一种超宽带功率放大器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种超宽带功率放大器，采用地板加框架的屏蔽结构，并使用烧结在地板上的处理结构，包括第一小信号放大器、压控衰减器、第二小信号放大器、氮化镓功放管、直流电源转换单元、温度检测单元、MCU、氮化镓功放管电源管理单元和功率检测单元，第一小信号放大器进行小功率放大，压控衰减器用于进行增益衰减，第二小信号放大器用于进行小功率放大，氮化镓功放管用于进行大功率输出，温度检测单元分别用于监控温度，功率检测单元用于监控输出功率的大小，氮化镓功放管电源管理单元用于对氮化镓功放管的漏极和栅极的供电顺序进行控制。实施本实用新型的超宽带功率放大器，具有以下有益效果：频带较宽、效率较高、稳定性和可靠性较高。
【专利说明】
一种超宽带功率放大器
技术领域
[0001]本实用新型涉及放大器领域，特别涉及一种超宽带功率放大器。
【背景技术】
[0002]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。这种技术原服役于军方，后来被FCC(美国联邦通信委员会)正式批准民用从而备受关注。它具有速度快、功耗低、保密性好等特点，因此非常适合作为无线局域网的传输技术。作为UWB无线发射机的重要部分，超宽带放大器的研究受到了人们的关注。
[0003]超宽带放大器目前可以应用于医疗、卫星转发、卫星地面及测控站、通信、雷达、电子对抗和多用途供电馈系统等。目前，超宽带放大器大多采用GaAs(砷化镓)或LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)器件，采用这些器件会存在以下问题:频带不够宽、效率不高、稳定性和可靠性不高。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述频带不够宽、效率不高、稳定性和可靠性不高的缺陷，提供一种频带较宽、效率较高、稳定性和可靠性较高的超宽带功率放大器。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种超宽带功率放大器，采用地板加框架的屏蔽结构，并使用烧结在地板上的处理结构，包括第一小信号放大器、压控衰减器、第二小信号放大器、氮化镓功放管、直流电源转换单元、温度检测单元、M⑶、氮化镓功放管电源管理单元和功率检测单元，第一小信号放大器的输入端接收RF信号并对其进行小功率放大，所述压控衰减器与所述第一小信号放大器的输出端连接、用于进行增益衰减，所述第二小信号放大器的输入端与所述压控衰减器连接、用于进行小功率放大，所述氮化镓功放管的一输入端与所述第二小信号放大器连接、用于进行大功率输出，所述氮化镓功放管的输出端输出RF信号，所述直流电源转换单元分别与所述氮化镓功放管电源管理单元和第一小信号放大器连接、用于为所述超宽带功率放大器提供所需的电压，所述温度检测单元分别与所述第一小信号放大器、MCU和氮化镓功放管电源管理单元连接、用于监控温度，所述功率检测单元分别与所述氮化镓功放管的输出端和MCU的一输入端连接、用于监控输出功率的大小，所述MCU还与所述压控衰减器连接，所述氮化镓功放管电源管理单元还与所述氮化镓功放管连接、用于对所述氮化镓功放管的漏极和栅极的供电顺序进行控制。
[0006]在本实用新型所述的超宽带功率放大器中，所述直流电源转换单元将+28V电压转换为+5/9V电压。
[0007]在本实用新型所述的超宽带功率放大器中，所述功率检测单元采用对数检波方式。
[0008]在本实用新型所述的超宽带功率放大器中，还包括与所述氮化镓功放管连接的末级功放温度补偿单元，所述末级功放温度补偿单元包括电压放大电路和与所述电压放大电路连接的温度补偿电路。
[0009]在本实用新型所述的超宽带功率放大器中，所述电压放大电路包括用于对所述氮化镓功放管的栅压进行控制的运算放大器。
[0010]在本实用新型所述的超宽带功率放大器中，所述温度补偿电路包括用于对所述氮化镓功放管进行温度补偿的三极管。
[0011]在本实用新型所述的超宽带功率放大器中，所述氮化镓功放管的栅压为负压，在工作时，先对所述氮化镓功放管的栅压上电，再对其漏极上电。
[0012]在本实用新型所述的超宽带功率放大器中，所述超宽带功率放大器为10MHz?3GHz 20W超宽带功率放大器或3GHz?6GHz 1W超宽带功率放大器。
