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一種基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器的制作方法

文檔序號(hào):11765215閱讀:858來源:國知局
一種基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器的制作方法與工藝

本實(shí)用新型涉及一種基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,屬于微波通信技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,近年來出現(xiàn)了多種微波通信技術(shù)。在這些新的技術(shù)中,功率放大器起到了至關(guān)重要的作用。功率放大器作為微波信號(hào)處理技術(shù)的主要組成部分,受到了人們特別是射頻開發(fā)工作者的重視和技術(shù)研究。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)背景技術(shù)中提及的對(duì)射頻開發(fā)工作者的重視和技術(shù)研究的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想是,提出一種具有體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于攜帶和拆卸,高效率,工作穩(wěn)定可靠的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率的功率放大器。

為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:

一種基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,包括屏蔽盒、通過射頻電路板設(shè)置在屏蔽盒內(nèi)部的電源控制電路和通過電源電路板設(shè)置在屏蔽盒內(nèi)部的射頻放大電路,電源控制電路通過穿心電容給射頻放大電路饋電;

屏蔽盒外部設(shè)置有微波信號(hào)輸入端子、微波信號(hào)輸出端子以及供電電源端子;

電源控制電路包括穩(wěn)壓電路、負(fù)壓保護(hù)電路和偏置回路,供電電源端子電連接穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓電路與負(fù)壓保護(hù)電路電連接,負(fù)壓保護(hù)電路與偏置回路電連接;

射頻放大電路包括第一級(jí)放大器、第二級(jí)放大器和第三級(jí)放大器,微波信號(hào)輸入端子與第一級(jí)放大器電連接,第一級(jí)放大器與第二級(jí)放大器電連接,第二級(jí)放大器與第三級(jí)放大器電連接,第三級(jí)放大器與微波信號(hào)輸出端子電連接。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,旨在完成工作在3GHz的微波信號(hào)的放大,能夠輸出達(dá)到11W的飽和輸出功率,在28V工作條件下,輸出飽和功率時(shí)的電流僅為1.2A,效率高達(dá)33%。全溫度范圍內(nèi),輸出功率變化不超過0.5dB,功放工作于穩(wěn)定條件下,功率變化范圍≤0.05dB。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,其中電源控制電路:采用現(xiàn)有技術(shù)中的合適的穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓器,處理輸入的+28V電源,得到功率放大器內(nèi)部需要的各個(gè)電壓。同時(shí)由于采用GaN工藝的功率管,為防止錯(cuò)誤加電導(dǎo)致功率管損壞,特加入負(fù)壓保護(hù)電路,此負(fù)壓保護(hù)電路也采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)電路。

對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的改進(jìn),電源控制電路還包括濾波電路和柵壓電路。本實(shí)用新型技術(shù)方案中的電源控制電路,在饋電電路上,加入適當(dāng)?shù)臑V波電路,濾除電源紋波對(duì)功率放大器的干擾,增加功率放大器工作時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。此濾波電路也采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)電路。在對(duì)柵壓處理上,利用獨(dú)特的二極管溫度特性處理柵壓電路,補(bǔ)償在高低溫下放大器的柵壓變化,保證功率放大器在全溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠的工作。此柵壓電路也采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)電路。

對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的改進(jìn),屏蔽盒采用可拆卸的鋁合金屏蔽盒。

對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)一步的改進(jìn),屏蔽盒采用螺裝的封閉蓋板結(jié)構(gòu),便于拆卸。

對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的改進(jìn),屏蔽盒采用分腔結(jié)構(gòu),把射頻部分電路和電源控制電路完全隔離開;射頻電路板和電源電路板采用導(dǎo)電膠直接粘在盒體上。

對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的改進(jìn),第一級(jí)放大器為HMC788放大器,第二級(jí)放大器為CMPA0060002F功率管,第三級(jí)放大器CGH40010F功率管。本實(shí)用新型技術(shù)方案的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,其中,射頻放大電路:為保證輸入駐波滿足要求,在微波信號(hào)輸入端子后加入一個(gè)固定衰減;第一級(jí)采用HMC788放大器,可以提供14dB的增益;第二級(jí)采用CMPA0060002F功率管作為推動(dòng)級(jí),飽和輸出達(dá)到2W;第三級(jí)采用CGH40010F功率管作為末級(jí),飽和輸出達(dá)11W。

對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的改進(jìn),射頻放大電路還包括隔離電路,隔離電路設(shè)置在第三級(jí)放大器與微波信號(hào)輸出端子之間。在微波信號(hào)輸出端子和末級(jí)輸出功率管之間加入采用隔離電路的隔離器,一方面保證功率放大器輸出隔離度滿足指標(biāo)要求,另一方面可以防止功率放大器工作時(shí)開路損壞。此技術(shù)特征中提及的采用隔離電路的隔離器為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)技術(shù)產(chǎn)品,其中采用的隔離電路也為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)電路,詳細(xì)的本實(shí)用新型不作詳細(xì)的說明。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比,其有益效果是:

1、本實(shí)用新型的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于攜帶和拆卸,高效率,工作穩(wěn)定可靠。

