七电容C7的一端相连接；第六电感L6的另一端分别与第九电容C9的一端、第六电阻R6的一端连接，第九电容C9的另一端接地；第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的另一端、第十电容C10的一端、第十一电容C11的一端共同连接在一起，且与+5V的电源相连接；第十电容C10的另一端、第十一电容C11的另一端分别接地；第七电容C7的另一端作为第一放大器电路单元（4）的输出端口；

第二放大器电路单元（5）由第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10、第十一电感L11、第十二电感L12、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第六场效应管V6、第八场效应管V8构成；其中，第七电感L7的一端和第八电感L8的一端连接，第七电感L7和第八电感L8的连接点为第二放大器电路单元（5）的输入端口，第七电感L7的另一端接地，第八电感L8的另一端与第六场效应管V6的栅极连接，第六场效应管V6的源极分别与第十二电容C12的一端、第十三电容C13的一端、第七电阻R7的一端相连接，所述第十二电容C12的另一端、第十三电容C13的另一端、第七电阻R7的另一端分别接地，第六场效应管V6的漏极分别与第九电感L9的一端、第十四电容C14的一端相连接，第九电感L9的另一端与第八电阻R8的一端相连接，第八电阻R8的另一端分别与第十八电容C18的一端、第九电阻R9的一端相连接，第十八电容C18的另一端接地，第十四电容C14的另一端分别与第十电感L10一端、第八场效应管V8的栅极相连接，第十电感L10的另一端接地，第八场效应管V8的源极分别与第十五电容C15的一端、第十六电容C16的一端、第十电阻R10的一端连接，所述第十五电容C15的另一端、第十六电容C16的另一端、第十电阻R10的另一端接地，第八场效应管V8的漏极与第十一电感L11的一端连接，第十一电感L11的另一端分别与第十二电感L12的一端、第十七电容C17的一端连接，第十二电感L12的另一端分别与第十九电容C19的一端、第十一电阻R11的一端相连接，第十九电容C19的另一端接地，第十一电阻R11的另一端与第九电阻R9的另一端共同接+5V的电源，第十七电容C17的另一端为第二放大器电路单元（5）的输出端口。

7.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：所述的后端电桥电路单元（6）由后端耦合器N2和第十二电阻R12构成；其中，后端耦合器N2的端口1为与第二放大器电路单元（5）的输出端相连接的信号输入端口，后端耦合器N2的端口2为与第一放大器电路单元（4）的输出端相连接的信号输入端口，后端耦合器N2的端口4与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端接地，后端耦合器N2的端口3作为本电桥（6）的输出端口。

8.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：所述的开关电路单元（7）由单刀双掷开关管芯V9、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22和非门芯片V10构成；其中，单刀双掷开关管芯V9的射频输入端为本开关电路（7）的输入端口，单刀双掷开关管芯V9的一个射频输出端与第二十电容C20的一端相连接，单刀双掷开关管芯V9的另一个射频输出端与第二十一电容C21的一端相连接，第二十电容C20的另一端和与第二十一电容C21的另一端均为本开关电路单元（7）的输出端口；单刀双掷开关管芯V9的芯片基底与第二十电容C20的一端相连接，单刀双掷开关管芯V9的芯片基底与第二十电容C20之间的连接点与+5V电源相连接，第二十电容C20的另一端接地；单刀双掷开关管芯V9的第一控制电压端口1、单刀双掷开关管芯V9的第二控制电压2分别与非门芯片V10相连接。

9.如权利要求1所述的一种小型化的放大器，其特征在于：前端电桥电路单元（1）、后端电桥电路单元（6）、第一限幅器电路单元（2）、第二限幅器电路单元（3）、第一放大器电路单元（4）、第二放大器电路单元（5）和开关电路单元（7）之间均通过金丝键合在一起。