一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，包括有前端3dBLange電橋，前端3dBLange電橋的隔離端、輸入端分別連接大功率吸收負(fù)載、輸入信號(hào)，前端3dBLange電橋的兩輸出端分別連接一個(gè)限幅放大電路，兩個(gè)限幅放大電路的輸出端接入后端3dBLange電橋的兩輸入端，后端3dBLange電橋的輸出端連接單刀雙擲開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型可承受70W（占空比10%）的脈沖大功率，噪聲系數(shù)低至1.1dB，增益為31dB，可靠性好，穩(wěn)定度高，通過(guò)冗余設(shè)計(jì)，批產(chǎn)一致性好，可廣泛應(yīng)用于雷達(dá)T/R接收前端。
【專利說(shuō)明】一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種薄膜放大器，尤其涉及一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用微波有源器件設(shè)計(jì)時(shí)通常采用微帶板作為信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)，這些器件指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到較高的水平，但隨著微波器件小型化和集成化發(fā)展趨勢(shì)的愈演愈烈，元件的尺寸、重量和可靠性已成為電子系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的重要因素，這些器件已不能滿足未來(lái)微波系統(tǒng)的使用要求。薄膜限幅低噪聲放大器正是順應(yīng)了這個(gè)發(fā)展要求，它在傳統(tǒng)微帶板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用薄膜工藝設(shè)計(jì)，具有體積小、集成度高的特點(diǎn)，但由于尺寸限制，放大器的耐輸入功率能力受到一定的限制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器。
[0004]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，其特征在于:包括有前端3dB Lange電橋，前端3dB Lange電橋的隔離端、輸入端分別連接大功率吸收負(fù)載、輸入信號(hào),前端3dBLange電橋的兩輸出端分別連接一個(gè)限幅放大電路，兩個(gè)限幅放大電路的輸出端接入后端3dB Lange電橋的兩輸入端,后端3dB Lange電橋的輸出端連接單刀雙擲開(kāi)關(guān)；小功率信號(hào)輸入時(shí)，前端3dB Lange電橋?qū)⑵涔Ψ譃榉认嗤?、相位?0度的兩路信號(hào)，限幅電路此時(shí)不工作，信號(hào)分別經(jīng)放大后，再經(jīng)后端的3dB Lange電橋進(jìn)行功率合成為一路信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)輸出；大功率信號(hào)輸入時(shí)，前端3dB Lange電橋?qū)⑵涔Ψ譃榉认嗤?、相位?0度的兩路信號(hào)，限幅電路開(kāi)始工作，限幅電路將輸入功率發(fā)射回去，大功率吸收負(fù)載吸收限幅電路反射的功率。
[0006]所述的一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，其特征在于:所述的限幅放大電路采用三級(jí)限幅二極管作為限幅電路，第一級(jí)限幅二極管為CLA4606，第二級(jí)限幅二極管為CLA4606，第三級(jí)限幅二極管為MA4L022-134，均采用導(dǎo)電膠粘接在陶瓷基板上，連接方式采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0007]所述的一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，其特征在于:所述的限幅放大電路采用兩級(jí)放大電路，放大電路的前級(jí)放大管采用高電子遷移率晶體管MGFC4453A，后級(jí)放大管采用贗晶高電子遷移率晶體管TC1102。
[0008]所述的一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，其特征在于:所述的大功率吸收負(fù)載采用阻值為50歐姆的功率電阻，采用ATC公司的CT11005T0050J，為增加其散熱能力，用導(dǎo)電膠將其負(fù)極與殼體側(cè)壁連接在一起。
