一种Ku波段的小型化低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种Ku波段的小型化低噪声放大器，包括：级联的第一级放大电路、第二级放大电路，以及分别对所述第一级放大电路与第二级放大电路进行偏置的偏置电路，所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间设置有级间低通滤波器，所述第二级放大电路输出端设置有输出低通滤波器。本发明专利技术的两级级联放大器的噪声仅增加0.15dB，增益几乎是原始增益的两倍，增益平坦度小于0.65dB，输入输出匹配良好。输入输出匹配良好。输入输出匹配良好。

【技术实现步骤摘要】
一种Ku波段的小型化低噪声放大器


[0001]本专利技术涉及信号收发
，具体涉及一种Ku波段的小型化低噪声放大 器。

技术介绍

[0002]随着通讯技术的快速发展，技术手段的提高，对通讯设备的集成化、系统化、 小型化要求越来越高。低噪声放大器(LNA)广泛应用于雷达、通信及卫星接收 设备中，是微波接收系统中的重要组成部分。它位于接收机的最前端，要求有小 的噪声系数和一定的增益。在LNA的设计中，不但要考虑放大器的稳定性、低 噪声系数，也要兼顾增益和幅频特性，是比较难于准确设计的部件。
[0003]本文基于微系统设计原则建立的整体集成小型化低噪声放大器，采用了塑封 的放大管芯和易于加工的软基片，在合理选择匹配结构的基础上，加入了低通滤 波器用来抑制带外干扰，并对各种指标进行优化设计，成本低且性能稳定可靠。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种Ku波段的小型化低噪声放大器，适用于Ku波 段卫星通信接收通道。小型化低噪声放大器基于微系统设计原则建立，采用两级 异质结FET管级联结构，在合理选择匹配结构的基础上加入低通滤波器用来抑 制带外干扰。对匹配电路进行优化设计，结果表明，该产品在工作频段12GHz 至13GHz范围内，噪声系数小于1.55dB，增益大于24dB，输入、输出匹配良好。
[0005]一种Ku波段的小型化低噪声放大器，包括：级联的第一级放大电路、第二 级放大电路，以及分别对所述第一级放大电路与第二级放大电路进行偏置的偏置 电路，所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间设置有级间低通滤波器， 所述第二级放大电路输出端设置有输出低通滤波器。
[0006]进一步地，所述偏置电路采用双电源供电，即晶体管的栅极负电压和漏极正 电压分别由负电源和正电源提供，包括三极管Q2、第一电源SCR1、第二电源 SCR2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R1、电阻R5、电阻R2， 所述三极管Q2的基极通过电阻R3与第一电源SCR1的正极连接，三极管Q2 的基极还通过电阻R4与第二电源SCR2的正极连接，所述三极管Q2的集电极 通过电阻R6与第一电源SCR1的负极连接，所述三极管Q2的集电极还通过依 次串联的电阻R7、电阻R1连接至第一级放大电路输入端，形成负偏置，所述三 极管Q2的发射极通过依次串联的电阻R5、电阻R2连接至第一级放大电路输出 端，形成正偏置，所述第一电源SCR1的正极与电阻R3的公共点连接到地，所 述第二电源SCR2的负极连接到地。所述电阻R7、电阻R1的公共点通过电容 C5连接到地，所述电阻R5、电阻R2的公共点通过电容C6连接到地。
[0007]进一步地，所述在偏置电路的三极管Q2集电极、发射极上分别采用高阻线 和扇形开路微带线形成第一扼流电路、第一馈电电路，所述第一扼流电路用来扼 制隔离交变电流，以阻止高频信号对直流电路的影响，所述第一扼流电路包括； 包括扇形微带线TL1、T型
微带线TL2、微带传输线TL3、组合传输结构TL4， 所述T型微带线TL2的1、2两端分别连接扇形微带线TL1、组合传输结构TL4 的一端，所所述T型微带线TL2的3端连接微带传输线TL3的一端。
[0008]进一步地，所述组合传输结构TL4包括弧形微带线TL401、中部微带传输 线LT402、弧形微带线LT403，弧形微带线LT401的两端分别与T型微带线LT2 的2端、中部微带传输线LT402的一端连接，弧形微带线LT403的两端分别与 中部微带传输线LT402的另一端、T型微带线LT5的3端连接。
[0009]进一步地，所述第一级放大电路采用异质结FET管NB1，所述异质结FET 管NB1的栅极、漏极分别连接有第一输入匹配电路、第一输出匹配电路，所述 第一输出匹配电路与所述第一输入匹配电路的电路结构相同。
[0010]进一步地，所述第一扼流电路通过微带传输线TL3连接偏置电路、第一扼 流电路通过第一输入匹配电路连接异质结FET管NB1的栅极。
[0011]进一步地，所述第一输入匹配电路包括与异质结FET管NB1的栅极依次串 联的微带传输线TL8、微带传输线TL7、T型微带线TL5、微带传输线TL6、以 及微带传输线TL7与微带传输线TL8之间并联连接的一段短截线TL9，所述T 型微带线TL5的3端连接组合传输结构TL4的另一端，在所述并联连接处连接 有用于防止阻抗大的跳变的T型微带线TL10。
