本实用新型专利技术公开一种基于PCB工艺的超宽带微波低噪声放大器，由三级相同的放大器级联组成，放大器的输入端、放大器的输出端及各放大级之间均使用相同的超宽带电容隔直流；微波PCB背面导体与腔体使用导电胶粘接，射频绝缘子、馈电绝缘子的外导体与腔体使用锡铅焊料焊接；射频绝缘子的内导体与微波PCB上的微带导体和SMA连接器的弹性内导体电连接；馈电绝缘子的内导体与微波PCB上的焊盘及电源板连接；腔体的内腔宽度不超过最高工作频率信号波长的二分之一。用微波PCB工艺加工的PCB替换混合集成工艺使用的陶瓷薄膜电路可以大大降低无源电路本身的制造成本，可满足0.05～10GHz频率范围内的驻波、增益平坦度和稳定性要求。
【技术实现步骤摘要】
—种基于PCB工艺的超宽带微波低噪声放大器
本技术涉及放大器，具体涉及一种超宽带微波低噪声放大器，该放大器基于PCB工艺实现。
技术介绍
超宽带低噪声放大器在测试仪器、超宽带通信、电子对抗等领域有非常广泛的应用，其常规实现方法是基于单片或混合集成电路工艺。 单片集成电路工艺由于所有有源和无源元件均集成在同一块半导体介质基片上，无需使用金丝或金带来完成有源电路与无源电路之间的互联，也就彻底消除了因为金丝或金带引入寄生参数而牺牲管芯的可匹配带宽及产生性能离散性的问题；另一方面，同一半导体介质基片上相互靠近的有源元件之间能够获得非常好的直流跨导一致性，使得分布式放大器拓扑结构的实现非常容易，从而单片放大器的低端频率理论上可以低到直流。因此，如果单从放大器的可实现带宽来着眼，单片集成电路工艺在带宽方面具有绝对的优势。 然而单片集成电路中无源电路要占用很多的昂贵半导体基片面积，同时单片集成电路的开发成本要远远高于其它微波工艺，因此除非是具有大批量应用的场合，单片集成电路工艺在成本上没有优势，而很多的非民用超宽带低噪声放大器应用恰恰就具有小批量的特点，同时多数的微波宽带放大器并没有必要工作到直流，这种应用要求就不适合采用单片集成电路工艺来满足。 混合集成电路的基本做法是有源元件使用未封装的分离管芯，无源电路由陶瓷薄膜电路加上一些分离无源元件如芯片电容构成，管芯和无源电路同时用导电胶粘接或共晶焊接安装在一块低热膨胀系数的导电金属载板上，金属载板与管芯和无源电路的结合面是整个放大器微带电路的地，使用金丝或金带键合工艺来完成有源电路与无源电路之间的电气互联。混合集成工艺由于需要使用金丝或金带，其可以实现的带宽不如单片集成电路，同时由于分离管芯之间的直流跨导一致性问题，因而不适于使用分布式放大器拓扑电路，而是比较适合使用反馈放大器的方式来实现超宽带低噪声放大器电路，但陶瓷薄膜电路相当高的制造价格限制了混合集成工艺在价格敏感场合的应用，同时由于陶瓷材料本身的易碎性及高介电常数，对电路本身和结构件加工精度的要求很高，这就更进一步增加了这种工艺的成本。
技术实现思路
鉴于此，本技术目的在于提供一种低成本的超宽带微波低噪声放大器。 为解决以上技术问题，本技术提供的技术方案是，提供一种基于PCB工艺的超宽带微波低噪声放大器，由三级相同的放大器Al、A2和A3级联组成，放大器Al的输入端、放大器A3的输出端及各放大级之间均使用相同的超宽带电容C1、C2、C3和C4隔直流；微波PCB背面导体与腔体使用导电胶粘接，射频绝缘子、馈电绝缘子的外导体与腔体使用锡铅焊料焊接；射频绝缘子的内导体一端与微波PCB上的微带导体焊接，射频绝缘子的内导体的另一端与SMA连接器的弹性内导体电连接；馈电绝缘子的内导体一端与微波PCB上的焊盘通过导线焊接，馈电绝缘子的内导体的另一端与电源板焊接；腔体的内腔宽度不超过最高工作频率信号波长的二分之一。 