一种超宽带固态功率放大器的制作方法

文档序号:11084827阅读:730来源:国知局
一种超宽带固态功率放大器的制造方法与工艺

本实用新型涉及微波通信技术领域,特别涉及一种超宽带固态功率放大器。



背景技术:

随着半导体技术和数字通信技术的发展,近年来出现了多种无线通信技术。在这些新的技术中,UWB(超宽带)技术是一种非常有优势的短距离内高速传输数据的无线技术。作为UWB无线发射机的重要部分,超宽带功率放大器的研究受到了人们的关注。

传统的超宽带功率放大器基本都采用行波管功率放大器(TWTA),行波管功放具有输出功率大(Ku频段可以到2KW、C频段可以到3KW)、工作带宽范围宽(一般为750MHz,可扩展至1250MHz)、效率高(一般可以达到25%左右)等特点,是当前固态功率放大器(SSPA)很难达到的性能指标。但行波管功放与固态功放相比缺点明显,如使用寿命短,多载波工作时功率回退大,同时,由于行波管功率放大器属于真空电子管放大器,其工作在高压环境中,其工作的可靠性、稳定性较差,且容易损坏,损坏后无法修复,造成资源的严重浪费。因此当前急需一种超宽带固态大功率放大器替代行波管放大器。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种超宽带固态功率放大器,本超宽带固态功率放大器具有结构简单,有效带宽较宽,增益高,输出功率大,工作稳定可靠等优点。

为实现上述技术目的,本实用新型采取的技术方案为:

一种超宽带固态功率放大器,包括屏蔽盒和设置在屏蔽盒内部的功率放大器电路模块,所述屏蔽盒的侧面设置有微波信号输入端子、微波信号输出端子和使能控制直流偏置电压输入端子,所述功率放大器电路模块包括电源控制电路单元和微波电路单元,所述微波电路单元包括推动放大模块、驱动放大模块、四个功率放大模块、一分四功分模块和四合一功合模块;所述屏蔽盒的内部设有第一屏蔽盒体、第二屏蔽盒体和第三屏蔽盒体,所述推动放大模块位于第一屏蔽盒体的内部,所述驱动放大模块位于第二屏蔽盒体内部,所述四个功率放大模块、一分四功分模块和四合一功合模块位于第三屏蔽盒体内部,所述推动放大模块包括推动放大器,所述驱动放大模块包括驱动放大器,所述功率放大模块包括功率放大器;其中推动放大器的放大芯片为高增益大功率放大芯片,驱动放大器的放大芯片为高增益小功率放大芯片,功率放大器的放大芯片为高功率放大芯片;

所述使能控制直流偏置电压输入端子与电源控制电路单元连接,所述电源控制电路单元分别与推动放大模块、驱动放大模块和功率放大模块连接,所述微波信号输入端子与所述推动放大模块连接,所述推动放大模块与驱动放大模块连接,所述驱动放大模块与一分四功分模块连接,所述一分四功分模块分别与四个功率放大模块连接,四个所述功率放大模块均与四合一功合模块连接,所述四合一功合模块与所述微波信号输出端子连接,所述一分四功分模块的相邻的输出端之间均通过隔离电阻连接,所述四合一功合模块的相邻的输入端之间均通过隔离电阻连接,所述隔离电阻采用金刚石基板。

作为本实用新型进一步改进的技术方案,所述电源控制电路单元包括电源开关控制电路和电源转换滤波电路,所述使能控制直流偏置电压输入端子与电源开关控制电路连接,所述电源开关控制电路分别与所述功率放大模块和电源转换滤波电路连接,所述电源转换滤波电路分别与推动放大模块和驱动放大模块连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案,所述使能控制直流偏置电压输入端子采用矩形连接器,所述矩形连接器的外壳采用锌白铜材质。

作为本实用新型进一步改进的技术方案,所述微波信号输入端子和微波信号输出端子均采用SMA连接器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案,所述一分四功分模块和四合一功合模块均采用平板微带结构。

作为本实用新型进一步改进的技术方案,所述一分四功分模块由三个一分二的功率分配器连接而成,所述四合一功合模块由三个二合一的功率合成器连接而成。

作为本实用新型进一步改进的技术方案,所述屏蔽盒、第一屏蔽盒体、第二屏蔽盒体和第三屏蔽盒体采用紫铜材质且内表面镀金。

作为本实用新型进一步改进的技术方案,所述屏蔽盒的侧面设有接地端子,所述接地端子分别与屏蔽盒体、第一屏蔽盒体、第二屏蔽盒体和第三屏蔽盒体电连接,所述接地端子采用M3接地柱且表面镀金。

