CN209731217U - 一种信号放大装置 - Google Patents

Abstract

一种信号放大装置，包括调谐模块、第一放大模块、隔离模块以及第二放大模块。调谐模块将电池电源进行转换以生成第一电压、第二电压、第三电压以及第四电压，以及根据目标射频信号和本振信号生成中频信号；第一放大模块根据第一电压和第二电压对原始射频信号进行放大以生成第一射频信号；隔离模块滤除第一射频信号中的直流信号；第二放大模块根据第三电压和第四电压对第一射频信号进行放大以生成目标射频信号，实现对微小射频信号进行放大，获取一定放大倍数的目标射频信号，且电路结构简单，成本低，线路板体积小，集成度高，受温度和辐射等环境因素影响小，目标射频信号噪声小。

Description

一种信号放大装置

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种信号放大装置。

背景技术

目前，随着卫星信号发展的进步，人们对消费品的品质要求越来越高，希望不管在何时何地都能够进行良好顺畅的通信。而在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。应市场的需求，需要设计更大放大倍数的放大电路，使得偏远山区、丛林、盆地均可良好的接收相关信号。

但是对于微小射频信号的放大，并非无限放大越大越好，因为放大倍数越大，所带来的噪声也会越大。现有技术中，通常使用比较器和运算放大器进行增益放大，频响特性较差，电路结构复杂，成本高；采用三极管等进行放大时，噪声大，且易受温度、辐射等因素影响。且由于存在多个方向的微小信号，对微小信号进行放大之后还需要进行混频、放大以及切换等功能，因此为了降低成本、减小线路板的体积，选用合适的元器件也变得非常重要。

因此，传统的技术方案中存在电路结构复杂、成本高、线路板体积大以及热稳定性差和噪声大的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种信号放大装置，旨在解决传统的技术方案中存在的电路结构复杂、成本高、线路板体积大以及热稳定性差和噪声大的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种信号放大装置，所述信号放大装置包括：

用于将电池电源进行转换以生成第一电压、第二电压、第三电压以及第四电压，以及用于根据目标射频信号和本振信号生成中频信号的调谐模块；

与所述调谐模块连接，用于根据所述第一电压和所述第二电压对原始射频信号进行放大以生成第一射频信号的第一放大模块；

与所述第一放大模块连接，用于滤除所述第一射频信号中的直流信号的隔离模块；

与所述隔离模块和所述调谐模块连接，用于根据所述第三电压和所述第四电压对所述第一射频信号进行放大以生成所述目标射频信号的第二放大模块。

在其中一个实施例中，所述信号放大装置还包括：

与所述调谐模块和所述第二放大模块连接，用于对所述目标射频信号进行滤波降噪的滤波模块。

在其中一个实施例中，所述第一放大模块包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及第一场效应管；

所述第一电阻的第一端和所述第一场效应管的栅极共同构成为所述第一放大模块的原始射频信号输入端，所述第一电阻的第一端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的源极与电源地连接；

所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端共同构成为所述第一放大模块的第一电压输入端，所述第一电容的第二端与电源地连接；

所述第一场效应管的漏极为所述第一放大模块的第一射频信号输出端，所述第一场效应管的漏极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二电容的第一端共同构成为所述第一放大模块的第二电压输入端，所述第二电容的第二端与电源地连接。

在其中一个实施例中，所述第二放大模块包括第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容以及第二场效应管；

所述第三电阻的第一端和所述第二场效应管的栅极共同构成为所述第二放大模块的第一射频信号输入端，所述第三电阻的第一端与所述第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的源极与电源地连接；

所述第三电阻的第二端与所述第三电容的第一端共同构成为所述第二放大模块的第三电压输入端，所述第三电容的第二端与电源地连接；

所述第二场效应管的漏极为所述第二放大模块的目标射频信号输出端，所述第二场效应管的漏极与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第四电容的第一端共同构成为所述第二放大模块的第四电压输入端，所述第四电容的第二端与电源地连接。

在其中一个实施例中，所述调谐模块包括第一调谐芯片、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第六电容；

所述第一调谐芯片的栅极电压端为所述调谐模块的第一电压输出端；

所述第一调谐芯片的漏极电压端为所述调谐模块的第二电压输出端；

所述第一调谐芯片的第二级栅极电压端为所述调谐模块的第三电压输出端；

所述第一调谐芯片的第二级漏极电压端为所述调谐模块的第四电压输出端；

所述第一调谐芯片的地端与电源地连接，所述第一调谐芯片的电池电源端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第六电容的第一端和所述电池电源连接，所述第六电容的第二端与电源地连接，所述第一调谐芯片的电流调整端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与电源地连接，所述第一调谐芯片的频率选择端与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与电源地连接；

