一种超宽带固态功率放大器的制作方法

1.本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种超宽带固态功率放大器。

背景技术：

2.超宽带功率放大器广泛应用在通信、雷达和测试系统中，国内超宽带功率放大器的研究相对国外起步较晚，但随着技术水平的提高，无线通信、雷达探测、电子干扰以及电磁兼容等领域对宽带功率放大器的需求不断增长，我国也逐步重视宽带功率放大器的研究。国内现有的低频功率放大器工作带宽比较窄，一般采用多波段分别覆盖的方式，实现超宽带功率放大。然而超宽带功率放大器的输出功率一般都比较小，要得到大的输出功率，这就需要对射频功放进行功率合成，目前常见的合成技术主要是平面结构合成、空间合成，而空间合成技术相对平面结构尺寸更大。

技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供一种超宽带固态功率放大器，通过合成使功率放大器输出功率达到系统所需要的值。
4.本发明采用下述的技术方案：一种超宽带固态功率放大器，包括信号输入单元、插损3db的衰减器、增益9db的第一放大器、插损1db的均衡器、插损3db的第一温补衰减器、增益的17.5db第二放大器、插损3db的第二温补衰减器、增益15db的推动放大器、插损3.5db的第一兰格电桥、增益16db的末级功放、插损3.5db的第二兰格电桥、插损0.5db的信号输出单元；所述衰减器作用，一是防止输入信号过大对第一级放大器造成损伤，二是可以改善超宽带固态功放的输入驻波；因功放的输出功率随着工作温度的变化而变化是比较明显的，为此在射频电路上增加了第一温补衰减器和第二温补衰减器；链路中增加均衡器用于补偿工作频带内的增益不平坦性。
5.所述信号输入单元、衰减器、第一放大器、均衡器、第一温补衰减器、第二放大器、第二温补衰减器、推动放大器依次连接；所述推动放大器输出端与第一兰格电桥输入端连接，第一兰格电桥输出端分为两路到末级功放输入端，两路末级功放通过第二兰格电桥合成输出到信号输出单元。
6.所述第一兰格电桥与第二兰格电桥结构相同，包括基片，所述基片上设有输入端口、耦合端口、直通端口、隔离端口、多个连接在各端口之间的指状微带线以及连接在指状微带线之间的键合金丝，所述隔离端口的外侧和所述输入端口的外侧之间的长度l3为3.57mm；所述输入端口的外侧和所述耦合端口的外侧之间的宽度w1为1.32mm；所述隔离端口与直通端口、输入端口与耦合端口之间的角度θ为90
°
；所述直通端口与输入端口直角边的宽度w2为0.62mm；所述指状微带线的宽度w4为0.03mm；相邻的指状微带线的间距w3为0.02mm；指状微带线包括中间三根长指线和两侧上下各设一根的短指线；与所述短指线相邻的长指线和端口之间设有间隙，间隙大小l4为0.02mm；所述长指线的长度l2为2.32mm；所述短指线的长度l1为1.16mm；所述基片厚度为0.38mm。
7.进一步的，所述第一兰格电桥与第二兰格电桥的基片材料选用99.6%al2o3陶瓷基材，分别起着分路器和合路器的作用，同时兼有电互连和机械支撑功能。
8.本发明的有益效果是：1、本发明克服了现有技术中，超宽带功率放大器在应用过程中输出功率小的问题，通过合成使6ghz～18ghz功率放大器输出功率达到了44dbm以上。
9.2、本发明利用小体积的兰格电桥合成技术代替脊波导空间合成技术。
10.3、本发明在连续波工作条件下，其低端饱和功率大于35w，高端饱和功率大于30w，功率附加效率大于18%，该功放可用于更大功率系统的一个单元模块，在项目中应用良好。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
12.图1为本发明结构示意图；图2为本发明兰格电桥结构示意图；图3为本发明兰格电桥耦合端口和输入端口散射参数曲线仿真图，纵坐标表示插损，横坐标表示工作频率；图4为本发明兰格电桥直通端口和隔离端口散射参数曲线仿真图，纵坐标表示插损，横坐标表示工作频率。
13.图中：1-信号输入单元；2-衰减器；3-第一放大器；4-均衡器；5-第一温补衰减器；6-第二放大器；7-第二温补衰减器；8-推动放大器；9-第一兰格电桥；10-末级功放；11-第二兰格电桥；12-信号输出单元。
具体实施方式
14.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
