CN206894590U - X波段低成本宽带低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种X波段低成本宽带低噪声放大器，包括输入匹配电路、第一级放大器、级间匹配电路、第二级放大器、输出匹配电路，所述输入匹配电路的输入端接输入信号，所述输入匹配电路的输出端接第一级放大器的输入端，所述第一级放大器的输出端接级间匹配电路的输入端，所述级间匹配电路的输出端接第二级放大器的输入端，所述第二级放大器的输出端接输出匹配电路，所述输出匹配电路的输出端输出输出信号，所述第一级放大器的输入端和输出端与第二级放大器的输入端和输出端都接一LC电路。本实用新型避免使用隔离器，从价格方面考虑，去掉两只隔离器；能够大大降低整体的制造成本。

Description

X波段低成本宽带低噪声放大器

技术领域

本实用新型涉及放大器技术领域，特别涉及一种X波段低成本宽带低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器是现代微波通信中一个重要的部分，常应用于信号的接收前端，放大器的噪声系数直接影响系统的接收灵敏度。是雷达、电子对抗及遥测遥感接收系统的关键部件。

在国际的卫星通信应用中，由于国际通信量的不断增加，所以必须通过改进低噪声放大器的噪声系数和降低成本。另一方面，提高低噪声放大器的免维修性和互换性，这样可以适应更加复杂的工作环境。低噪声放大器的噪声系数的计算公式如下：

F总＝F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/G1G2+……(Fn-1)/G1…GN-1GN；

其中，F1为第一级放大器的噪声系数，Fn为第n级放大器的噪声系数，G1表示第一级放大器的增益，GN为第N级放大器的噪声系数，以此类推，可以看出系统的噪声系数主要取决于前两级放大器。

在现阶段如果设计X波段宽带低噪声放大器，可以采用单片放大器进行放大；输入、输出加隔离器改善端口驻波的方法；其实现原理如图1所示

这种设计方法使用起来很简单，在一些领域使用很广泛；但是在特定的环境下就会有不足：

1)隔离器虽然改善了驻波，但是增加了低噪声放大器的体积；

2)隔离器还增加了噪声系数(隔离器的损耗)，在一些灵敏度要求高的系统中不易使用；

3)使用单片进行放大，单片的电流一般会很大。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种X波段低成本宽带低噪声放大器，解决X波段宽带低噪声放大器的隔离器虽然改善了驻波，但是增加了低噪声放大器的体积的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种X波段低成本宽带低噪声放大器，包括：输入匹配电路、第一级放大器、级间匹配电路、第二级放大器、输出匹配电路，所述输入匹配电路的输入端接输入信号，所述输入匹配电路的输出端接第一级放大器的输入端，所述第一级放大器的输出端接级间匹配电路的输入端，所述级间匹配电路的输出端接第二级放大器的输入端，所述第二级放大器的输出端接输出匹配电路，所述输出匹配电路的输出端输出输出信号，所述第一级放大器的输入端和输出端与第二级放大器的输入端和输出端都接一LC电路。

进一步的，所述输入匹配电路包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第一微带线T形结、第一输入控件，所述第一微带线的输入端接输入信号，所述第一微带线的输出端接第一微带线T形结的输入端，所述第一微带线T形结的输出端接第二微带线的输入端，所述第一微带线T形结的控制端接第三微带线的输出端，所述第三微带线的输入端接第一输入控件。

进一步的，所述输出匹配电路包括第四微带线、第五微带线、第六微带线、第二微带线T形结、第二输入控件，所述第四微带线的输入端接第二级放大器的输出端，所述第四微带线的输出端接第二微带线T形结的输入端，所述第二微带线T形结的输出端接第五微带线的输入端，所述第二微带线T形结的控制端接第六微带线的输出端，所述第六微带线的输入端接第二输入控件。

进一步的，所述级间匹配电路包括第七微带线-第十二微带线、第三微带线T形结、第四微带线T形结、第三输入控件、第四输入控件、电容，所述第七微带线的输入端接第一级放大器的输出端，所述第七微带线的输出端接第三微带线T形结的输入端，所述第三微带线T形结的输出端接第八微带线，所述第三微带线T形结的控制端接第九微带线的输出端，所述第八微带线的输出端接电容的一端，所述电容的另一端接第十微带线的输入端，所述第十微带线的输出端接第四微带线T形结的输入端，所述第四微带线T形结的输出端接第十一微带线的输入端，所述第四微带线T形结的控制端接第十二微带线的输出端，所述第九微带线的输入端连接第三输入控件，所述第十二微带线的输入端连接第四输入控件。