进一步地，所述放大器的结构为:低噪声场效应管芯T位于微波PCB的开槽内且使用导电胶与腔体粘接，低噪声场效应管芯左边的栅极焊盘通过两根金丝与微波PCB上的微带电路键合，低噪声场效应管芯右边的漏极焊盘使用两根金丝与微波PCB上的微带电路键合，低噪声场效应管芯中间上下两个源极焊盘分别使用三根金丝与腔体表面直接键合；反馈电阻Rfb、反馈电容Cfb、反馈电感Lfb、栅极馈电电阻R1、栅极退耦电容、漏极馈电电感Lc、漏极馈电退耦电容均使用导电胶与微波PCB上的电路粘接，反馈电容Cfb上表面电极使用金丝键合连接到栅极微带电路；微波PCB上的微带电路构成低通匹配电路；栅极电压Vg和漏极电压Vd由微波PCB背面的电源板提供。 优选地,所述反馈电阻Rfb为表贴电阻,尺寸为0.508mm*0.254mm。 优选地，所述反馈电容Cfb为单层电容，尺寸为0.254mm*0.254mm。 进一步地，所述超宽带电容由单层电容Cs和多层电容Cm并联构成。 优选地，微波PCB上与宽带电容相关的微带导体加工有缝隙，缝隙将微带导体分隔为第一微带导体和第二微带导体之间，单层电容Cs下表面电极与第二微带导体之间用导电胶粘接，粘接好的单层电容Cs上表面电极使用键合金丝与第一微带导体连接；多层电容Cm其中一端的电极与单层电容Cs的上表面电极之间用导电胶粘接，多层电容Cm另一端的电极与第二微带导体之间用导电胶粘接。 优选地，所述多层电容Cm为0201封装尺寸的二类介质电容。 与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点: 1、用微波PCB工艺加工的PCB替换混合集成工艺使用的陶瓷薄膜电路可以大大降低无源电路本身的制造成本，同时这一类微波PCB板材具有的介电常数范围很宽，因此可以选用低介电常数的材料来大幅度降低电路元件的对地分布电容，这有利于维持高频时反馈放大器的集中参数性质及降低电路板和结构件需要的加工精度。微波PCB代替薄膜电路的一个额外优点是PCB不像陶瓷那么硬而易碎，所以在加工金属化过孔、处理电路之间的互联方面PCB更加灵活、方便，而且成本非常低廉。 2、整个放大器由三级放大器A1、A2、A3级联组成，放大器的输入/输出端及各放大级之间均使用相同的超宽带电容Cl、C2、C3、C4完成隔直流功能。 3、放大器Al?A3为完全相同的放大器,均使用以Triquint生产的低噪声砷化镓场效应管管芯TGF4350为中心构成的宽带反馈放大器结构以满足0.05?1GHz频率范围内的驻波、增益平坦度和稳定性要求。 4、无源电路PCB使用Rogers公司生产的微波板材RT/Duroid5880来实现，这种微波介质的介电常数为2.2、厚度为0.254_，从而避免了使用昂贵的薄膜电路工艺。同时这种微波板材的低介电常数使得相同物理尺寸电路对应的电长度更短，从而更易于维持反馈通路在高频端的集中参数性质，也降低了对电路板的制造精度要求。PCB电路导体镀金以保证无源电路到有源管芯之间可以使用金丝键合工艺来完成电气连接。 5、反馈电阻使用小尺寸0201表贴电阻以保证反馈网络的集中参数性质以及反馈放大器的高频稳定性。 6、反馈电路中的隔直电容使用高介电常数介质、小尺寸的单层电容以保证反馈网络的集中参数性质以及反馈放大器的高频稳定性。 7、反馈电路中隔直电容的键合金丝电感同时被用于实现频率选择性反馈，阻止高频信号反馈到场效应晶体管的输入端而导致放大器高频不稳定或高频噪声系数恶化，同时无需再专门绕制和安装电感线圈，简化了装配工艺。 