所述第一调谐芯片的波段信号输入端为所述调谐模块的目标射频信号输入端；

所述第一调谐芯片的波段信号输出端为所述调谐模块的中频信号输出端。

在其中一个实施例中，所述隔离模块包括第七电容；

所述第七电容的第一端为所述隔离模块的第一射频信号输入端，所述第七电容的第二端为所述隔离模块的第一射频信号输出端。

在其中一个实施例中，所述滤波模块包括第五电容；

所述第五电容的第一端为所述滤波模块的目标射频信号输入端，所述第五电容的第二端为所述滤波模块的目标射频信号输出端。

在其中一个实施例中，所述第一场效应管为P型场效应管。

本实用新型实施例通过调谐模块提供放大电路所需的第一电压、第二电压、第三电压以及第四电压以及用于根据目标射频信号和本振信号生成中频信号，第一放大模块根据第一电压和第二电压对原始射频信号进行放大以生成第一射频信号，第二放大模块根据第三电压和第四电压对第一射频信号进行放大以生成目标射频信号，隔离模块用于滤除第一射频信号中的直流信号，防止第一放大模块和第二放大模块相互之间产生串扰，实现对输入的微小射频信号进行放大，获取一定放大倍数的目标射频信号，且电路结构简单，成本低，线路板体积小，集成度高，射频信号放大过程中受温度和辐射等环境因素影响小，目标射频信号噪声小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的一种信号放大装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种信号放大装置的另一种结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种信号放大装置的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种信号放大装置的一种结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种信号放大装置，包括调谐模块11、第一放大模块12、隔离模块13以及第二放大模块14。

调谐模块11用于将电池电源进行转换以生成第一电压、第二电压、第三电压以及第四电压，以及用于根据目标射频信号和本振信号生成中频信号；第一放大模块12与调谐模块11连接，用于根据第一电压和第二电压对原始射频信号进行放大以生成第一射频信号；隔离模块13与第一放大模块12连接，用于滤除第一射频信号中的直流信号；第二放大模块14与隔离模块13和调谐模块 11连接，用于根据第三电压和第四电压对第一射频信号进行放大以生成目标射频信号。

具体实施中，第一放大模块12根据第一电压和第二电压对原始射频信号进行放大生成第一射频信号，第二放大模块14根据第三电压和第四电压对第一射频信号进行放大生成目标射频信号，由于第一电压、第二电压、第三电压以及第四电压不同，尤其是第二电压和第三电压不同，通过隔离模块13可以防止第一放大模块12和第二放大模块14之间产生互串干扰，避免串扰影响信号放大装置的放大倍数和放大精度。调谐模块11还对放大后获取的目标射频信号和产品自身的本振信号进行差频处理以生成中频信号并输出。

请参阅图2，在其中一个实施例中，信号放大装置还包括滤波模块15。

滤波模块15与调谐模块11和第二放大模块14连接，用于对目标射频信号进行滤波降噪。

具体实施中，滤波模块15能够通过某一频率范围内的频率分量，将其他范围的频率分量衰减到极低水平，实现带通隔离滤波的功能，以获得所需频率范围的目标射频信号。

请参阅图3，本实用新型一实施例提供的一种信号放大装置的示例电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

第一放大模块12包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2以及第一场效应管Q1。

第一电阻R1的第一端和第一场效应管Q1的栅极共同构成为第一放大模块 12的原始射频信号输入端，第一电阻R1的第一端与第一场效应管Q1的栅极连接，第一场效应管Q1的源极与电源地GND连接。

第一电阻R1的第二端与第一电容C1的第一端共同构成为第一放大模块 12的第一电压输入端，第一电容C1的第二端与电源地GND连接。

第一场效应管Q1的漏极为第一放大模块12的第一射频信号输出端，第一场效应管Q1的漏极与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与第二电容C2的第一端共同构成为第一放大模块12的第二电压输入端，第二电容 C2的第二端与电源地GND连接。

第二放大模块14包括第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3、第四电容C4以及第二场效应管Q2。

第三电阻R3的第一端和第二场效应管Q2的栅极共同构成为第二放大模块 14的第一射频信号输入端，第三电阻R3的第一端与第二场效应管Q1的栅极连接，第二场效应管Q2的源极与电源地GND连接。

第三电阻R3的第二端与第三电容C3的第一端共同构成为第二放大模块 14的第三电压输入端，第三电容C3的第二端与电源地GND连接。

第二场效应管Q2的漏极为第二放大模块14的目标射频信号输出端，第二场效应管Q2的漏极与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与第四电容C4的第一端共同构成为第二放大模块14的第四电压输入端，第四电容 C4的第二端与电源地GND连接。

