CN206498379U - 一种毫米波放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种放大器，具体涉及毫米波放大器领域；包括输入模块，与输入模块连接的耦合模块，与耦合模块分别连接的毫米波检波模块和用于放大信号的毫米波功放模块，与毫米波检波模块连接的控制模块，与毫米波功放模块连接的输出模块；控制模块与毫米波功放模块连接。设置毫米波功放部分和动态偏置部分。输入信号有耦合器分为两路，下支路驱动毫米波功放器。上支路由毫米波检波器输出直流电压，经过数字转换后，送入控制模块的芯片的I/O接口。控制模块检测到信号，查找内部映射关系表，输出对应的数字电压，电压再经过转换成模拟信号，馈送到功率放大器栅极，进行放大后输出。相应的减少了放大器功率回退情况，提高了放大器的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种放大器，具体涉及一种毫米波放大器。
背景技术
最近几年，毫米波频段越来越多的应用于通信系统中，当前的无线接入方式已经不能满足日益增长的对传输速率的要求。毫米波技术以其短波长、大带宽、超高速数据传输能力的特点，成为大数据无线通信的发展方向，受到学术界和工业界的普遍关注。而微电子技术的不断发展，为实现小体积、高集成和低成本的集成电路提供了工艺基础。高电子迁移率晶体管(HEMT)及异质结双极性晶体管(HBT)已被广泛应用于毫米波集成电路领域。无线通信系统离不开收发前端电路，低噪声放大器作为接收机前端的第一个模块电路，它的主要作用是对接收到的信号进行放大，同时抑制信号中携带的噪声，提高整个接收机的灵敏度，它的噪声、增益、回波损耗和功耗等指标将直接影响整个接收机系统的性能表现。功率放大器作为发射机最重要的模块电路之一，它的主要作用是将射频信号进行功率放大，使信号有更远的传输距离，它的输出功率、增益、效率等性能对整个发射机系统有重要影响。现有毫米波放大器很多采用LINC原理，即输入振幅调制信号通过DSP,产生两个恒包络，但是相位相反的正弦信号，然后经过两个放大器放大，最后得到线性放大的信号。这种采用了非线性失真对消方法，但是对放大器的效率会有影响。功率回退主要是因为当功放管输出功率减小时候，功放管的自身消耗没有变。由于功放的直流功耗依赖功放的直流工作点，因此改变直流偏置点就可以改变消耗的直流功率大小。漏极动态偏置原理相同；当输入功率回退时，输入功率包络幅度减小，变换器提供给放大器的偏置电压也在减小，那么功放对应的消耗功率也在减小。
发明内容
本实用新型的目的在于：针对上述由于采用功率回退法来解决线性失真而导致的功率降低的问题，本实用新型提供一种提高放大器工作效率的毫米波放大器。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种毫米波放大器，包括用于输入毫米波包络正弦信号的输入模块，与输入模块连接的用于将包络信号分两路的耦合模块，与耦合模块分别连接的用于将包络波形以电压形式输出的毫米波检波模块和用于放大信号的毫米波功放模块，与毫米波检波模块连接的用于将电压信号转换成模拟信号控制模块(模拟信号控制模块也就是控制模块)，与毫米波功放模块连接的输出信号的输出模块；所述控制模块与毫米波功放模块连接。耦合模块采用耦合器即可，只要能实现耦合功能即可；同时毫米波检波模块采用检波器只要能实现功能即可，可以用其他替代。
本申请中主要包括毫米波功放部分和动态偏置部分。动态偏置部分主要是包括毫米波检波模块和控制模块。输入信号有耦合器分为两路，下支路驱动毫米波功放器。上支路由毫米波检波器输出直流电压，经过数字转换后，送入控制模块的芯片的I/O接口。控制模块检测到信号，查找内部映射关系表，输出对应的数字电压，电压再经过转换成模拟信号，馈送到功率放大器栅极，进行放大后输出。
具体地，毫米波功放模块采用WFD340360。该芯片采用GaAsPHEMT工艺制作而成，放大器在内部输入输出端口阻抗匹配一定的电阻值(50欧)，提供好的输入输出电压驻波比，并且工作在无条件稳定状态。
具体地，控制模块采用芯片80C51。