[0013]实施本实用新型的超宽带功率放大器，具有以下有益效果:由于采用氮化镓功放管，GaN HEMT(氮化镓高迀移晶体，氮化镓高电子迀移晶体)管比LDMOS管有更高的击穿电压和电子饱和速度，更高的输出功率，工作频率和效率，还有更好的线性度和更宽的频带特性，其比较稳定，具有超宽带性能，同时由于采用地板加框架的屏蔽结构，并使用烧结在地板上的处理结构，这样可保证稳定性及可靠性，所以其频带较宽、效率较高、稳定性和可靠性较高。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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。
[0015]图1为本实用新型超宽带功率放大器一个实施例中的结构示意图；
[0016]图2为所述实施例中末级功放温度补偿单元的电路原理图；
[0017]图3为所述实施例中对所述氮化镓功放管进行时序控制的示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]在本实用新型超宽带功率放大器实施例中，其超宽带功率放大器的结构示意图如图1所示。本实施例中的超宽带功率放大器为10MHz?3GHz 20W超宽带功率放大器或3GHz?6GHz 1W超宽带功率放大器。图1中，该超宽带功率放大器包括第一小信号放大器1、压控衰减器2、第二小信号放大器3、氮化镓功放管4、直流电源转换单元5、温度检测单元6、MCU7、氮化镓功放管电源管理单元8和功率检测单元9。值得一提的是，氮化镓是一种很稳定的化合物半导体材料，其化学的和热的稳定性材料性质尤其有利于制造高温器件，作为宽禁带材料，氮化镓的优点是拥有高的电子击穿率和高的电子迀移率。当其生长在SiC衬底上的时候，其热传导率也很高。和LDM0S、GaAs相比，能工作在更高的漏极电压范围内。较高的漏极电压可以提高功率管的阻抗，容易进行阻抗匹配。GaN HEMT管比LDMOS管有更高的击穿电压和电子饱和速度，更高的输出功率、工作频率和效率，还有更好的线性度和更宽的频带特性。这些对于用在现代无线通信系统上的功放来说，都是极其重要的。
[0020]本实施例中，第一小信号放大器I的输入端接收RF信号并对其进行小功率放大，也就是第一小信号放大器I相当于小信号增益放大模块，用于小功率放大推动作用;压控衰减器2与第一小信号放大器I的输出端连接、用于进行增益衰减，由电压控制衰减值的大小;值得一提的是，增益调节可以用电压衰减器2进行调整，也可以采用数控衰减器进行调整。第二小信号放大器3的输入端与压控衰减器2连接、用于进行小功率放大;氮化镓功放管4的一输入端与第二小信号放大器3连接、用于进行大功率输出，氮化镓功放管4的输出端输出RF信号，氮化镓功放管4是末级功放放大管，其不仅进行大功率输出，还具有超宽带性能;直流电源转换单元5分别与氮化镓功放管电源管理单元8和第一小信号放大器I连接、用于为超宽带功率放大器提供所需的电压，具体是将+28V电压转换为+5/9V电压。
[0021]本实施例中，温度检测单兀6分别与第一小信号放大器1、MCU7和氮化镓功放管电源管理单元8连接、用于监控温度，值得一提的是，当温度变化时，温度检测单元6会输出对应的模拟电压值，起着监控温度的作用；功率检测单元9分别与氮化镓功放管4的输出端和MCU7的一输入端连接、用于监控输出功率的大小，其输出的是模拟量。值得一提的是，本实施例中，功率检测单元9采用对数检波方式，由于频率范围比较大，才用MCU7对功率检测做曲线校准补偿。值得一提的是，通过反向功率检测来做大驻波关断功放功能，实现驻波保护。
[0022]本实施例中，M⑶7还与压控衰减器2连接，M⑶7主要用于控制和监控作用。氮化镓功放管电源管理单元8还与氮化镓功放管4连接、用于对氮化镓功放管4的漏极和栅极的供电顺序进行控制。
[0023]本实施例中，该超宽带功率放大器采用地板加框架的屏蔽结构，并使用烧结在地板上的处理结构，功放采用地板加框架的屏蔽结构，涉及到的PCB及氮化镓功放管采用烧结在地板上的处理结构，这样有利于散热及更好的接地，提高该超宽带功率放大器的可靠性。本实施例中的超宽带功率放大器的频带较宽、效率较高、稳定性和可靠性较高。