隔离模块13包括第七电容C0。

第七电容C0的第一端为隔离模块13的第一射频信号输入端，第七电容 C0的第二端为隔离模块13的第一射频信号输出端。

调谐模块11包括第一调谐芯片U1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第六电容C6。

第一调谐芯片U1的栅极电压端vg_h为调谐模块11的第一电压输出端。

第一调谐芯片U1的漏极电压端vd_h为调谐模块11的第二电压输出端。

第一调谐芯片U1的第二级栅极电压端vg_gt2为调谐模块11的第三电压输出端。

第一调谐芯片U1的第二级漏极电压端vg_st2为调谐模块11的第四电压输出端。

第一调谐芯片U1的地端gnd与电源地GND连接，第一调谐芯片U1的电池电源端Vbat与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端与第六电容C6的第一端和电池电源连接，第六电容C6的第二端与电源地GND连接，第一调谐芯片U1的电流调整端racl与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻 R5的第二端与电源地GND连接，第一调谐芯片U1的频率选择端Io_sel与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与电源地GND连接。

第一调谐芯片U1的波段信号输入端rfin为调谐模块11的目标射频信号输入端。

第一调谐芯片U1的波段信号输出端ifout为调谐模块11的中频信号输出端。

滤波模块15包括第五电容C5。

第五电容C5的第一端为滤波模块15的目标射频信号输入端，第五电容C5的第二端为滤波模块15的目标射频信号输出端。

第一场效应管Q1为P型场效应管。

具体实施中，采用的放大场效应管为P型场效应管，易获取，且温度稳定性好、抗辐射能力强，在环境条件(温度等)变化很大的情况下能够适用。

采用的第一调谐芯片U1不仅具有电压转换功能，还具有切换、差频以及混频等功能，能够对放大一定倍数且进行滤波降噪处理之后获得的目标射频信号结合产品自身的本振信号进行差频处理以生成中频信号，也可以对目标射频信号和本振信号进行混频等处理，电路结构简单，减小元器件的使用，使得对应采样第一调谐芯片U1的信号放大装置的电路板体积小，成本低。通过第五电阻R5和第六电阻R6，可以使得第一调谐芯片U1的工作状态更稳定。

由于第一场效应管Q1的漏极与滤波后的第二电压连接，第二场效应管Q2 的栅极与滤波后的第三电压连接，第二电压不同于第三电压，第一场效应管Q1 的栅极通过第七电容C0与第二场效应管Q2的漏极连接，通过第七电容C0的隔直通交特性，可以防止两极放大电路之间产生相互串扰，从而提高放大装置的精确度和可靠性。

第一电容C1和第一电阻R1对第一电压进行滤波降噪处理，第二电容C2 和第二电阻R2对第二电压进行滤波降噪处理，提高了第一放大模块12对原始射频信号的放大精度；第三电容C3和第三电阻R3对第三电压进行滤波降噪处理，第四电容C4和第四电阻R4对第四电压进行滤波降噪处理，提高了第二放大模块12对第一射频信号的放大精度，进而提高信号放大装置的放大精度和稳定性。

以下将结合图3，对信号放大装置的工作原理进行进一步说明：

原始射频信号从射频信号输入端RF_IN输入第一场效应管Q1的栅极，从第一调谐芯片U1的栅极电压端vg_h输出的第一电压经第一电容C1和第一电阻R1滤波之后给第一场效应Q1的栅极提供电压，从第一调谐芯片U1的漏极电压端vd_h输出的第二电压经第二电容C2和第二电阻R2滤波之后给第一场效应Q1的漏极提供电压，第一场效应管Q1根据滤波后的第一电压和第二电压对原始射频信号进行放大生成第一射频信号，并通过第一场效应管Q1的漏极输出，第一射频信号经第七电容C0之后，通过第二场效应管Q2的栅极传输给第二场效应管Q2；从第一调谐芯片U1的第二级栅极电压端vg_gt2输出的第三电压经第三电容C3和第三电阻R3滤波之后传输给第二场效应管Q2的栅极，从第一调谐芯片U1的第二级漏极电压端vg_st2输出的第四电压经第四电容C4 和第四电阻R4滤波之后传输给第二场效应管Q2的漏极，第二场效应管Q2根据滤波后的第三电压和第四电压对第一射频信号进行放大生成目标射频信号，并通过第二场效应管Q2的漏极输出；第二场效应管Q2的漏极输出的目标射频信号经过第五电容C5进行带通滤波，衰减滤除不需要的频率范围的射频信号，获取所需要的频率范围的目标射频信号，例如所需的是10.7GHZ至12.75GHZ 射频信号，但是放大后的射频信号是10G至15G，则通过第五电容C5进行衰减滤除不需要的频率范围的射频信号，获取所需要的频率范围的目标射频信号，目标射频信号经第一调谐芯片U1的波段信号输入端rfin输入第一调谐芯片U1，第一调谐芯片U1根据带通滤波之后的目标射频信号和产品自身的本振信号生成中频信号，并从第一调谐芯片U1的波段信号输出端ifout输出。

