一种功率放大器的制作方法

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种功率放大器。

背景技术：

功率放大器是各种无线发射机的重要组成部分。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获得足够的功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的输出功率，必须采用功率放大器。

卫星导航系统作为一种重要的空间信息基础设施，越来越多地被用在人们的日常生活当中。现今，用于北斗卫星导航系统的发射机的应用越来越广泛，其在电子对抗设备、雷达、通信、导航、卫星地面站等都有广泛应用。作为发射机的关键部分，功率放大器扮演着非常重要的角色，它的性能的好坏直接影响着整个通信系统的性能。随着对手持设备越来越多的需求，功率放大器也的尺寸也要求越来越小，便于携带。但是，现有的功率放大器体积较大，作为发射机的一部分，不便于与用户的组件进行装配。

技术实现要素：

本发明提供了一种功率放大器，以解决现有的功率放大器体积较大，不便于与用户的组件进行装配，使手持设备的便携性较差的问题。

本发明提供的功率放大器设置在一腔体内，腔体中部设置一带有空缺的隔离板，腔体底部对应所述隔离板的空缺处设置有下沉式凹槽；

所述功率放大器包括第一电路板、第二电路板和第三电路板，所述第一电路板和所述第三电路板分别固定在所述隔离板的上下表面，二者之间的电连接点上下垂直对应，走线布置在所述隔离板的内部；所述第二电路板嵌入固定在腔体底部的所述凹槽中。

可选地，所述第一电路板上设置有电源电路、稳压电路、开关控制电路、第一级放大电路；

所述第二电路板上设置有滤波电路；

所述第三电路板上设置有第二级放大电路、第三级放大电路；

所述第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路串联，射频信号输入所述第一级放大电路的输入端，依次经过所述第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路放大功率，从所述第三级放大电路的输出端输出；

所述电源电路连接输入电压，将所述输入电压转换成工作电压，所述工作电压经过所述滤波电路后，为所述第二级放大电路、第三级放大电路提供电源信号；并且所述工作电压依次经过所述滤波电路、稳压电路后，为所述第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路提供电源信号；

所述开关控制电路连接控制电压，根据控制电压的大小控制所述电源电路与所述第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路之间电路的通断，从而控制所述功率放大器开启或关闭。

可选地，围绕所述电源电路、稳压电路、开关控制电路设置有一圈垂直于所述第一电路板的柔性金属片，用于将所述电源电路、稳压电路、开关控制电路与所述第一级放大电路隔离。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的功率放大器将电路元件设置在三块不同的电路板上，第一电路板和第三电路板分别固定在腔体中部带有空缺的一隔离板的上下表面，与现有的将所有的电路元件设置在一块电路板上的方式相比，减小了电路板占用的面积；腔体底部对应隔离板的空缺处设置有下沉式凹槽，第二电路板嵌入固定在凹槽中，使第二电路板上可以设置较大的电容获得较好的低频滤波性能，同时控制了功率放大器的高度，实现了功率放大器小型化。第一电路板和第三电路板之间的电连接点上下垂直对应，在相应的位置上打孔就可以通过隔离板的内部走线，走线的距离较短，避免连接线内的电流对功率放大器电路的不良影响。

在优选实施例中，第二级放大电路与第三级放大电路设置在第三电路板上，通过隔离板与设置在第一电路板上的电路分隔开；围绕电源电路、稳压电路、开关控制电路设置有一圈垂直于第一电路板的柔性金属片，用于将第一级放大电路与第一电路板上的其他电路隔离开，从而以减小电源电路、稳压电路、开关控制电路等用于提供电源信号的电路对第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路等用于放大射频信号的电路产生的不良影响。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的一种功率放大器的结构示意图；其中图1(a)为前视图，图1(b)为右视图，图1(c)为左视图，图1(d)为后视图，图1(e)为俯视图；