[0009]本發(fā)明的薄膜限幅低噪聲放大器的設(shè)計(jì)采用了混合集成電路(HMIC)技術(shù)，即在散熱條件較好的氧化鋁陶瓷基片上采用薄膜工藝制作出無(wú)源元件和微帶線路，再利用微組裝技術(shù)將場(chǎng)效應(yīng)管、限幅二極管等器件裝配到電路中，最后用平行縫焊技術(shù)將整個(gè)放大器封裝好，形成氣密的空間，保證放大器的可靠性。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0011]本實(shí)用新型可承受70W (占空比10%)的脈沖大功率，噪聲系數(shù)低至1.ldB，增益為31dB，可靠性好，穩(wěn)定度高，通過(guò)冗余設(shè)計(jì)，批產(chǎn)一致性好，可廣泛應(yīng)用于雷達(dá)T/R接收前端。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的電路組成示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型的限幅電路圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型的陶瓷板加工圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型的電路裝配圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，包括有前端3dB Lange電橋I，前端3dB Lange電橋I的隔離端、輸入端分別連接大功率吸收負(fù)載2、輸入信號(hào),前端3dB Lange電橋I的兩輸出端分別連接一個(gè)限幅放大電路3，兩個(gè)限幅放大電路3的輸出端接入后端3dB Lange電橋4的兩輸入端,后端3dB Lange電橋4的輸出端連接單刀雙擲開(kāi)關(guān)5 ;小功率信號(hào)輸入時(shí)，前端3dB Lange電橋I將其功分為幅度相同、相位差90度的兩路信號(hào)，限幅電路此時(shí)不工作，信號(hào)分別經(jīng)放大后，再經(jīng)后端的3dB Lange電橋4進(jìn)行功率合成為一路信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)5輸出；大功率信號(hào)輸入時(shí)，前端3dB Lange電橋I將其功分為幅度相同、相位差90度的兩路信號(hào)，限幅電路開(kāi)始工作，限幅電路將輸入功率發(fā)射回去，從而保護(hù)后面的電路，大功率吸收負(fù)載2吸收限幅電路反射的功率。
[0017]大功率吸收負(fù)載2采用阻值為50歐姆的功率電阻，采用ATC公司的CTl 1005T0050J，為增加其散熱能力，用導(dǎo)電膠將其負(fù)極與殼體側(cè)壁連接在一起。
[0018]為保證放大器的噪聲系數(shù)、增益及輸出P-1指標(biāo)，放大器采用兩級(jí)放大電路，第一級(jí)采用HEMT (高電子遷移率晶體管)MGFC4453A，該裸芯片噪聲性能優(yōu)異，在ku波段低至0.35dB，第二級(jí)采用PHEMT (贗晶高電子遷移率晶體管)TC1102，該裸芯片增益及P-1滿足指標(biāo)要求。仿真時(shí)，第一級(jí)采用最佳噪聲匹配設(shè)計(jì)，損失一部分增益性能來(lái)保證噪聲指標(biāo)，級(jí)間及輸出采用共軛匹配來(lái)保證增益指標(biāo)。仿真結(jié)果，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足要求。
[0019]如圖2所示，為保證放大器的耐輸入功率能力，放大器采用三級(jí)限幅二極管作為限幅電路，第一級(jí)采用CLA4606，第二級(jí)采用CLA4606，第三級(jí)采用MA4L022-134，大功率輸入時(shí)，輸入微波信號(hào)功率48.4dBm (70W,占空比10% )經(jīng)過(guò)電橋等分成兩路，每路功率為45.4dBm(35ff,占空比10% )，經(jīng)過(guò)第一級(jí)限幅管CLA4606，將功率限幅至27dBm，經(jīng)過(guò)第二級(jí)限幅管4606再將信號(hào)功率限幅至18dBm，經(jīng)過(guò)最后一級(jí)限幅管MA4L022-134將信號(hào)功率限幅至13dBm，從而保護(hù)第一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管。
[0020]由于二極管工作受到耗散功率的限制，在PIN 二極管上的實(shí)際微波功耗不能大于二極管的最大耗散功率Pdiss。耗散功率:Pdiss= (175-周?chē)h(huán)境溫度)/熱阻。為保證二極管的正常工作，二極管的極限工作環(huán)境溫度為100°c。允許二極管最大耗散功率為:
[0021]第一、二級(jí)CLA4606 最大耗散功率 Pdiss= (175-100) /80=75/80=0.94W
[0022]第三級(jí)MA4L022-134 最大耗散功率 Pdiss= (175-100) /175=75/175=0.43W