作为本实用新型进一步改进的技术方案,还包括第一钼铜底座和第二钼铜底座,所述驱动放大器中的放大芯片通过无铅焊料烧结到第一钼铜底座上,所述第一钼铜底座通过无铅焊料烧结到第二屏蔽盒体的内表面;所述功率放大器中的放大芯片通过无铅焊料烧结到第二钼铜底座上,所述第二钼铜底座采用无铅焊料烧结到第三屏蔽盒体的内表面。即实现了驱动放大器中的放大芯片和功率放大器中的放大芯片的充分接地,又达到了良好散热。

本实用新型的有益效果为:采用一分四功分模块、四合一功合模块和四个功率放大模块,因此输出功率大,功率回馈小,替代传统的行波管功率放大器,有效解决了行波管功率放大器的诸多缺点,一分四功分模块的相邻的输出端之间通过隔离电阻连接,四合一功合模块的相邻的输入端之间通过隔离电阻连接,即实现小型化,又避免了路间串扰反射,第一屏蔽盒体、第二屏蔽盒体和第三屏蔽盒体的分腔设计也避免了各级放大器之间的串扰干扰,达到了功率稳定输出,克服了行波管功率放大器工作在高压环境中工作的可靠性、稳定性较差的缺点;隔离电阻采用金刚石基板,即实现了牢固不宜损坏,又能够良好散热;本实用新型整体结构紧凑,信号输出稳定可靠,工作频带宽,使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理示意图。

图2是本实用新型的一分四功分模块和四合一功合模块的电路原理示意图。

图3是本实用新型的驱动放大器的放大芯片或功率放大器的放大芯片的烧结结构示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图3对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明:

参见图1,一种超宽带固态功率放大器,包括屏蔽盒和设置在屏蔽盒内部的功率放大器电路模块,所述屏蔽盒的侧面设置有微波信号输入端子、微波信号输出端子和使能控制直流偏置电压输入端子,所述功率放大器电路模块包括电源控制电路单元和微波电路单元,所述微波电路单元包括推动放大模块、驱动放大模块、四个功率放大模块、一分四功分模块和四合一功合模块;所述使能控制直流偏置电压输入端子与电源控制电路单元连接,所述电源控制电路单元分别与推动放大模块、驱动放大模块和功率放大模块连接,所述微波信号输入端子与所述推动放大模块连接,所述推动放大模块与驱动放大模块连接,所述驱动放大模块与一分四功分模块连接,所述一分四功分模块分别与四个功率放大模块连接,四个所述功率放大模块均与四合一功合模块连接,所述四合一功合模块与所述微波信号输出端子连接,所述一分四功分模块的相邻的输出端之间均通过隔离电阻6连接,所述四合一功合模块的相邻的输入端之间均通过隔离电阻6连接,所述隔离电阻6单独采用金刚石基板。所述屏蔽盒的内部设有第一屏蔽盒体、第二屏蔽盒体4和第三屏蔽盒体,所述推动放大模块位于第一屏蔽盒体的内部,所述驱动放大模块位于第二屏蔽盒体4内部,所述四个功率放大模块、一分四功分模块和四合一功合模块位于第三屏蔽盒体内部,所述推动放大模块包括推动放大器,所述驱动放大模块包括驱动放大器,所述功率放大模块包括功率放大器;其中推动放大器的放大芯片为高增益大功率放大芯片,驱动放大器的放大芯片为高增益小功率放大芯片,功率放大器的放大芯片为高功率放大芯片。

本实施例中,所述电源控制电路单元包括电源开关控制电路和电源转换滤波电路,所述使能控制直流偏置电压输入端子与电源开关控制电路连接,所述电源开关控制电路分别与所述功率放大模块和电源转换滤波电路连接,所述电源转换滤波电路分别与推动放大模块和驱动放大模块连接。

本实施例中,所述使能控制直流偏置电压输入端子采用矩形连接器J131-9-TJ-A,所述矩形连接器J131-9-TJ-A的外壳采用锌白铜材质。使能控制直流偏置电压输入端子输入的信号依次经电源控制电路单元中电源开关控制电路和电源转换滤波电路处理后直接给微波电路单元中的推动放大模块和驱动放大模块提供直流偏置电压。