进一步的，所述LC电路包括电感、接地电容，所述电感与接地电容串联，且电感与接地电容的连接点接电源电压。

进一步的，所述第一级放大器与第二级放大器都采用砷化镓放大器。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型采用输入匹配电路、级间匹配电路、输出匹配电路来使第一级放大器和第二级放大器的输入端、输出端实现共轭，避免使用隔离器，不仅使低噪声放大器的频率较宽，从8G到12G的带宽，覆盖了整个X波段，还可将整体体积缩小，便于实现小型化生产，由于体积减小，盒体及印制板的加工成本就会降低。

2、本实用新型的第一级放大器和第二级放大器选用了砷化镓放大器，其噪声系数非常小，达到0.5dB以下，且砷化镓放大器的电流仅为10mA，使用在系统中可以降低功耗。

3、本实用新型避免使用隔离器，从价格方面考虑，去掉两只隔离器；能够大大降低整体的制造成本。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为传统X波段宽带低噪声放大器的电路原理图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型的输入匹配电路的电路原理图；

图4为本实用新型的输出匹配电路的电路原理图；

图5为本实用新型的级间匹配电路的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种X波段低成本宽带低噪声放大器，参考附图2-5所示，包括：输入匹配电路1、第一级放大器U1、级间匹配电路2、第二级放大器U2、输出匹配电路3，输入匹配电路1的输入端接输入信号RFin，输入匹配电路1的输出端接第一级放大器U1的输入端，第一级放大器U1的输出端接级间匹配电路2的输入端，级间匹配电路2的输出端接第二级放大器U2的输入端，第二级放大器U2的输出端接输出匹配电路3，输出匹配电路3的输出端输出输出信号RFout，第一级放大器u1的输入端和输出端与第二级放大器u2的输入端和输出端都接一LC电路，其中，LC电路包括电感L3、接地电容C3，电感L3与接地电容C3串联，且电感L3与接地电容C3的连接点接电源电压+V。第一级放大器U1与第二级放大器U2都采用砷化镓放大器。

如图3所示，输入匹配电路1包括第一微带线TL8、第二微带线TL1、第三微带线TL4、第一微带线T形结TL7、第一输入控件TL6，第一微带线TL8的输入端接输入信号，第一微带线TL8的输出端接第一微带线T形结TL7的输入端，第一微带线T形结TL7的输出端接第二微带线TL1的输入端，第一微带线T形结TL7的控制端接第三微带线TL4的输出端，第三微带线TL4的输入端接第一输入控件TL6。

如图4所示，输出匹配电路3包括第四微带线TL17、第五微带线TL11、第六微带线TL14、第二微带线T形结TL23、第二输入控件TL19，第四微带线TL17的输入端接第二级放大器U2的输出端，第四微带线TL17的输出端接第二微带线T形结TL23的输入端，第二微带线T形结的TL23输出端接第五微带线TL11的输入端，第二微带线T形结TL23的控制端接第六微带线TL14的输出端，第六微带线TL14的输入端接第二输入控件TL19。

如图5所示，级间匹配电路2包括第七微带线TL9-第十二微带线TL15、第三微带线T形结TL12、第四微带线T形结TL22、第三输入控件TL5、第四输入控件TL20、电容C1，第七微带线TL9的输入端接第一级放大器U1的输出端，第七微带线TL9的输出端接第三微带线T形结TL12的输入端，第三微带线T形结TL12的输出端接第八微带线TL10，第三微带线T形结TL12的控制端接第九微带线TL2的输出端，第八微带线TL10的输出端接电容C1的一端，电容C1的另一端接第十微带线TL16的输入端，第十微带线TL16的输出端接第四微带线T形结TL22的输入端，第四微带线T形结TL22的输出端接第十一微带线TL13的输入端，第四微带线T形结TL22的控制端接第十二微带线YL15的输出端，第九微带线TL2的输入端连接第三输入控件TL5，第十二微带线TL15的输入端连接第四输入控件TL20。