具体地，毫米波功放模块包括主芯片，与主芯片栅极连接的负压保护电路，与主芯片漏极连接的脉冲调制电路；负压电路的Vd连接到脉冲调制电路的Vs端；脉冲调制电路由MIC4451和与MIC4451连接的FDS4953。
由于放大器芯片受到外界感应电荷或瞬时脉冲的冲击而损坏，尤其当栅极加负压，而漏级正压的情况下，极易损坏。所以需要增加负压保护电路；其中负压保护电路输入端(A,B)分别与两个电阻相连，再连接阻抗运算放大器CA3140，阻抗运算放大器CA3140再连接到三端稳压集成电路，再输入到两个连接的振荡延时器NE555，再输入到脉冲分配器4077，再通过继电器输出；继电器输出端与毫米波功放模块芯片的栅极连接；其中两个振荡延时器NE555相连同时与阻抗运算放大器CA3140连接。当毫米波功放模块芯片的栅极连接负压时，则继电器在相关作用下断开，起到保护毫米波功放模块芯片的作用。
同时由于放大器在脉冲状态工作，因此需要脉冲调制电路，该脉冲调制电路主要由MIC4451和FDS4953连接而成，该脉冲调制电路可以使得漏极电流能跟随脉冲控制信号的高低平转换自动断开，进而实现信号的调制。MIC4451是高性能的反相驱动芯片，延迟时间短并且功耗低；FDS4953是内部带有双p沟道的MOSFET,开关速度快。MIC4451的Vs接口与FDS4953的两个接口S连接；MIC4451的两个接口out接口与FDS4953的两个G(VGS)接口连接。FDS4953的四个D(Vd)接口与毫米波功放模块芯片的漏级连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本申请通过设置毫米波功放部分和动态偏置部分。动态偏置部分主要是包括毫米波检波模块和控制模块。输入信号有耦合器分为两路，下支路驱动毫米波功放器。上支路由毫米波检波器输出直流电压，经过数字转换后，送入控制模块的芯片的I/O接口。控制模块检测到信号，查找内部映射关系表，输出对应的数字电压，电压再经过转换成模拟信号，馈送到功率放大器栅极，进行放大后输出。相应的减少了放大器功率回退的情况，提高了放大器的效率。
2.本申请中毫米波功放模块采用WFD340360，可以在无条件(相对无条件)的情况下达到工作稳定状态，性能稳定。
3.增加负压保护电路来保护毫米波功放模块芯片，减少负压对毫米波功放模块芯片的损害，增加毫米波功放模块芯片的使用寿命；同时设置脉冲调制电路，该脉冲调制电路主要由MIC4451和FDS4953连接而成，进而实现毫米波功放模块芯片工作信号的调制。
4.控制模块采用芯片80C51，其成本较低；可灵活编辑。
附图说明
图1是本实用新型毫米波放大器的结构图；
图2是脉冲调制电路的电路图；
图3是负压保护电路的电路图；
图4是毫米波检波模块的电路图；
图5是C8051的电路图；
图中标记：1-输入模块；2-耦合器；3-毫米波检波模块；4-控制模块；5-毫米波功放模块；6-输出模块。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1、图2、图3、图4、图5对本发明作详细说明。
实施例1
一种毫米波放大器，包括用于输入毫米波包络正弦信号的输入模块1，与输入模块1连接的用于将包络信号分两路的耦合模块2，与耦合模块2分别连接的用于将包络波形以电压形式输出的毫米波检波模块3和用于放大信号的毫米波功放模块5，与毫米波检波模块3连接的用于将电压信号转换成模拟信号控制模块4(也就是控制模块)，与毫米波功放模块5连接的输出信号的输出模块6；控制模块4与毫米波功放模块5连接。
本申请的毫米波放大器主要包括毫米波功放部分和动态偏置部分。动态偏置部分主要是包括毫米波检波模块和控制模块。输入信号有耦合器分为两路，下支路驱动毫米波功放器。上支路由毫米波检波器输出直流电压，经过数字转换后，送入控制模块的芯片的I/O接口。控制模块检测到信号，查找内部映射关系表，输出对应的数字电压，电压再经过转换成模拟信号，馈送到功率放大器栅极，进行放大后输出。
具体地，毫米波功放模块5采用WFD340360。该芯片采用GaAsPHEMT工艺制作而成，放大器在内部输入输出端口阻抗匹配一定的电阻值(50欧)，提供好的输入输出电压驻波比，并且工作在无条件稳定状态。