8、使用双电源方式为场效应管供电，从而使放大器高端增益达到最高，场效应管高频端噪声系数的恶化最小。 9、超宽带电容Cl、C2、C3、C4不是使用现成的商业型号，而是使用一个单层电容和一个多层陶瓷电容并联组合来实现，其成本远低于商业型号的超宽带电容其性能更加适合特定的频率范围，因此更适于大量使用。 【附图说明】 图1是本技术一较佳实施例的结构框图。 图2是本技术一较佳实施例的组成结构示意图。 图3是本技术一较佳实施例的单级反馈放大器的电路组成示意图。 图4是本技术一较佳实施例的超宽带电容的结构示意图。 图5是图4的仰视示意图。 图中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于PCB工艺的超宽带微波低噪声放大器，其特征在于，由三级相同的放大器（A1、A2、A3）级联组成，第一级放大器A1的输入端、第三级放大器A3的输出端及各放大级之间均使用相同的超宽带电容（C1、C2、C3、C4）隔直流；微波PCB （5）背面导体与腔体（1）使用导电胶粘接，射频绝缘子（2）、馈电绝缘子（4）的外导体与腔体（1）使用锡铅焊料焊接；射频绝缘子（2）的内导体一端与微波PCB（5）上的微带导体焊接，射频绝缘子（2）的内导体的另一端与SMA连接器（3）的弹性内导体电连接；馈电绝缘子（4）的内导体一端与微波PCB （5）上的焊盘通过导线焊接，馈电绝缘子（4）的内导体的另一端与电源板焊接；腔体（1）的内腔宽度不超过最高工作频率信号波长的二分之一。
【技术特征摘要】
1.一种基于PCB工艺的超宽带微波低噪声放大器，其特征在于，由三级相同的放大器(Al、A2、A3)级联组成，第一级放大器Al的输入端、第三级放大器A3的输出端及各放大级之间均使用相同的超宽带电容(Cl、C2、C3、C4)隔直流；微波PCB (5)背面导体与腔体(I)使用导电胶粘接，射频绝缘子(2)、馈电绝缘子(4)的外导体与腔体(I)使用锡铅焊料焊接；射频绝缘子(2)的内导体一端与微波PCB (5)上的微带导体焊接，射频绝缘子(2)的内导体的另一端与SMA连接器(3)的弹性内导体电连接；馈电绝缘子(4)的内导体一端与微波PCB(5)上的焊盘通过导线焊接，馈电绝缘子(4)的内导体的另一端与电源板焊接；腔体(I)的内腔宽度不超过最高工作频率信号波长的二分之一。2.根据权利要求1所述的基于PCB工艺的超宽带微波低噪声放大器，其特征在于，所述放大器的结构为:低噪声场效应管芯(T)位于微波PCB (5)的开槽内且使用导电胶与腔体(I)粘接，低噪声场效应管芯左边的栅极焊盘通过两根金丝与微波PCB (5)上的微带电路键合，低噪声场效应管芯右边的漏极焊盘使用两根金丝与微波PCB (5)上的微带电路键合，低噪声场效应管芯中间上下两个源极焊盘分别使用三根金丝与腔体表面直接键合；反馈电阻(Rfb )、反馈电容(Cfb )、反馈电感(Lfb )、栅极馈电电阻(Rl )、栅极退稱电容、漏极馈电电感(Lc),漏极馈电退耦电容均使用导电胶与微波PCB (5...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟名庆，
申请(专利权)人：成都玖信科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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