2、本實(shí)用新型的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,旨在完成工作在3GHz的微波信號(hào)的放大,能夠輸出達(dá)到11W的飽和輸出功率,在28V工作條件下,輸出飽和功率時(shí)的電流僅為1.2A,效率高達(dá)33%。全溫度范圍內(nèi),輸出功率變化不超過0.5dB,功放工作于穩(wěn)定條件下,功率變化范圍≤0.05dB。

3、本實(shí)用新型的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,具有小型化,效率高,散熱快等特點(diǎn),整體結(jié)構(gòu)緊湊,信號(hào)輸出穩(wěn)定可靠,飽和輸出功率11W,使用壽命長(zhǎng),便于拆卸和攜帶,使用螺裝密閉的盒體結(jié)構(gòu)可以滿足器件防水、防潮濕、防鹽霧的要求。

附圖說明

圖1是基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器的屏蔽盒外觀示意圖。

圖2是基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器的原理框圖。

圖中:1、微波信號(hào)輸入端子,2、微波信號(hào)輸出端子,3、供電電源端子。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明,但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

為使本實(shí)用新型的內(nèi)容更加明顯易懂,以下結(jié)合附圖1和具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述。

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型,并不用于限定本實(shí)用新型。

實(shí)施例:

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所使用的原理以原理框圖的形式加以說明,此原理框圖僅僅是本功率放大器射頻部分技術(shù)的原理說明,旨在更形象的說明微波信號(hào)的走向。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,可以根據(jù)附圖獲得功率放大器的部分原理說明,可以作為功率放大器設(shè)計(jì)時(shí)的參考或者借鑒。具體原理框圖參見圖2。

如圖1所示,為本實(shí)施例的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器,包括屏蔽盒、通過射頻電路板設(shè)置在屏蔽盒內(nèi)部的電源控制電路和通過電源電路板設(shè)置在屏蔽盒內(nèi)部的射頻放大電路,電源控制電路通過穿心電容給射頻放大電路饋電。

屏蔽盒外部設(shè)置有微波信號(hào)輸入端子1、微波信號(hào)輸出端子2以及供電電源端子3。屏蔽盒采用可拆卸的鋁合金屏蔽盒。屏蔽盒采用螺裝的封閉蓋板結(jié)構(gòu),便于拆卸。屏蔽盒采用分腔結(jié)構(gòu),把射頻部分電路和電源控制電路完全隔離開;射頻電路板和電源電路板采用導(dǎo)電膠直接粘在盒體上。

電源控制電路包括穩(wěn)壓電路、負(fù)壓保護(hù)電路和偏置回路,供電電源端子電連接穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓電路與負(fù)壓保護(hù)電路電連接,負(fù)壓保護(hù)電路與偏置回路電連接;電源控制電路還包括濾波電路和柵壓電路。

射頻放大電路包括第一級(jí)放大器、第二級(jí)放大器和第三級(jí)放大器,微波信號(hào)輸入端子與第一級(jí)放大器電連接,第一級(jí)放大器與第二級(jí)放大器電連接,第二級(jí)放大器與第三級(jí)放大器電連接,第三級(jí)放大器與微波信號(hào)輸出端子電連接。第一級(jí)放大器為HMC788放大器,第二級(jí)放大器為CMPA0060002F功率管,第三級(jí)放大器CGH40010F功率管。射頻放大電路還包括隔離電路,隔離電路設(shè)置在第三級(jí)放大器與微波信號(hào)輸出端子之間。

如圖2所示,本實(shí)施例在工作時(shí),3GHz微波信號(hào)經(jīng)過微波信號(hào)輸入端子輸入RFin1后依次通過第一級(jí)放大器HMC788、第二級(jí)功率管CMPA0060002F和第三級(jí)功率管CGH40010F后從微波信號(hào)輸出端子RFout2輸出,完成微波信號(hào)的放大。

經(jīng)過實(shí)踐證明,利用本實(shí)施例的基于GaN器件的單頻點(diǎn)高效率功率放大器可實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)指標(biāo):

工作頻率:3GHz。

飽和輸出連續(xù)波功率:≥40dBm。

熱穩(wěn)態(tài)功率波動(dòng):≤0.05dB。穩(wěn)態(tài)建立時(shí)間20分鐘。

輸入功率:≥13dBm。

諧波:≤-15dBc。

雜散:≤-70dBc。

輸出隔離度:≥20dB(設(shè)計(jì)保證)。

散熱要求:傳導(dǎo)散熱。

本款功率放大器具有小型化,效率高,散熱快等特點(diǎn),整體結(jié)構(gòu)緊湊,信號(hào)輸出穩(wěn)定可靠,飽和輸出功率11W,使用壽命長(zhǎng),便于拆卸和攜帶,使用螺裝密閉的盒體結(jié)構(gòu)可以滿足器件防水、防潮濕、防鹽霧的要求。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié),而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此,無論從哪一點(diǎn)來看,均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。

此外,應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述,但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案,說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體,各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。

如上所述,盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本實(shí)用新型,但其不得解釋為對(duì)本實(shí)用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實(shí)用新型的精神和范圍前提下,可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。

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