CN210297678U - 一种uhf频段机载发射射频电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种UHF频段机载发射射频电路，该电路从中频信号输入端依次设有前置放大器、声表滤波器、二级功率放大器、第三功率放大器、耦合器，耦合器第一输出线路连接检波器芯片输出检波信号，耦合器第二输出线路依次连接射频开关芯片、LC滤波器再输出射频信号。本实用新型的电路通过合理地选择放大器芯片以及使用了合适的衰减电路，使得放大器尽量工作在线性区域，并且放大器偏置电路的设计进一步保障了电路工作的稳定性；同时使用射频开关来控制射频信号，使得放大电路所在系统的隔离度好，该电路可使得外部系统方便地检测电路的工作状态，集成度高，体积小，重量轻，具有良好的电磁兼容性，不容易出现自激等不稳定现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波通信设备和无人机航空领域，具体地说涉及一种UHF频段机载发射射频电路。
背景技术
众所周知，功率放大器是射频电路众多模块中功率损耗最大的，作为系统的核心和前端部分，它的效率将直接影响系统效率，因此效率问题成为现代功率放大器的研究热点。
同时线性度是功率放大器的一个重要指标，放大器性能最佳时，它们都已接近饱和电平，随后，它们变得非线性化，RF功率输出随输入功率增加而下降，并且开始出现显著失真。这种失真会导致相邻信道或服务的串扰。设计人员通常将RF输出功率回退到一个“安全区”，以确保线性度。这样多个RF晶体管是必需的，以达到给定的RF输出功率，这将增加电流消耗，并导致飞行器续航时间缩短，同时增加了设备体积。
同时无人机内部空间紧凑；振动冲击温度等条件恶劣；电磁环境恶劣；设备可靠性、安全性和维修性要求高，这就要求机载设备电路低耗、高效、小体积、高线性度。
实用新型内容
发明目的：本实用新型的目的是提供一种在时分半双工系统中用于发射信号，具有高效、结构紧凑、线性度高的UHF频段机载发射射频电路。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种UHF频段机载发射射频电路，从中频信号输入端依次设有前置放大器、声表滤波器、二级功率放大器、第三功率放大器、耦合器，所述耦合器第一输出线路连接检波器芯片输出检波信号，耦合器第二输出线路依次连接射频开关芯片、LC滤波器再输出射频信号。
本实用新型的电路采用三级放大增益、二级滤波设计。该系统为收发时分半双工，基于射频开关芯片切换，分时发送射频信号，有效保证了收发间的隔离度，功放增益高易自激，采用多级放大，使功放尽量工作在线性区域。
作为本实用新型的进一步优化，为了对放大后的信号进行衰减以减小自激风险，所述二级功率放大器输入端设有用于减小自激风险的衰减电路。所述衰减电路的设计至少包括连接声表滤波器的电容组件、若干电阻组件和一个电感组件。
进一步地，为了匹配输出阻抗，所述二级功率放大器、三级功率放大器的输出端分别设有第一匹配电路和第二匹配电路。第一匹配电路和第二匹配电路设有多个阻抗匹配电容和电感元器件，配合微带电路设计，对各个元器件的输入输出阻抗在工作频率范围内进行良好匹配。
作为本实用新型的进一步优化，所述二级功率放大器的输出端还设有一个偏置电路。偏置电路设有阻抗匹配电容和电感等多个元器件实现去耦化，为功率放大器稳定工作提供有力的保障，进一步降低自激等不稳定风险。
本实用新型的耦合器用于从射频信号主干通道上提取出一小部分信号给检波电路使用，耦合器为DC0900P30芯片，该芯片具有低插损、低驻波、高隔离度、幅度和相位平衡度波动小等特点。
本实用新型所述的声表滤波器选用包括但不限于HDF596E SMD-4芯片，该芯片中心频率为596MHz，输入输出电阻50Ω，通带插损最大3.5dB，通带纹波最大1.3 dB，工作温度最高可达85℃。
所述LC滤波器选用包括但不限于YMB600-50-4C1A芯片，该芯片的通带频率为600±25MHz，通带插损≤0.8dB，带外抑制≥25dBc, f0±100MHz，通过功率10W，驻波≤1.5，工作温度最高可达70℃。
所述射频开关芯片选用包括但不限于PE42821芯片，该芯片是一款适合100~2700MHz的单刀双掷射频开关，具有高功率处理能力、高线性度、低插入损耗、4us的快速开关时间等特点。
所述前置放大器选用包括但不限于MAV-11BSM+芯片，该功率放大器具有卓越的电压驻波比（其典型值1.2:1）、中等增益、输出功率18dBm，工作温度可达85℃，频带可覆盖50Hz~1000MHz。
二级功率放大器优选用PHA-13HLN+芯片，该功率放大器是一款宽频带、低噪声、高P1dB的放大器，频带可覆盖1M~1GHz（包含了UHF频段），0.5GHz时噪声1.1dB，P1dB是28.7dBm。
三级功率放大器优选用AFT09MS015NT1芯片，该功率放大器具有频带宽、集成稳定性强、综合防静电保护、优良的热性能等特点。频带可覆盖13 Hz ~941MHz，温度可达85℃。
有益效果：本实用新型的电路通过合理地选择放大器芯片以及使用了合适的衰减电路，使得放大器尽量工作在线性区域，并且放大器偏置电路的设计进一步保障了电路工作的稳定性；同时使用射频开关来控制射频信号，使得放大电路所在系统的隔离度好。另外检波电路的设计可使外部系统方便地检测电路工作状态。该电路集成度高，体积小，重量轻；避免了对外界信号产生的干扰，同时也避免外界对系统自身产生的干扰。该电路设计提高了自身的电磁兼容性，增益分配得当使得该系统比较稳定，不容易出现自激等不稳定现象。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的电路设计示意图；
图2是本实用新型实施例2的电路设计示意图；
图3是本实用新型实施例2中电路输入端至二级功率放大器输入端的局部电路示意图；
图4是本实用新型实施例2中二级功率放大器输入端至耦合器输入端的局部电路示意图；
图5是本实用新型实施例2中射频开关芯片至射频信号输出端的局部电路示意图；
图6是本实用新型实施例2中检波电路的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种UHF频段机载发射射频电路，从中频信号输入端依次设有前置放大器MAV-11BSM+、声表滤波器HDF596E SMD-4、二级功率放大器PHA-13HLN+、第三功率放大器AFT09MS015NT1、耦合器DC0900P30，耦合器DC0900P30的第一输出线路连接检波器芯片AD8314ARM输出检波信号，耦合器第二输出线路依次连接射频开关芯片PE42821、LC滤波器YMB600-50-4C1A再输出射频信号。
