13～17GHz宽带固态功率放大器组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种固态功率放大器组件，尤其涉及一种13?17GHz宽带固态功率放大器组件。
【背景技术】
[0002]随着雷达及其电子系统的发展，对实现侦察、电子对抗、通信、导航定位等一体化的综合化的电子系统的需求越来越强力。对固态功率放大器而言在提高输出功率的同时，还要拓展工作频带宽度。目前国内的宽禁带固态功率放大器由于半导体工艺技术的相对落后和国外技术壁皇的限制发展缓慢，宽带功率放大器组件的设计报道也比较少。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型是为了适应雷达模拟器中的有源阵列天线对Ku波段宽带固态功率放大器的要求，设计了一款13-17GHZ宽带固态功率放大器组件，该组件具有体积小、重量轻、价格低等优点。同时这种组件具有较宽的工作带宽、高增益、高效率、良好的线性度、单口输出脉冲功率大于20瓦，将在雷达模拟设备(如雷达靶标、雷达模拟吊舱等)、电子对抗等领域发挥作用。
[0004]本实用新型的技术方案如下:一种13?17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，包括功率放大器系统，所述功率放大器系统分别连接控测模块和散热系统，所述功率放大器系统包括四路功率分配器和四个末级功率放大器模块，所述四路功率分配器分别连接四个末级功率放大器模块，所述末级功率放大器模块包括末级功率放大器组件、储能电容组、温补电路及负栅保护电路板和漏极调制电路板，所述末级功率放大器组件包括前级驱动放大器、第一 Ku波段20瓦放大器、配相三路功分器和配相二路功分器，所述第一 Ku波段20瓦放大器通过配相三路功率分配器分别驱动第二 Ku波段20瓦放大器，第二 Ku波段20瓦放大器通过配相二路功率分配器分别驱动第三Ku波段20瓦放大器。控测模块主要功能是产生工作电压、产生负压、负压保护、时序电路、过流保护，状态指示。温补电路及负栅保护电路板保证各级放大器模块在-40°C?+55°C宽温度条件下稳定的工作点，S卩-40°C?+55°C宽温度条件下静态工作电流稳定，保证功率放大器中功放管加电时序的负压保护电路，确保在无负栅极压情况下漏极电压关断且延时10毫秒。
[0005]进一步的，每个漏极调制电路板输出电压处连接功率I瓦150欧姆金属膜电阻，用于改善漏极脉冲电压前沿和后沿，提高系统效率。
[0006]进一步的，所述四个末级功率放大器模块共为24路端口输出，每路端口输出峰值功率大于20瓦。
[0007]进一步的，散热系统由特种风机和散热器构成。
[0008]进一步的，散热系统由6个特种风机和4个散热器构成，能够及时散发系统中近168瓦的热量，并保证功率放大器在+55°C高温条件下稳定工作。
[0009]进一步的，末级功率放大器模块结构布局为正反两面设计，正面安装末级功率放大器组件、储能电容组、温补电路及负栅保护电路板和漏极调制电路板，背面用于电源布线。
[0010]本实用新型所达到的有益效果:本实用新型所述13?17GHz宽带固态功率放大器组件，该组件具有体积小、重量轻、价格低等优点。同时这种组件具有较宽的工作带宽、高增益、高效率、良好的线性度、单口输出脉冲功率大于20瓦，将在雷达模拟设备(如雷达靶标、雷达模拟吊舱等)、电子对抗等领域发挥作用。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型原理图；
[0012]图2是本实用新型结构不意图俯视图；
[0013]图3是本实用新型结构示意图一(正面)；
[0014]图4是本实用新型结构示意图二(背面)；
[0015]图5是本实用新型末级功率放大器模块原理图；
[0016]图6是本实用新型末级功率放大器模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0018]如图1至图6所示，一种13?17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，包括功率放大器系统，所述功率放大器系统分别连接控测模块3和散热系统I，所述功率放大器系统包括四路功率分配器4和四个末级功率放大器模块2，所述四路功率分配器4分别连接四个末级功率放大器模块2，所述末级功率放大器模块2包括末级功率放大器组件、储能电容组13、温补电路及负栅保护电路板8和漏极调制电路板7，所述末级功率放大器组件包括前级驱动放大器5、第一 Ku波段20瓦放大器6、配相三路功分器9和配相二路功分器10，所述第一Ku波段20瓦放大器6通过配相三路功率分配器9分别驱动第二 Ku波段20瓦放大器12，第二 Ku波段20瓦放大器12通过配相二路功率分配器10分别驱动第三Ku波段20瓦放大器11。控测模块3主要功能是产生工作电压、产生负压、负压保护、时序电路、过流保护，状态指示。
[0019]为适应国产功放管在脉冲条件下的应用，设计了通用高电压脉冲调制电路，适应电压范围28V?50V，适应脉宽I微秒?1000微秒，适应工作比10%。
[0020]温补电路及负栅保护电路板保证各级放大器模块在-40°C?+55°C宽温度条件下稳定的工作点，即_40°C?+55°C宽温度条件下静态工作电流稳定，保证功率放大器中功放管加电时序的负压保护电路，确保在无负栅极压情况下漏极电压关断且延时10毫秒。