具体地，控制模块4采用芯片80C51。
具体地，毫米波功放模块包括主芯片，与主芯片栅极连接的负压保护电路，与主芯片漏极连接的脉冲调制电路；负压电路的Vd连接到脉冲调制电路的Vs端；脉冲调制电路由MIC4451和与MIC4451连接的FDS4953。
增加负压保护电路；其中负压保护电路输入端(A,B)分别与两个电阻相连，再连接阻抗运算放大器CA3140，阻抗运算放大器CA3140再连接到三端稳压集成电路，再输入到两个连接的振荡延时器NE555，再输入到脉冲分配器4077，再通过继电器输出；继电器输出端与毫米波功放模块芯片的栅极连接；其中两个振荡延时器NE555相连同时与阻抗运算放大器CA3140连接。当毫米波功放模块芯片的栅极连接负压时，则继电器在相关作用下断开，起到保护毫米波功放模块芯片的作用。
同时由于放大器在脉冲状态工作，因此需要脉冲调制电路，该脉冲调制电路主要由MIC4451和FDS4953连接而成，该脉冲调制电路可以使得漏极电流能跟随脉冲控制信号的高低平转换自动断开，进而实现信号的调制。MIC4451是高性能的反相驱动芯片，延迟时间短并且功耗低；FDS4953是内部带有双p沟道的MOSFET,开关速度快。MIC4451的Vs接口与FDS4953的两个接口S连接；MIC4451的两个接口out接口与FDS4953的两个G(VGS)接口连接。FDS4953的四个D(Vd)接口与毫米波功放模块芯片的漏级连接。
C8051主要连接一个晶振输入部分，输入接口与检波器连接，输出接口与毫米波功放模块的主芯片接口连接。
Claims (5)
1.一种毫米波放大器，其特征在于，包括用于输入毫米波正弦包络信号的输入模块(1)，与输入模块(1)连接的用于将包络信号分两路的耦合模块(2)，与耦合模块(2)分别连接的用于将包络波形信号以电压信号形式输出的毫米波检波模块(3)和用于放大信号的毫米波功放模块(5)，与毫米波检波模块(3)连接的用于将电压信号转换成模拟信号控制模块(4)，与毫米波功放模块(5)连接的用于输出信号的输出模块(6)；所述控制模块(4)与毫米波功放模块(5)连接。
2.如权利要求1所述一种毫米波放大器，其特征在于，毫米波功放模块(5)采用WFD340360。
3.如权利要求1所述一种毫米波放大器，其特征在于，控制模块(4)采用芯片80C51。
4.如权利要求2所述一种毫米波放大器，其特征在于，毫米波功放模块(5)包括主芯片，与主芯片栅极连接的负压保护电路，与主芯片漏极连接的脉冲调制电路；负压电路的Vd连接到脉冲调制电路的Vs端；脉冲调制电路由MIC4451和与MIC4451连接的FDS4953。
5.如权利要求4所述一种毫米波放大器，其特征在于，脉冲调制电路的Vd接口与毫米波功放模块的主芯片的漏级连接。
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| CN201720187295.7U CN206498379U (zh) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 一种毫米波放大器 |
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Family Applications (1)
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| CN201720187295.7U Active CN206498379U (zh) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 一种毫米波放大器 |
Country Status (1)
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2017
- 2017-02-28 CN CN201720187295.7U patent/CN206498379U/zh active Active
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