15.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
16.如图1所示，一种超宽带固态功率放大器，包括：一种超宽带固态功率放大器，包括信号输入单元1、插损3db的衰减器2、增益9db的第一放大器3、插损1db的均衡器4、插损3db的第一温补衰减器5、增益的17.5db第二放大器6、插损3db的第二温补衰减器7、增益15db的推动放大器8、插损3.5db的第一兰格电桥9、增益16db的末级功放10、插损3.5db的第二兰格电桥11、插损0.5db的信号输出单元12；所述信号输入单元1型号为：sma-kfd293；所述衰减器2型号为：ta0603n3r0；所述第一放大器3型号为hgc319；所述均衡器4型号为ieq-06184；所述第一温补衰减器5型号为
wtca2003n9wb2；所述第二放大器6型号为ipa0618b；所述第二温补衰减器7型号为wtca2003n9wb2；所述推动放大器8型号为hgc419；所述末级功放10型号为wfdn060180-p43；所述信号输出单元12型号为sma-kfd293。
17.如图2所示，所述第一兰格电桥9与第二兰格电桥11结构相同，包括基片，所述基片上设有输入端口、耦合端口、直通端口、隔离端口、多个连接在各端口之间的指状微带线以及连接在指状微带线之间的键合金丝，所述隔离端口的外侧和所述输入端口的外侧之间的长度l3为3.57mm；所述输入端口的外侧和所述耦合端口的外侧之间的宽度w1为1.32mm；所述隔离端口与直通端口、输入端口与耦合端口之间的角度θ为90
°
；所述直通端口与输入端口直角边的宽度w2为0.62mm；所述指状微带线的宽度w4为0.03mm；相邻的指状微带线的间距w3为0.02mm；指状微带线包括中间三根长指线和两侧上下各设一根的短指线；与所述短指线相邻的长指线和端口之间设有间隙，间隙大小l4为0.02mm；所述长指线的长度l2为2.32mm；所述短指线的长度l1为1.16mm；所述基片厚度为0.38mm。
18.图3为本发明兰格电桥耦合端口和输入端口散射参数曲线仿真图。曲线m1表示兰格电桥在6ghz~18ghz频率工作时耦合端口的插损变化，在工作频率为12ghz时，耦合端口的插损为-3.162db，包含理论插损3db。曲线m4表示兰格电桥在6ghz~18ghz频率工作时输入端口的插损变化，在工作频率为12ghz时，直通端口的插损为-25.645db。
19.图4为本发明兰格电桥直通端口和隔离端口散射参数曲线仿真图。曲线m2表示兰格电桥在6ghz~18ghz频率工作时直通端口的插损变化，在工作频率为12.30ghz时，直通端口的插损为-2.997db，包含理论插损3db。曲线m3表示兰格电桥在6ghz~18ghz频率工作时隔离端口的插损变化，在工作频率为12ghz时，隔离端口的插损为-25.981db。
20.进一步的，所述第一兰格电桥9与第二兰格电桥11的基片材料选用99.6%al2o3陶瓷基材。所述第一兰格电桥9与第二兰格电桥11电特性如图3所示。需要说明的时，第一兰格电桥9与第二兰格电桥11的插损为3.5db，理论插损是3db，实际加工成品兰格电桥的插损为3.5-3=0.5db，已经比较接近于波导的实际插损0.3db。
21.微波信号在信号输入单元1的最大信号为：0dbm，经过衰减器2后变成-3dbm，再经过第一放大器3后输出为-3+9=6dbm，再经过均衡器4和第一温补衰减器5后输出为：6-1-3=2dbm，进入第二放大器6的输出为：2+17.5=19.5dbm，第二放大器6增加第二温补衰减器7输出为：19.5-3=16.5dbm，再进入推动放大器8的输出为：16.5+15=31.5dbm，通过第一兰格电桥9后的输出为：31.5-3.5=28dbm，把信号分成两路到末级功放10输入端，末级功放10输出为：28+16=44dbm，通过第二兰格电桥11合成一路信号输出为：44+3-0.5=46.5dbm，最后与信号输出单元12连接输出。
22.其指标理论计算：0-3+9-1-3+17.5-3+15-3-0.5+16+3-0.5-0.5=46dbm。
23.输出功率=+0+46=+46dbm。
24.本实施例在连续波工作条件下，其低端饱和功率大于35w，高端饱和功率大于30w，功率附加效率大于18%，该功放可用于更大功率系统的一个单元模块，在项目中应用良好。其性能测试结果如下表所示。
25.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