[0023]第一級(jí)用CLA4606，當(dāng) CLA4606 導(dǎo)通時(shí)，其電阻為 2 Ω。由 I2=P/R=0.94/2=0.47 可得到1=0.69A，微帶線通過(guò)的電流為導(dǎo)通二極管的一半，即0.69/2=0.345A，在這種情況下允許最大輸入功率為P= I2XZ0=0.345X0.345X50=5.95W這是按照平均功率計(jì)算，換算成占空比為10 %脈沖射頻峰值為5.95W*10=59.5W,這功率為單路所能承受，因此放大器能承受的功率為119W (占空比10%)，滿足指標(biāo)要求最大輸入功率> 70W (占空比10%)的要求。
[0024]如圖3所示，放大器采用薄膜工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，微帶板采用介電常數(shù)9.9，厚度
0.635_的陶瓷基板，由于介電常數(shù)高，放大器尺寸很小，滿足了當(dāng)前微波器件小型化發(fā)展的需求，同時(shí)陶瓷基板散熱能力較好，可有效提高放大器的耐輸入功率能力，在基板設(shè)計(jì)時(shí)，將場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電阻也涂覆在基板上，降低了微組裝的難度，同時(shí)為了減少由于器件及裝配差異帶來(lái)的不一致性，在關(guān)鍵部位增加了可調(diào)電路進(jìn)行補(bǔ)償，以提高產(chǎn)品的批產(chǎn)一致性。
[0025]如圖4所示，放大器陶瓷基板采用導(dǎo)電膠工藝粘接在殼體底板上，器件裝配也采用導(dǎo)電膠工藝粘接，微帶與器件、器件之間的互聯(lián)采用金絲鍵合技術(shù)，3dB Lange電橋線寬為50um，線間距為55um，為了降低鍵合難度，提高一次合格率，電橋采用18um金絲鍵合，其余金絲鍵合采用25um金絲鍵合，為了提高放大器的耐輸入功率能力，第一、二級(jí)限幅二極管CLA4606采用2根25um金絲鍵合，3dB Lange電橋隔離端功率電阻的負(fù)極用導(dǎo)電膠與殼體側(cè)壁互聯(lián)，提高散熱能力以提高輸入功率能力。放大器使用時(shí)，采用回流焊工藝將放大器焊接在微帶板上，散熱能力好，放大器的耐輸入功率能力得以提高。
【權(quán)利要求】
1.一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，其特征在于:包括有前端3dB Lange電橋，前端3dB Lange電橋的隔離端、輸入端分別連接大功率吸收負(fù)載、輸入信號(hào),前端3dBLange電橋的兩輸出端分別連接一個(gè)限幅放大電路，兩個(gè)限幅放大電路的輸出端接入后端3dB Lange電橋的兩輸入端,后端3dB Lange電橋的輸出端連接單刀雙擲開(kāi)關(guān)；小功率信號(hào)輸入時(shí)，前端3dB Lange電橋?qū)⑵涔Ψ譃榉认嗤⑾辔徊?0度的兩路信號(hào)，限幅電路此時(shí)不工作，信號(hào)分別經(jīng)放大后，再經(jīng)后端的3dB Lange電橋進(jìn)行功率合成為一路信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)輸出；大功率信號(hào)輸入時(shí)，前端3dB Lange電橋?qū)⑵涔Ψ譃榉认嗤?、相位?0度的兩路信號(hào)，限幅電路開(kāi)始工作，限幅電路將輸入功率發(fā)射回去，大功率吸收負(fù)載吸收限幅電路反射的功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，其特征在于:所述的限幅放大電路采用三級(jí)限幅二極管作為限幅電路，第一級(jí)限幅二極管為CLA4606，第二級(jí)限幅二極管為CLA4606，第三級(jí)限幅二極管為MA4L022-134，均采用導(dǎo)電膠粘接在陶瓷基板上，連接方式采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，其特征在于:所述的限幅放大電路采用兩級(jí)放大電路，放大電路的前級(jí)放大管采用高電子遷移率晶體管MGFC4453A，后級(jí)放大管采用贗晶高電子遷移率晶體管TC1102。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可承受高功率的薄膜限幅低噪聲放大器，其特征在于:所述的大功率吸收負(fù)載采用阻值為50歐姆的功率電阻，采用ATC公司的CT11005T0050J。
【文檔編號(hào)】H03F1/32GK203813740SQ201420109373
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】孫偉, 劉學(xué)武, 尚承偉, 李慶, 任鳳, 王立, 王騰飛, 毛飛, 蔡寧霞 申請(qǐng)人:安徽四創(chuàng)電子股份有限公司