一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊的製作方法

2023-10-27 05:32:47

一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊的製作方法
【專利摘要】一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，採用分腔、收腔結構及隔牆實現，並且在兩級數控衰減器中加入適當增益的線性放大器，大大的改善了放大衰減模塊的動態範圍。射頻鏈路採用多晶片級聯，合理分配鏈路增益，結構上通過分腔、收腔處理，保證射頻鏈路的電磁兼容性能。本發明解決了傳統Ka頻段放大衰減模塊動態範圍小的問題，本發明模塊工作頻段寬達20-30GHz、動態範圍大可以達到63dB、衰減精度高達0.5dB，可以廣泛應用於測控通信系統之中。
【專利說明】一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，採用分腔、收腔結構及微波單片實現，屬於射頻信號控制領域。
【背景技術】
[0002]國內外廠商在數控衰減領域做了很多工作。在較低頻段(Ku頻段以下)，國內外很多廠商如AD公司、Hittite公司、中電13所、中電55所等均有多款產品；而在Ka頻段，由於頻段較高，相關產品很少，且其器件的動態範圍較窄，均小於等於31dB。
[0003]傳統的放大衰減模塊採用兩級數控衰減器級聯的方式實現，但由於其隔離度不夠，導致無法實現較大的動態範圍，且受到腔體的影響導致衰減精度較差。

