[實用新型]一種微波線性功率放大器

有效

• 申請號: 201420292601.X
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN203933549U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 吳惠彬;謝明武;葉競達
• 申請（專利權）人: 泉州市信通微波電子有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型主要應用于北斗衛星導航系統用戶終端設備中，涉及一種微波線性功率放大器。

背景技術

北斗導航系統對于我國國民經濟建設和國防建設具有積極的推動作用。北斗導航系統用戶終端設備中的射頻系統主要由天線、低噪聲放大器、射頻接收模塊、功率放大器等部分組成，其中的功率放大器是北斗衛星導航系統用戶終端設備中關鍵的核心部件之一。

隨著北斗導航系統的實施建設和推廣應用，衛星導航用戶終端設備將朝著小型一體化、高集成化以及便攜式方向發展，因此北斗導航系統對功率放大器的性能要求越來越高。目前為了滿足增益、功率、線性度的指標，功率放大器存在體積大、功耗高、效率低等問題，極大地制約終端設備的發展。因此研發設計具有小型化、功耗低、效率高、性能穩定的功率放大器成為市場需要。

發明內容

為了彌補現有功率放大器所存在的體積大、功耗高、效率低的不足，本實用新型提供一種微波線性功率放大器，它是一種L波段微波線性功率放大器，具有以下兩大優點：

第一，它的主要器件采用高集成度的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管放大器芯片，而這些高集成度的橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管放大器芯片本身就具有體積小、功耗低、效率高和實現電路簡單的優點；

第二，它可以在功率放大器滿足輸出功率和增益指標要求的條件下，降低功率放大器的功耗，大大提高功率放大器的效率，特別適用于北斗衛星導航定位系統用戶終端設備，具有良好的經濟效益和應用前景。

因此，本實用新型具有體積小、低功耗、效率高、性能穩定的特點。

為了達到上述目的，本實用新型采用如下具體技術方案：一種微波線性功率放大器，它是由功率放大單元、窄帶濾波器和微帶隔離器組成，其結構特征在于，

所述的功率放大單元包括第一微波放大芯片、第二微波放大芯片、第一場效應管功放芯片、第二場效應管功放芯片，這四個部分通過耦合匹配電路以及直流偏置電路組成放大鏈路，在第二微波放大芯片、第一場效應管功放芯片之間連接有窄帶濾波器，在第二場效應管功放芯片的功放輸出處連接一只微帶隔離器至功率放大器的輸出端口，功率放大器的輸入端口與第一微波放大芯片連接。

所述的第一微波放大芯片優選minicircuits公司的GAL-5微波放大芯片；第一微波放大芯片是小信號預放處理單元，作為第一級，屬于輸入級；

所述的第二微波放大芯片優選WJ Communications公司的AH1微波放大芯片；第二微波放大芯片是小信號預放處理單元，作為第二級，屬于輸入級；

所述的第一場效應管功放芯片優選freescale公司的MW6S004效應管功放芯片；第一場效應管功放芯片是功率放大器的推動級，作為第三級；

所述的第二場效應管功放芯片優選freescale公司的MRF18030效應管功放芯片；第二場效應管功放芯片作為末級；

第一微波放大芯片、第二微波放大芯片、第一場效應管功放芯片與第二場效應管功放芯片這四個部分組成四級放大；

第一微波放大芯片和第二微波放大芯片為第一場效應管功放芯片、第二場效應管功放芯片提供小信號預放處理；

第一微波放大芯片和第二微波放大芯片具有體積小、增益動態范圍大、匹配電路簡單的特點；

第一場效應管功放芯片和第二場效應管功放芯片均可工作在AB類狀態，具有集成度高、功耗低、效率高、性能穩定、可靠性高的特點；

所述的窄帶濾波器采用高Q值、低損耗介質材料制作，它對工作頻率帶寬以外的信號具有很好的抑制作用，抗干擾性強，極大地改善輸出射頻信號的質量，從而達到濾波和高抑制的目的。

在安裝功放芯片時，直接將第二場效應管功放芯片焊接在純銅載體上，純銅載體能起到增加接觸面和擴熱的作用，消除了器件的安裝熱阻，同時在純銅載體與機殼間涂導熱硅脂，以達到最優散熱效果，降低放大器的工作溫度，保證放大器工作的可靠性和穩定性。

本實用新型的設計原理在于：基于橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管放大芯片可工作在AB類狀態，加上其所具有的輸出功率大、增益高、高線性度和效率高的特性，通過安捷倫的先進設計系統的微波設計軟件，應用負載牽引法對包括靜態偏置、輸出輸入阻抗以及放大器穩定性進行仿真設計和優化以及工作在AB類的設計思路，最終完成微波功率放大器增益、功率、效率、線性度以及穩定度性能的設計。

本實用新型的關鍵體現在末級功放的仿真設計，主要是針對第二場效應管功放芯片靜態工作點設計和基于負載牽引法的共軛匹配設計，該設計過程的主要內容如下：