本实用新型经过对两级放大器的优化，使放大器的噪声系数降到最低，增益尽量高，保证系统的整体噪声不会恶化。

工作原理：输入端加输入匹配电路主要用于信号的单向传输,对端口驻波进行匹配；第一级放大器的主要作用是减少低噪放的内部噪声，降低噪声电平，提高接收机的灵敏度；第二级放大器的主要作用是将信号进一步放大，主要考虑放大器的放大系数，采用输入匹配电路、级间匹配电路、输出匹配电路进行优化，使放大器的噪声系数降到最低，增益尽量高，保证系统的整体噪声不会恶化。

本实用新型利用两段微带线(TL1和TL8)的宽度及长度来改变微带线的特性，使其与砷化镓放大器的输入、输出共轭。输入匹配电路主要考虑低噪放的驻波及噪声系数；级间匹配电路主要考虑第一级放大器和第二级放大器的级联问题，兼顾低噪放的频率响应；输出匹配电路主要考虑低噪放的输出驻波。

本实用新型的X波段低成本宽带低噪声放大器，具有噪声系数低，电流小，增益高等特点；可以保证系统的整机灵敏度。考虑到该频段器件的噪声系数偏大，不易于系统级联，且工作电流大。因此设计了该型号X波段低成本宽带低噪声放大器。

本实用新型的X波段低成本宽带低噪声放大器可以应用到X频段雷达系统中。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (6)

1.一种X波段低成本宽带低噪声放大器，其特征在于，包括：输入匹配电路、第一级放大器、级间匹配电路、第二级放大器、输出匹配电路，所述输入匹配电路的输入端接输入信号，所述输入匹配电路的输出端接第一级放大器的输入端，所述第一级放大器的输出端接级间匹配电路的输入端，所述级间匹配电路的输出端接第二级放大器的输入端，所述第二级放大器的输出端接输出匹配电路，所述输出匹配电路的输出端输出输出信号，所述第一级放大器的输入端和输出端与第二级放大器的输入端和输出端都接一LC电路。

2.如权利要求1所述的X波段低成本宽带低噪声放大器，其特征在于：所述输入匹配电路包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第一微带线T形结、第一输入控件，所述第一微带线的输入端接输入信号，所述第一微带线的输出端接第一微带线T形结的输入端，所述第一微带线T形结的输出端接第二微带线的输入端，所述第一微带线T形结的控制端接第三微带线的输出端，所述第三微带线的输入端接第一输入控件。

3.如权利要求1所述的X波段低成本宽带低噪声放大器，其特征在于：所述输出匹配电路包括第四微带线、第五微带线、第六微带线、第二微带线T形结、第二输入控件，所述第四微带线的输入端接第二级放大器的输出端，所述第四微带线的输出端接第二微带线T形结的输入端，所述第二微带线T形结的输出端接第五微带线的输入端，所述第二微带线T形结的控制端接第六微带线的输出端，所述第六微带线的输入端接第二输入控件。

4.如权利要求1所述的X波段低成本宽带低噪声放大器，其特征在于：所述级间匹配电路包括第七微带线-第十二微带线、第三微带线T形结、第四微带线T形结、第三输入控件、第四输入控件、电容，所述第七微带线的输入端接第一级放大器的输出端，所述第七微带线的输出端接第三微带线T形结的输入端，所述第三微带线T形结的输出端接第八微带线，所述第三微带线T形结的控制端接第九微带线的输出端，所述第八微带线的输出端接电容的一端，所述电容的另一端接第十微带线的输入端，所述第十微带线的输出端接第四微带线T形结的输入端，所述第四微带线T形结的输出端接第十一微带线的输入端，所述第四微带线T形结的控制端接第十二微带线的输出端，所述第九微带线的输入端连接第三输入控件，所述第十二微带线的输入端连接第四输入控件。

5.如权利要求1所述的X波段低成本宽带低噪声放大器，其特征在于：所述LC电路包括电感、接地电容，所述电感与接地电容串联，且电感与接地电容的连接点接电源电压。

6.如权利要求1所述的X波段低成本宽带低噪声放大器，其特征在于：所述第一级放大器与第二级放大器都采用砷化镓放大器。