1.一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，包括信号输入单元（1）、衰减器（2）、第一放大器（3）、均衡器（4）、第一温补衰减器（5）、第二放大器（6）、第二温补衰减器（7）、推动放大器（8）、第一兰格电桥（9）、末级功放（10）、第二兰格电桥（11）、信号输出单元（12）；所述信号输入单元（1）、衰减器（2）、第一放大器（3）、均衡器（4）、第一温补衰减器（5）、第二放大器（6）、第二温补衰减器（7）、推动放大器（8）依次连接；所述推动放大器（8）输出端与第一兰格电桥（9）输入端连接，第一兰格电桥（9）输出端分为两路到末级功放（10）输入端，两路末级功放（10）通过第二兰格电桥（11）合成输出到信号输出单元（12）；所述第一兰格电桥（9）与第二兰格电桥（11）结构相同，包括基片，所述基片上设有输入端口、耦合端口、直通端口、隔离端口、多个连接在各端口之间的指状微带线以及连接在指状微带线之间的键合金丝，所述隔离端口的外侧和所述输入端口的外侧之间的长度l3为3.57mm；所述输入端口的外侧和所述耦合端口的外侧之间的宽度w1为1.32mm；所述隔离端口与直通端口、输入端口与耦合端口之间的角度θ为90
°
；所述直通端口与输入端口直角边的宽度w2为0.62mm；所述指状微带线的宽度w4为0.03mm；相邻的指状微带线的间距w3为0.02mm；指状微带线包括中间三根长指线和两侧上下各设一根的短指线；与所述短指线相邻的长指线和端口之间设有间隙，间隙大小l4为0.02mm；所述长指线的长度l2为2.32mm；所述短指线的长度l1为1.16mm；所述基片厚度为0.38mm。2.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述衰减器（2）插损为3db。3.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述第一放大器（3）增益为9db和所述第二放大器（6）增益为17.5db。4.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述均衡器（4）插损为1db。5.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述第一温补衰减器（5）和第二温补衰减器（7）插损为3db。6.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述推动放大器（8）增益为15db。7.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述第一兰格电桥（9）与第二兰格电桥（11）插损为3.5db。8.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述末级功放（10）增益为16db。9.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述信号输出单元（12）插损为0.5db。10.根据权利要求1所述的一种超宽带固态功率放大器，其特征在于，所述第一兰格电桥（9）与第二兰格电桥（11）的基片材料选用99.6%al2o3陶瓷基材。

技术总结

本发明公开了一种超宽带固态功率放大器，包括依次连接的信号输入单元、衰减器、第一放大器、均衡器、第一温补衰减器、第二放大器、第二温补衰减器、推动放大器；所述推动放大器输出端与第一兰格电桥输入端连接，第一兰格电桥输出端分为两路到末级功放输入端，两路末级功放通过第二兰格电桥合成输出到信号输出单元；所述第一兰格电桥与第二兰格电桥结构相同，包括基片，所述基片上设有输入端口、耦合端口、直通端口、隔离端口、多个连接在各端口之间的指状微带线以及连接在指状微带线之间的键合金丝。本发明克服了超宽带功率放大器在应用过程中输出功率小的问题，通过合成使6GHz～18GHz功率放大器输出功率达到了44dBm以上。功率放大器输出功率达到了44dBm以上。功率放大器输出功率达到了44dBm以上。