射频开关芯片本实施例优选用PE42821芯片，该芯片是一款适合100~2700MHz的单刀双掷射频开关，具有高功率处理能力、高线性度、低插入损耗、4us的快速开关时间等特点。
该电路通过合理地选择放大器芯片，使得放大器尽量工作在线性区域，并利用射频开关来控制射频信号，使得放大电路所在系统的隔离度好。另外检波电路的使用可以使得外部系统可以方便地检测电路的工作状态。
实施例2
本实施例提供的电路还涉及有衰减电路和匹配电路，使得放大工作在线性区域的同时，进一步保障了电路工作的稳定性。
如图2至图6所示，本实施例的一种UHF频段机载发射射频电路，从中频信号输入端依次设有前置放大器MAV-11BSM+、声表滤波器HDF596E SMD-4、衰减电路1、二级功率放大器PHA-13HLN+、第三功率放大器AFT09MS015NT1、耦合器DC0900P30，耦合器DC0900P30的第一输出线路连接检波器芯片AD8314ARM输出检波信号，耦合器第二输出线路依次连接射频开关芯片PE42821、LC滤波器YMB600-50-4C1A再输出射频信号。
射频开关芯片本实施例优选用PE42821芯片，该芯片是一款适合100~2700MHz的单刀双掷射频开关，具有高功率处理能力、高线性度、低插入损耗、4us的快速开关时间等特点。如图4所示，PE42821芯片的23号输入端引脚连接耦合器的3号引脚；28号输出引脚连接LC滤波器，由LC滤波器向天线输出；2脚接收控制信号来控制开关的开合状态。
如图2所示，衰减电路1设于二级功率放大器U9输入端，可减小自激风险。声表滤波器的输出通过电容C33连接到R13、R14的一脚，R13的另一脚直接接地，R14的另一脚连接到电感L5和R15的一脚，R15的另一脚直接接地，该衰减电路通过选用合适的电阻值来进行分压。
二级功率放大器U9、三级功率放大器U10的输出端分别设有第一匹配电路2和第二匹配电路3用于匹配输出阻抗。如图3所示，第一匹配电路由电容C41-C49，电感L7和电阻R17组成，电容C41、C43、C44、C45、C48、C49的正极连接到C40的一脚（来自二级功率放大器U9的输出脚3），同时连接到电阻R17和三级功率放大器U10的1脚，其负极接地；电阻R17的另一脚连接到电容C42和电感L7的一脚，电容C42的另一脚接地，电感L7的另一脚连接到VGS（栅极电源）以及电容C46、C47的正极，C46、C47的负极接地。第二匹配电路由电容C50~C58，电感L8、L9组成，C51、C52、C55、C56、C58的正极连接到三级功率放大器U10的2脚以及L8、C57的一脚，其负极接地，C57的另一脚连接到耦合器U11的4脚，L8的另一脚连接到C42的正极、L9的一脚，C42的负极接地，L9的另一脚连接到电源12.5V以及C53、C54的正极，C53、C54的负极接地。
二级功率放大器U9的输出端还设有一个偏置电路4。偏置电路4由C36、C37、C39、L6组成，L6的一脚连接到二级功率放大器U9的输出脚 3，一脚连接到+8V电源以及C36、C37、C39的正极，C36、C37、C39的负极接地。
Claims (10)
1.一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：从中频信号输入端依次设有前置放大器、声表滤波器、二级功率放大器、第三功率放大器、耦合器，所述耦合器第一输出线路连接检波器芯片输出检波信号，耦合器第二输出线路依次连接射频开关芯片、LC滤波器再输出射频信号。
2.根据权利要求1所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述二级功率放大器输入端设有用于减小自激风险的衰减电路。
3.根据权利要求1所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述二级功率放大器、三级功率放大器的输出端分别设有用于匹配输出阻抗的第一匹配电路和第二匹配电路。
4.根据权利要求1所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述声表滤波器为HDF596E SMD-4芯片。
5.根据权利要求1所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述LC滤波器为YMB600-50-4C1A芯片。
6.根据权利要求1所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述射频开关芯片为PE42821芯片。
7.根据权利要求1所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述前置放大器为MAV-11BSM+芯片。
8.根据权利要求1所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述二级功率放大器为PHA-13HLN+芯片。
9.根据权利要求3所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述三级功率放大器为AFT09MS015NT1芯片。
10.根据权利要求1所述的一种UHF频段机载发射射频电路，其特征在于：所述耦合器为DC0900P30芯片。
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| CN113659947A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-11-16 | 四川益丰电子科技有限公司 | 一种高性能大功率低噪声tr芯片 |
| CN113904631A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-07 | 西安博瑞集信电子科技有限公司 | 低噪声放大器及低噪声放大器芯片 |
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