本实施例中,所述微波信号输入端子和微波信号输出端子均采用SMA连接器。可以用现有的锌白铜SMA连接器D330S12F06。

本实施例中,所述一分四功分模块和四合一功合模块均采用平板微带结构。

本实施例中,如图2所示,所述一分四功分模块由三个一分二的功率分配器5连接而成,一分二的功率分配器5的两个输出端分别与其余两个一分二的功率分配器5的输入端连接,其余两个一分二的功率分配器5的两个输出端分别与四个功率放大模块8的输入端连接,三个一分二的功率分配器5的两个输出端通过隔离电阻6连接;所述四合一功合模块由三个二合一的功率合成器7连接而成,如图2所示,二合一的功率合成器7的两个输入端分别与其余两个二合一的功率合成器7的输出端连接,其余两个二合一的功率合成器7的输入端与四个功率放大模块8的输出端连接,二合一的功率合成器7的两个输入端通过隔离电阻6连接,所述隔离电阻6单独采用金刚石基板,所述隔离电阻6的引脚与二合一的功率合成器7的引脚和一分二的功率分配器5的引脚之间通过金线连接。

本实施例中,所述屏蔽盒、第一屏蔽盒体、第二屏蔽盒体4和第三屏蔽盒体采用紫铜材质且内表面镀金。

本实施例中,所述屏蔽盒的侧面设有接地端子,所述接地端子分别与屏蔽盒体、第一屏蔽盒体、第二屏蔽盒体4和第三屏蔽盒体电连接,实现了屏蔽盒体、第一屏蔽盒体、第二屏蔽盒体4和第三屏蔽盒体的接地,所述接地端子采用M3接地柱且表面镀金,防止氧化。

本实施例中,参见图3,还包括第一钼铜底座3和第二钼铜底座,所述驱动放大器的放大芯片1的底部焊盘通过无铅焊料2并采用无缝烧结技术烧结到第一钼铜底座3上,所述第一钼铜底座3通过无铅焊料2并采用无缝烧结技术烧结到第二屏蔽盒体4的内表面;所述功率放大器的放大芯片的底部焊盘通过无铅焊料2并采用无缝烧结技术烧结到第二钼铜底座上,所述第二钼铜底座采用无铅焊料2并采用无缝烧结技术烧结到第三屏蔽盒体的内表面。即实现了驱动放大器的放大芯片1和功率放大器的放大芯片的充分接地,又达到了良好散热。所述第一钼铜底座3和第二钼铜底座均为0.8cm。所述驱动放大器的放大芯片1和功率放大器的放大芯片均为裸芯片。

本实用新型在工作时,电源开关控制电路包括负压保护电路和使能控制电路,直流供给电压信号输入(DC IN)到使能控制直流偏置电压输入端子,进而通过使能控制直流偏置电压输入端子发送电压信号到电源开关控制电路的输入端,电源开关控制电路进行负压保护及使能控制后将输出的电压信号中一路发送到四个所述功率放大模块的直流供给输入端从而为功率放大模块供电,电源转换滤波电路包括DC/DC转换器和LC滤波电路,DC/DC转换器采用DC+24V转DC+7V电路,电源开关控制电路将自身输出的电压信号中的另一路依次发送信号到DC/DC转换器和LC滤波电路,LC滤波电路输出两路信号分别到推动放大模块的直流供给输入端和驱动放大模块的直流供给输入端从而提供电能,微波信号经过微波信号输入端子输入(RF IN)后依次经推动放大模块、驱动放大模块、一分四功分模块、四个功率放大模块和四合一功合模块后输出大功率微波信号(RF OUT)。

经实践证明,利用本实施例的超宽带固态功率放大器可实现以下技术指标:

(1)、工作温度:-40℃~+70℃;

(2)、存储温度:-55℃~+85℃;

(3)、工作频率: 6 ~18GHz;

(4)、输入功率:-5~+5dBm;

(5)、输出功率:≥100W&(6~12GHz);≥80W&(12~14GHz);

≥60W&(14~16GHz);≥50W&(16~18GHz);

(6)、杂散抑制:≤-60dBc。

本实用新型采用一分四功分模块、四合一功合模块和四个功率放大模块,因此输出功率大,替代传统的行波管功率放大器,有效解决了行波管功率放大器的诸多缺点,一分四功分模块的相邻的输出端之间通过隔离电阻6连接,四合一功合模块的相邻的输入端之间通过隔离电阻6连接,即实现小型化,又避免了路间串扰反射,达到了功率稳定输出,克服了行波管功率放大器工作在高压环境中工作的可靠性、稳定性较差的缺点;隔离电阻6采用金刚石基板,实现了牢固不宜损坏,寿命长;本实用新型实现了驱动放大器的放大芯片1和功率放大器的放大芯片的充分接地,又达到了良好散热;本实用新型整体结构紧凑,信号输出稳定可靠,工作频带宽,寿命长。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式,本实用新型的保护范围以权利要求书为准,任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

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