[0012]进一步地，所述异质结FET管NB1的源级连接到地。
[0013]进一步地，所述第二级放大电路采用异质结FET管NB1，所述异质结FET 管NB1的栅极、漏极分别连接有第二输入匹配电路、第二输出匹配电路，所述 第二输入匹配电路、第二输出匹配电路分别与第一输入匹配电路、第一输出匹配 电路的电路结构相同。
[0014]进一步地，所述第二级放大电路输入端通过第一Γ型匹配电路连接至级间低 通滤波器，第二级放大电路输出端通过第二Γ型匹配电路连接至输出低通滤波器。
[0015]进一步地，所述级间低通滤波器以及输出低通滤波器，采用树桩型结构，包 括多段高阻抗微带线、多段低阻抗微带线以及多个匹配块；其中，高阻抗微带线 作为感性电路以串联形式连接电路中；低阻抗微带线作为容性电路以并联形式连 接电路中；高阻抗微带线与低阻抗微带线交替连接；匹配块形成在高阻抗微带线 与低阻抗微带线连接处。
[0016]进一步地，所述第二级放大电路的偏置电路、第二扼流电路、第二馈电电路 分别与第一级放大电路的偏置电路、第一扼流电路、第一馈电电路的电路结构相 同。
[0017]进一步地，所述低噪声放大器的输入形式为同轴探针垂直输入。
[0018]进一步地，所述馈电电路包括两条相互垂直的高阻抗微带线，所述垂直的交 点处设置有扇形开路支节。
[0019]所述Ku波段小型化低噪声放大器因为偏置电路是并联在LNA的传输线上， 必然对信号传输造成影响，因此在靠近传输线的位置需要加入扼流电路，通常由 一条四分之一波长传输线和一个分布式的扇形电容构成，来阻止高频信号对直流 电路的影响，防止其进入直流电路中，从而影响电路的性能。
[0020]Ku波段小型化低噪声放大器的电源是通过每一级放大电路的输出端口的微 带线馈入的，因此与扼流电路类似，也需要设计高阻抗线和扇形电容的组合来防 止微波信号串入电源线，该种结构对主路信号的传输影响是相当小的。
[0021]专利技术具有的有益效果：
[0022]1、设计时，输入输出和两级之间采用叉指电容隔离直流；在直流偏置电路 中采用高阻线和扇形开路微带线形成一个扼流电路用来扼制隔离交变电流，以阻 止高频信号对直流电路的影响；并用负反馈的方法来增加放大器的稳定性；
[0023]2、结果表明，与单级放大器相比，两级级联放大器的噪声仅增加0.15dB， 增益几乎是原始增益的两倍，增益平坦度小于0.65dB，输入输出匹配良好。因 此，总体性能满足要求。
附图说明
[0024本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ku波段的小型化低噪声放大器，其特征在于，包括：级联的第一级放大电路、第二级放大电路，以及分别对所述第一级放大电路与第二级放大电路进行偏置的偏置电路，所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间设置有级间低通滤波器，所述第二级放大电路输出端设置有输出低通滤波器。2.根据权利要求1所述的一种Ku波段的小型化低噪声放大器，其特征在于，所述偏置电路采用双电源供电，包括三极管Q2、第一电源SCR1、第二电源SCR2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R1、电阻R5、电阻R2，所述三极管Q2的基极通过电阻R3与第一电源SCR1的正极连接，三极管Q2的基极还通过电阻R4与第二电源SCR2的正极连接，所述三极管Q2的集电极通过电阻R6与第一电源SCR1的负极连接，所述三极管Q2的集电极还通过依次串联的电阻R7、电阻R1连接至第一级放大电路输入端，所述三极管Q2的发射极通过依次串联的电阻R5、电阻R2连接至第一级放大电路输出端，所述第一电源SCR1的正极与电阻R3的公共点连接到地，所述第二电源SCR2的负极连接到地。3.根据权利要求2所述的一种Ku波段的小型化低噪声放大器，其特征在于，所述在偏置电路的三极管Q2集电极、发射极上分别采用高阻线和扇形开路微带线形成第一扼流电路、第一馈电电路，所述第一扼流电路与第一馈电电路的电路结构相同，所述第一扼流电路包括；包括扇形微带线TL1、T型微带线TL2、微带传输线TL3、组合传输结构TL4，所述T型微带线TL2的1、2两端分别连接扇形微带线TL1、组合传输结构TL4的一端，所述T型微带线TL2的3端连接微带传输线TL3的一端，所述微带传输线TL3的另一端连接电阻R1的一端。4.根据权利要求3所述的一种Ku波段的小型化低噪声放大器，其特征在于，所述组合传输结构TL4包括弧形微带线TL401、中部微带传输线LT402、弧形微带线LT403，弧形微带线LT401的两端分别与T型微带线LT2的2端、中部微带传输线LT402的一端连接，弧形微带线LT403的两端分别与中部微带传输线LT402...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈自然，黄智，张萌，李烁星，
申请(专利权)人：航天科工通信技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：