图2是本发明一个实施例提供的一种功率放大器中各电路板以及相互之间的连接线的示意图；

图3是本发明一个实施例提供的一种功率放大器中第一电路板和第二电路板的电路原理图；

图4是本发明一个实施例提供的一种功率放大器中第三电路板的电路原理图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：针对现有功率放大器体积较大的问题，本发明提供的功率放大器将电路元件设置在三块不同的电路板上，第一电路板和第三电路板分别固定在腔体中部带有空缺的一隔离板的上下表面，与现有的将所有的电路元件设置在一块电路板上的方式相比，减小了电路板占用的面积；腔体底部对应隔离板的空缺处设置有下沉式凹槽，第二电路板嵌入固定在凹槽中，使第二电路板上可以设置较大的电容获得较好的低频滤波性能，又不会增大功率放大器的高度，从而实现功率放大器小型化。在对放大电路进行阻抗匹配时，采用在微带线与地之间连接电容的方式对功率管进行阻抗匹配，可以有效减小微带线的长度，使匹配网络小型化，从而减小功率放大器的体积。

图1是本发明一个实施例提供的一种功率放大器的结构示意图，图2是本发明一个实施例提供的一种功率放大器中各电路板以及相互之间的连接线的示意图，结合图1与图2，本实施例提供的功率放大器设置在一腔体内，腔体中部设置一带有空缺的隔离板110，腔体底部对应隔离板110的空缺处120设置有下沉式凹槽130。该功率放大器包括第一电路板210、第二电路板220和第三电路板230。第一电路板210固定在如图1(a)所示的隔离板110的上表面，第三电路板230固定在如图1(a)所示的隔离板110的下表面，隔离板110将第一电路板210与第三电路板230分隔开，避免相互影响。三块电路板上的电路通过第一电路板220与第二电路板220之间的连接线4～7、第一电路板220与第三电路板230之间的连接线1～3连接成一个完整的电路。如图1(b)和图1(c)所示，第一电路板210和第三电路板230之间的电连接点上下垂直对应，走线布置在所述隔离板的内部，走线的距离较短，连接线内的电流对功率放大器的电路影响较小。第二电路板220嵌入固定在腔体底部的凹槽130中，使第二电路板上可以设置较大的电容获得较好的低频滤波性能，不会增加功率放大器的高度。与现有的将所有的电路元件设置在一块电路板上的方式相比，减小了电路板占用的面积，实现了功率放大器小型化。

本实施例中，第一电路板210上设置有电源电路、稳压电路、开关控制电路、第一级放大电路；第二电路板220上设置有滤波电路；第三电路板230上设置有第二级放大电路、第三级放大电路。

本实施例提供的功率放大器，可以实现对射频信号的三级功率放大，第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路串联，射频信号输入第一级放大电路的输入端，依次经过第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路放大功率，从第三级放大电路的输出端输出。

电源电路连接输入电压，将输入电压转换成工作电压，该工作电压经过滤波电路后，可以为第二级放大电路、第三级放大电路提供电源信号；并且该工作电压依次经过滤波电路和稳压电路后，可以为第一级放大电路、第二级放大电路、级放大电路提供电源信号。

开关控制电路连接控制电压，根据控制电压的大小控制电源电路与第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路之间电路的通断，当电源电路不为第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路提供电源信号时，功率放大器处于不工作的状态，从而实现了对功率放大器开启或关闭的控制。

电源电路、稳压电路、开关控制电路等用于供电的电路可能会影响用于放大射频信号的电路，对射频信号造成干扰，因此在一个优选实施例中，围绕电源电路、稳压电路、开关控制电路设置有一圈垂直于第一电路板的柔性金属片，用于将电源电路、稳压电路、开关控制电路与第一级放大电路隔离，避免影响第一级放大电路。

图3是本发明一个实施例提供的一种功率放大器中第一电路板和第二电路板的电路原理图，如图3所示，在本实施例中，电源电路包括电源芯片、场效应管Q1、电阻R1～R7、电容C1～C5、二极管D1。