[0024]本实施例中，氮化镓功放管4的栅极电压为负压，但在工作过程中，由于氮化镓功放管4的性能受到温度变化的影响，故在栅压要做相对应的温度补偿。这样，该超宽带功率放大器还包括末级功放温度补偿单元，其电路原理图如图2所示。末级功放温度补偿单元与氮化镓功放管4连接，末级功放温度补偿单元包括电压放大电路和温度补偿电路，温度补偿电路与电压放大电路连接。其中，电压放大电路包括运算放大器U3，电压放大电路可调整电压的大小，作用于氮化镓功放管4的栅压。三极管的PN极间的电压是随着温度变化而变化的。本实施例中，采用三极管的PN极来做温度补偿。具体的，温度补偿电路包括三极管Qtemp，随着温度的变化，三极管管Qtemp的PN极的电压也随着温度而变化，最终调整栅极电压的变化，起着氮化镓功放管4温度补偿的作用。
[0025]图3为本实施例中对所述氮化镓功放管进行时序控制的示意图。氮化镓功放管4的栅压为负压，所以在工作的时候必须先要给栅压上电，再给漏极上电。否则，氮化镓功放管4瞬间电流过大而导致损坏。所以，本实施例采用栅极电压来控制漏极电压的导通。
[0026]总之，在本实施例中，通过采用地板加框架的屏蔽结构，并使用烧结在地板上的处理结构，还使用了氮化镓功放管4，框架结构和烧结工艺可保证稳定性及可靠性，该超宽带功率放大器的频带较宽、效率较高、稳定性和可靠性较高。
[0027]以上所述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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超宽带功率放大器，其特征在于，采用地板加框架的屏蔽结构，并使用烧结在地板上的处理结构，包括第一小信号放大器、压控衰减器、第二小信号放大器、氮化镓功放管、直流电源转换单元、温度检测单元、MCU、氮化镓功放管电源管理单元和功率检测单元，第一小信号放大器的输入端接收RF信号并对其进行小功率放大，所述压控衰减器与所述第一小信号放大器的输出端连接、用于进行增益衰减，所述第二小信号放大器的输入端与所述压控衰减器连接、用于进行小功率放大，所述氮化镓功放管的一输入端与所述第二小信号放大器连接、用于进行大功率输出，所述氮化镓功放管的输出端输出RF信号，所述直流电源转换单元分别与所述氮化镓功放管电源管理单元和第一小信号放大器连接、用于为所述超宽带功率放大器提供所需的电压，所述温度检测单元分别与所述第一小信号放大器、MCU和氮化镓功放管电源管理单元连接、用于监控温度，所述功率检测单元分别与所述氮化镓功放管的输出端和MCU的一输入端连接、用于监控输出功率的大小，所述MCU还与所述压控衰减器连接，所述氮化镓功放管电源管理单元还与所述氮化镓功放管连接、用于对所述氮化镓功放管的漏极和栅极的供电顺序进行控制。2.根据权利要求1所述的超宽带功率放大器，其特征在于，所述直流电源转换单元将+28V电压转换为+5/9V电压。3.根据权利要求1所述的超宽带功率放大器，其特征在于，所述功率检测单元采用对数检波方式。4.根据权利要求1至3任意一项所述的超宽带功率放大器，其特征在于，还包括与所述氮化镓功放管连接的末级功放温度补偿单元，所述末级功放温度补偿单元包括电压放大电路和与所述电压放大电路连接的温度补偿电路。5.根据权利要求4所述的超宽带功率放大器，其特征在于，所述电压放大电路包括用于对所述氮化镓功放管的栅压进行控制的运算放大器。6.根据权利要求4所述的超宽带功率放大器，其特征在于，所述温度补偿电路包括用于对所述氮化镓功放管进行温度补偿的三极管。7.根据权利要求5所述的超宽带功率放大器，其特征在于，所述氮化镓功放管的栅压为负压，在工作时，先对所述氮化镓功放管的栅压上电，再对其漏极上电。8.根据权利要求1所述的超宽带功率放大器，其特征在于，所述超宽带功率放大器为10MHz?3GHz 20W超宽带功率放大器或3GHz?6GHz 1W超宽带功率放大器。
【文档编号】H03F1/42GK205657654SQ201620352723
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月25日 公开号201620352723.2, CN 201620352723, CN 205657654 U, CN 205657654U, CN-U-205657654, CN201620352723, CN201620352723.2, CN205657654 U, CN205657654U
【发明人】杨建坡
【申请人】深圳康奥兴业科技有限公司