【發明內容】

[0004]本發明的技術解決問題是:克服傳統Ka頻段放大衰減模塊動態範圍小的不足，提出一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，採用分腔、收腔結構及隔牆實現，並且在兩級數控衰減器中加入適當增益的線性放大器，大大的改善了放大衰減模塊的動態範圍，實現Ka頻段寬頻帶大動態高精度放大衰減模塊，該模塊工作頻段寬(20-30GHZ)、動態範圍大(可以達到63dB)、衰減精度高(0.5dB)，可以廣泛應用於測控通信系統之中。
[0005]本發明的技術解決方案是:一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，包括上表面(101)、下表面(102)、左表面(103)，右表面(104)，前表面(105)和後表面(106)，前表面(105)、後表面(106)和下表面(102)為完整光滑表面，左表面(103)和右表面(104)正中間位置各設置一個直徑為1.8mm通孔，上表面(101)沿與通孔平行方向的中心線設置直線槽，槽深4mm，與左表面(103)、右表面(104)的通孔相連，上表面(101)的直線槽中依次設置空腔深度與直線槽深度相同的第一矩形空腔(2)、第二矩形空腔(3)、第三矩形空腔(4)、第四矩形空腔(5)、第五矩形空腔(6)和第六矩形空腔(7)，第一矩形空腔(2)、第三矩形空腔(4)和第五矩形空腔(6)結構相同且尺寸均為7mmX8mm，第二矩形空腔(3)、第四矩形空腔(5)和第六矩形空腔(7)結構相同且尺寸為8mmX20mm，通孔靠近左表面(103) —側設置射頻信號輸入插座，通孔靠近右表面(104) —側設置射頻信號輸出插座，直線槽中設置連接輸入插座和輸出插座的射頻信號傳輸線，第一矩形空腔(2)中設置第一級數控衰減器連接於射頻信號傳輸線上，第二矩形空腔(3)、第四矩形空腔(5)和第六矩形空腔(7)中分別設置第一隔牆、第二隔牆和第三隔牆，第三矩形空腔(4)中設置線性放大器，第五矩形空腔
[6]中設置第二級數控衰減器，射頻信號通過靠近左表面(103)的信號輸入插座輸入到第一級數控衰減器，第一級數控衰減器將輸入的射頻信號衰減成O?31.5dB動態、0.5dB步進精度的射頻信號通過隔牆對電磁場中高次模分量的抑制後送至線性放大器，線性放大器對送來的射頻信號進行放大後經第二隔牆再次對電磁場中高次模分量的抑制後送至第二級數控衰減器，第二級數控衰減器將送來的射頻信號進行31.5?63dB動態、0.5dB步進精度衰減通過第三隔牆送至靠近右表面(104)的信號輸出插座輸出O?63dB動態範圍、0.5dB步進精度的射頻信號。
[0006]所述連接輸入插座和輸出插座的射頻信號傳輸線為rogers5880板材，板厚
0.254mm的焊接微波印製板。
[0007]所述下表面(102)的四個角各設置一個突出的用於固定螺釘的安裝孔。
[0008]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0009](I)本發明與現有放大衰減模塊相比具有工作頻帶寬、動態範圍大、衰減精度高等優點。
[0010](2)本發明Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊採用多晶片級聯，合理分配鏈路增益，結構上通過分腔、收腔處理，保證射頻鏈路的電磁兼容性能。
[0011](3)本發明實現結構簡單，易於加工，無需調試，可以實現批量化生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊底部視角立體結構圖；
[0013]圖2為本發明的Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊底部左側45度視角立體結構圖；
[0014]圖3為本發明的Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊結構剖面圖；
[0015]圖4為本發明的Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊電路原理圖；
[0016]圖5為本發明的Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊功能分布圖。
【具體實施方式】
[0017]本發明的基本思路為利用兩片Ka頻段數控衰減器級聯，並在級間加入放大器來提高射頻鏈路的動態範圍，利用三個隔牆增強晶片之間的隔離度，使足夠弱的衰減信號能夠繼續實現衰減。最終實現大動態、高精度放大衰減模塊。
[0018]本發明一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，包括上表面101、下表面102、左表面103，右表面104，前表面105和後表面106，整體結構材料為黃銅，四角用螺釘固定，整體結構尺寸為66mmX33mmX22mm(不包括四角的安裝孔)。結構前表面、後表面、下表面為完整光滑表面，在左表面、右表面正中間位置各打直徑為1.8_通孔一個，用來安裝射頻信號輸入插座和輸出插座。結構上表面開直線槽，槽深4mm,與左、右兩個側表面的通孔相連，槽中焊接微波印製板作為射頻信號傳輸線，印製板為rogers5880板材，板厚0.254mm。
[0019]本發明克服傳統Ka頻段放大衰減模塊動態範圍小的不足，提出一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，整體如圖1、圖2所示。採用分腔、收腔結構及隔牆實現，結構剖面圖如圖3所示，並且在兩級數控衰減器中加入適當增益的線性放大器，大大的改善了放大衰減模塊的動態範圍，實現Ka頻段寬頻帶大動態高精度放大衰減模塊，電路原理圖和功能分布圖如圖4、圖5所示。該模塊工作頻段寬(20-30GHZ)、動態範圍大(可以達到63dB)、衰減精度高(0.5dB)，可以廣泛應用於測控通信系統之中。
[0020]在上表面直線槽中再開六個矩形腔，腔深與槽深相同。其中，從左到右第一矩形空腔、第三矩形空腔、第五矩形空腔為一種腔，腔尺寸為7mmX8mm;第二矩形空腔、第四矩形空腔、第六矩形空腔為另一種腔，腔尺寸為8mmX20mm。
[0021]射頻信號通過左側表面射頻輸入信號插座輸入進放大衰減模塊，經微波印製板進入第一個矩形空腔，腔內為第一級數控衰減器，信號經數控衰減器實現31.5dB動態、0.5dB步進精度衰減。衰減後的信號進入第二個矩形空腔，腔內裝隔牆，實現對電磁場中高次模分量的抑制，減小相鄰兩個矩形腔(即第一、三兩個腔)信號幹擾。信號經過隔牆進入第三個矩形空腔，腔內為線性放大器，實現對信號的放大功能，放大後的信號經過第四個矩形空腔(腔內裝隔牆，與第二個矩形腔作用相同)進入第五個矩形空腔，腔內為第二級數控衰減器，信號經數控衰減器實現31.5dB動態、0.5dB步進精度衰減，該動態範圍與第一級數控衰減器動態範圍疊加，共63dB動態範圍。信號經過第六個矩形空腔(腔內裝隔牆，與第二、四矩形腔作用相同)後通過右側射頻信號輸出插座輸出，實現對輸入射頻信號63dB動態範圍、0.5dB步進精度的放大衰減控制。
[0022]本發明未詳細闡述部分屬於本領域公知技術。
【權利要求】
1.一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，其特徵在於:包括上表面(101)、下表面(102)、左表面(103)，右表面(104)，前表面(105)和後表面(106)，前表面(105)、後表面(106)和下表面(102)為完整光滑表面，左表面(103)和右表面(104)正中間位置各設置一個直徑為1.8mm通孔，上表面(101)沿與通孔平行方向的中心線設置直線槽，槽深4mm，與左表面(103)、右表面(104)的通孔相連，上表面(101)的直線槽中依次設置空腔深度與直線槽深度相同的第一矩形空腔(2)、第二矩形空腔(3)、第三矩形空腔(4)、第四矩形空腔(5)、第五矩形空腔(6)和第六矩形空腔(7)，第一矩形空腔(2)、第三矩形空腔(4)和第五矩形空腔(6)結構相同且尺寸均為7_X8mm，第二矩形空腔(3)、第四矩形空腔(5)和第六矩形空腔(7)結構相同且尺寸為8mmX 20mm，通孔靠近左表面(103) —側設置射頻信號輸入插座，通孔靠近右表面(104) —側設置射頻信號輸出插座，直線槽中設置連接輸入插座和輸出插座的射頻信號傳輸線，第一矩形空腔(2)中設置第一級數控衰減器連接於射頻信號傳輸線上，第二矩形空腔(3)、第四矩形空腔(5)和第六矩形空腔(7)中分別設置第一隔牆、第二隔牆和第三隔牆，第三矩形空腔(4)中設置線性放大器，第五矩形空腔(6)中設置第二級數控衰減器，射頻信號通過靠近左表面(103)的信號輸入插座輸入到第一級數控衰減器，第一級數控衰減器將輸入的射頻信號衰減成O~31.5dB、0.5dB步進精度的射頻信號通過隔牆對電磁場中高次模分量的抑制後送至線性放大器，線性放大器對送來的射頻信號進行放大後經第二隔牆再次對電磁場中高次模分量的抑制後送至第二級數控衰減器，第二級數控衰減器將送來的射頻信號進行31.5~63dB、0.5dB步進精度衰減通過第三隔牆送至靠近右表面(104)的信號輸出插座輸出O~63dB動態範圍、0.5dB步進精度的射頻信號。
2.根據權利要求1所述的一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，其特徵在於:所述連接輸入插座和輸出插座的射頻信號傳輸線為rogers5880板材,板厚0.254mm的焊接微波印製板。
3.根據權利要求1所述的一種Ka頻段大動態高精度放大衰減模塊，其特徵在於:所述下表面(102)的四個角各設置一個突出的用於固定螺釘的安裝孔。
【文檔編號】H03H17/00GK103956988SQ201410188610
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】才博, 王雁翔, 張廣棟, 劉德喜 申請人:北京遙測技術研究所, 航天長徵火箭技術有限公司