电源芯片的1脚RUN分别接电阻R1、R2的第一端，电阻R1的第二端接地，电阻R2的第二端分别接电容C1的第一端和输入电压Vin，电容C1的第二端接地。1脚RUN通过电阻R1、R2的分压接输入电压Vin，使得电源芯片工作。

电源芯片的2脚Ith分别接电阻R3、电容C2的第一端，电容C2的第二端接地，电阻R3的第二端通过电容C3接地，使得环路保持稳定。

电源芯片的3脚FB分别接电阻R4、R5第一端，电阻R4的第二端接二极管D1的阴极，电阻R5的第二端接地。3脚FB用于接收来自跨接在输出端的外部电阻的分压器的反馈电压。

电源芯片的4脚FREQ通过电阻R6接地，设置电源芯片工作频率。

电源芯片的5脚MODE/SYNC接地，选择电源芯片的工作模式，使能突发方式操作。

电源芯片的6脚GND接地。

电源芯片的7脚GATE接场效应管Q1的栅极，用于驱动场效应管Q1。

电源芯片的8脚INTVcc通过电容R4接地，以完成本机去耦。

电源芯片的9脚VIn为主电源引脚，接输入电压VIn。

电源芯片的10脚SENSE分别接电阻R7的第一端、场效应管Q1的源极，电阻R7的第二端接地。10脚SENSE用于获取场效应管Q1的采样电流。

场效应管Q1的漏极接二极管D1的阳极，二极管Q1的阴极接电容R5的第一端后，作为电源电路的输出端，电容R5的第二端接地。

在本实施例中，滤波电路包括有极性电容C38、C39、C40、电感L1。

电感L1的第一端接电容C38的第一端，电感L1的第二端接二极管D1的阳极。电容C38、C39、C40的第一端相连后，接电源电路的输出端与稳压电路的输入端之间，电容C38、C39、C40的第二端接地，用于滤除电源信号中的交流成分。

在本实施例中，稳压电路包括稳压芯片、电阻R8、R9、电容C6、三极管Q2。

稳压芯片的输入脚VIn作为稳压电路的输入端接滤波电路的输出端。

稳压芯片的输出脚Vout接电容R6的第一端后，作为稳压电路的输出端接开关控制电路的输入端，输出5V电压，电容R6的第二端接地。

稳压芯片的接地脚GUN接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地，电阻R8的两端分别接三极管Q2的基极和集电极，电阻R9的两端分别接三极管Q2的基极和发射极。稳压芯片通过三极管Q2接地，当三极管Q2温度升高时，稳压芯片的接地端的电压会向上浮动，使稳压芯片输出的电压相应地升高，补偿因温度升高而导致的电路元件的效率下降。

在本实施例中，开关控制电路包括三极管Q3、场效应管Q4、电阻R10～R12、电容C7、C8。

场效应管Q4的源极作为开关控制电路的输入端，接稳压电路的输出端。

场效应管Q4的漏极作为开关控制电路的输出端，分别向第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路输出5V电压。

场效应管Q4的栅极接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接电阻R12的第一端，并通过电阻R11分别接电容C7、C8的第一端后接控制电压CTRL，电阻R12、电容C7、C8的第二端分别接三极管Q3的发射极和接地。

三极管Q3为MMBT9014，场效应管Q4为FDN5618P，二极管D1为78L05。二极管D1通过滤波电路和稳压电路为V11为三极管Q3和场效应管Q4提供5V电压，当控制电压CTRL大于2V时，通过电阻R11、R12的分压，使得三极管Q3导通，三极管Q3导通后场效应管Q4的源极接地，促使场效应管Q4也导通，从而使得稳压电路输出的5V电压可以流向第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路，使功率放大器工作；而当控制电压CTRL小于2V时，产生的分压不足以使三极管Q3导通，故而功率放大器处于非工作状态。