[0021]每个漏极调制电路板7输出电压处连接功率I瓦150欧姆金属膜电阻，用于改善漏极脉冲电压前沿和后沿，提高系统效率。
[0022]所述四个末级功率放大器模块共为24路端口输出，每路端口输出峰值功率大于20瓦，末级功率放大器模块内部布局是放大器组件设计的关键点之一，各级放大器的电路尺寸要尽量小于半波长、印制线与墙壁的距离在大于3倍的基片厚度，腔深在5-10倍的基片厚度。
[0023]散热系统I由特种风机和散热器构成，散热系统由6个特种风机和4个散热器构成，能够及时散发系统中近168瓦的热量，并保证功率放大器在+55°C高温条件下稳定工作。
[0024]末级功率放大器模块结构布局为正反两面设计，正面安装末级功率放大器组件、储能电容组、温补电路及负栅保护电路板和漏极调制电路板，背面用于电源布线这，样设计既美观又能够将电源电路和射频电路隔离，可以避免射频电路部分的自激问题。漏极调制电路板上的储能电容必须紧靠PMOS开关管栅极端，减少引线电感引起的漏极电压波形的振荡。
[0025]本实用新型采用的放大器芯片属于国产的MMIC，GAN裸片，对焊接工艺的要求比较高。同时考虑到维修和调试的方便，对焊机顺序也有严格的要求，具体包括以下步骤:
[0026]a.先将模块中所有微波电路板用220°C焊锡膏焊接到模块壳体上，锡膏涂覆尽量平整均匀，涂覆厚度0.1_，粘接电路片时请用压块压紧，焊接完成后，印制板边缘溢出的锡块，处理干净，以免影响下一步操作。
[0027]b.第二步制作20瓦放大器模块，即将放大器芯片、隔直电容、滤波电容、退耦合电容，采用锡金焊接到钼铜片载体，将放大器芯片用金丝键合到各种电容上。
[0028]c.第三步，用180度焊锡膏，将做好的20瓦放大器模块焊接到模块壳体上。在焊接前用酒精仔细清洗壳体表面。要求锡膏涂覆均匀，厚度0.1mm左右，尽量确保芯片和壳体底部紧密贴合。焊接温度不能超过210度，焊锡膏融化后，观察锡膏是否自然化开(不能结成球状)，正常后，迅速将模块贴接到壳体，烧结时间尽量短。
[0029]d.第四步，用导电胶焊接前级放大器电路板到壳体。
[0030]e.第五步，用导电胶将前级放大器芯片、芯片电容粘贴到壳体。
[0031]f.第六步，焊接其余元器件到电路板，将电源连接线连出，方便下一步电装操作。
[0032]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种13?17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，包括功率放大器系统，所述功率放大器系统分别连接控测模块和散热系统，所述功率放大器系统包括四路功率分配器和四个末级功率放大器模块，所述四路功率分配器分别连接四个末级功率放大器模块，所述末级功率放大器模块包括末级功率放大器组件、储能电容组、温补电路及负栅保护电路板和漏极调制电路板，所述末级功率放大器组件包括前级驱动放大器、第一 Ku波段20瓦放大器、配相三路功分器和配相二路功分器，所述第一 Ku波段20瓦放大器通过配相三路功率分配器分别驱动第二 Ku波段20瓦放大器，第二 Ku波段20瓦放大器通过配相二路功率分配器分别驱动第三Ku波段20瓦放大器。2.根据权利要求1所述的13?17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，每个漏极调制电路板输出电压处连接功率I瓦150欧姆金属膜电阻。3.根据权利要求1所述的13?17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，所述四个末级功率放大器模块共为24路端口输出，每路端口输出峰值功率大于20瓦。4.根据权利要求1所述的13?17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，散热系统由特种风机和散热器构成。5.根据权利要求4所述的13?17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，散热系统由6个特种风机和4个散热器构成。6.根据权利要求1所述的13?17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，末级功率放大器模块结构布局为正反两面设计，正面安装末级功率放大器组件、储能电容组、温补电路及负栅保护电路板和漏极调制电路板，背面用于电源布线。
【专利摘要】本实用新型公开了一种13～17GHz宽带固态功率放大器组件，其特征是，包括功率放大器系统，所述功率放大器系统分别连接控测模块和散热系统，所述功率放大器系统包括四路功率分配器和四个末级功率放大器模块，所述四路功率分配器分别连接四个末级功率放大器模块，所述末级功率放大器模块包括末级功率放大器组件、储能电容组、温补电路及负栅保护电路板和漏极调制电路板，所述末级功率放大器组件包括前级驱动放大器、第一Ku波段20瓦放大器、配相三路功分器和配相二路功分器，所述第一Ku波段20瓦放大器通过配相三路功率分配器分别驱动第二Ku波段20瓦放大器，第二Ku波段20瓦放大器通过配相二路功率分配器分别驱动第三Ku波段20瓦放大器。
【IPC分类】H03F3/20
【公开号】CN205142144
【申请号】CN201520969953
【发明人】王文海, 沈金亮, 赵俊顶
【申请人】南京长峰航天电子科技有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月30日