本实用新型实施例通过第一调谐芯片提供放大电路所需的第一电压、第二电压、第三电压以及第四电压，以及根据目标射频信号和本振信号生成中频信号并输出，第一场效应管根据第一电压和第二电压对原始射频信号进行放大生成第一射频信号，第二场效应管根据第三电压和第四电压对第一射频信号进行放大生成目标射频信号，第七电容防止第一场效应管和第二场效应管相互之间产生串扰，实现对输入的微小射频信号进行放大，获得一定放大倍数的目标射频信号，且电路结构简单，成本低，线路板体积小，集成度高，射频信号放大过程中受温度和辐射等环境因素影响小，目标射频信号噪声小。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

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之内。

Claims (8)

1.一种信号放大装置，其特征在于，所述信号放大装置包括：

用于将电池电源进行转换以生成第一电压、第二电压、第三电压以及第四电压，以及用于根据目标射频信号和本振信号生成中频信号的调谐模块；

与所述调谐模块连接，用于根据所述第一电压和所述第二电压对原始射频信号进行放大以生成第一射频信号的第一放大模块；

与所述第一放大模块连接，用于滤除所述第一射频信号中的直流信号的隔离模块；

与所述隔离模块和所述调谐模块连接，用于根据所述第三电压和所述第四电压对所述第一射频信号进行放大以生成所述目标射频信号的第二放大模块。

2.如权利要求1所述的信号放大装置，其特征在于，所述信号放大装置还包括：

与所述调谐模块和所述第二放大模块连接，用于对所述目标射频信号进行滤波降噪的滤波模块。

3.如权利要求1所述的信号放大装置，其特征在于，所述第一放大模块包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及第一场效应管；

所述第一电阻的第一端和所述第一场效应管的栅极共同构成为所述第一放大模块的原始射频信号输入端，所述第一电阻的第一端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的源极与电源地连接；

所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端共同构成为所述第一放大模块的第一电压输入端，所述第一电容的第二端与电源地连接；

所述第一场效应管的漏极为所述第一放大模块的第一射频信号输出端，所述第一场效应管的漏极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二电容的第一端共同构成为所述第一放大模块的第二电压输入端，所述第二电容的第二端与电源地连接。

4.如权利要求1所述的信号放大装置，其特征在于，所述第二放大模块包括第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容以及第二场效应管；

所述第三电阻的第一端和所述第二场效应管的栅极共同构成为所述第二放大模块的第一射频信号输入端，所述第三电阻的第一端与所述第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的源极与电源地连接；

所述第三电阻的第二端与所述第三电容的第一端共同构成为所述第二放大模块的第三电压输入端，所述第三电容的第二端与电源地连接；

所述第二场效应管的漏极为所述第二放大模块的目标射频信号输出端，所述第二场效应管的漏极与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第四电容的第一端共同构成为所述第二放大模块的第四电压输入端，所述第四电容的第二端与电源地连接。

5.如权利要求1所述的信号放大装置，其特征在于，所述调谐模块包括第一调谐芯片、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第六电容；

所述第一调谐芯片的栅极电压端为所述调谐模块的第一电压输出端；

所述第一调谐芯片的漏极电压端为所述调谐模块的第二电压输出端；

所述第一调谐芯片的第二级栅极电压端为所述调谐模块的第三电压输出端；

所述第一调谐芯片的第二级漏极电压端为所述调谐模块的第四电压输出端；

所述第一调谐芯片的地端与电源地连接，所述第一调谐芯片的电池电源端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第六电容的第一端和所述电池电源连接，所述第六电容的第二端与电源地连接，所述第一调谐芯片的电流调整端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与电源地连接，所述第一调谐芯片的频率选择端与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与电源地连接；

所述第一调谐芯片的波段信号输入端为所述调谐模块的目标射频信号输入端；

所述第一调谐芯片的波段信号输出端为所述调谐模块的中频信号输出端。

6.如权利要求1所述的信号放大装置，其特征在于，所述隔离模块包括第七电容；

所述第七电容的第一端为所述隔离模块的第一射频信号输入端，所述第七电容的第二端为所述隔离模块的第一射频信号输出端。

7.如权利要求2所述的信号放大装置，其特征在于，所述滤波模块包括第五电容；

所述第五电容的第一端为所述滤波模块的目标射频信号输入端，所述第五电容的第二端为所述滤波模块的目标射频信号输出端。

8.如权利要求3所述的信号放大装置，其特征在于，所述第一场效应管为P型场效应管。