在本实施例中，第一级放大电路包括功率管V1、电容C9～C13、电阻R13、电感L2、L3、温度补偿衰减器V4。

功率管V1的漏极通过电容C11接温度补偿衰减器V4的第一端，温度补偿衰减器V4的第二端分别连接电容C12、电感L3的第一端，电感L3的第二端接地，电容C12的第二端作为第一级放大电路的输入端接射频信号。温度补偿衰减器V4用于补偿因温度上升导致的放大电路增益的下降。

功率管V1的源极接电感L2的第一端后，作为第一级放大电路的输出端，电感L2的第二端分别接电容C9、C10、电阻R13的第一端，电容C9、C10的第二端接地，电阻R13的第二端接开关控制电路的输出端，获取5V的电源信号。

功率管V1的栅极接地。

通过选取第一级放大电路中电感与电容的数值，并对微带线仿真，进行阻抗匹配，使射频信号输入功率管V1时，线路阻抗为50欧姆。

图4是本发明一个实施例提供的一种功率放大器中第三电路板的电路原理图，如图4所示，在本实施例中，第二级放大电路包括功率管V2、温度补偿衰减器V5、电容C13～C23、电阻R14～R17。

功率管V2的漏极分别连接电容C13～C15的第一端后，通过温度补偿衰减器V5接第一级放大电路的输出端，电容C13～C15的第二端接地。温度补偿衰减器V5用于补偿因温度上升导致的放大电路增益的下降。

功率管V2漏极通过电阻R14分别接电容C22、C23、电阻R15、R16的第一端，电容C22、C23、电阻R15的第二端接地，电阻R16的第二端通过电阻R17接开关控制电路的输出端，获取5V的电源信号。

功率管V2的源极分别接电容C16、C17、C21第一端，电容C16、C17的第二端接地，电容C21的第一端还分别接电容C18～C20的第一端后，接滤波电路的输出端，获取28V的电源信号，电容C18～C20的第二端接地，电容C21的第二端作为第二级放大电路的输出端。

功率管V2的栅极接地。

对于功率管V2，通过选取电容C13～C15的数值，并控制它们在微带线上的位置，可以匹配功率管V2的阻抗。

在本实施例中，第三级放大电路包括功率管V3、隔离器V6、电容C24～C37、电阻R18～R21、电感L4、L5。

功率管V3的漏极分别接电容C24、C25的第一端后，接第二级放大电路的输出端，电容C24、C25的第二端接地。

功率管V3的漏极还通过电阻R20分别接电容C26、C27、电阻R21、R19的第一端，电容C26、C27、电阻R21的第二端接地，电阻R19的第二端通过电阻R18接开关控制电路的输出端，获取5V的电源信号。

功率管V3的源极分别接电容C28～C31的第一端，电容C28～C30的第二端接地，功率管V3的源极还分别接电容C32～C34的第一端后，接滤波电路的输出端，获取28V的电源信号。电容C31的第二端依次通过电感L4、L5接隔离器V6的第一端，电容C35、C36的第一端接电感L4与L5之间，电容C35、C36的第二端接地，电容C37的第一端接电感L5与隔离器V6之间，第二端接地，隔离器V6的第二端作为第三级放大电路的输出端，输出放大之后的射频信号，隔离器V6用于防止信号从输出端倒灌回功率放大器损害电路元件。

功率管V3的栅极接地。

对于功率管V3，通过选取电容C16、C17、C24、C25以及C28～C30的数值，并控制它们在微带线上的位置，可以匹配功率管V3的阻抗。

在对各级放大电路进行阻抗匹配时，在微带线与地之间连接电容，通过选取电容的数值并控制它们在微带线上的位置，实现功率管的阻抗匹配，可以有效减小微带线的长度，使匹配网络小型化，从而减小功率放大器的体积。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。