可調增益的低噪聲平衡放大器的製作方法

2023-06-04 03:42:16 1

專利名稱：可調增益的低噪聲平衡放大器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及低噪聲放大器技術領域，尤其涉及一種可調增益的低噪聲平衡放大器。
背景技術：
低噪聲放大器是無線通信系統中的重要組成部分，其主要應用於無線通信系統的接收機的射頻前端，衛星接收系統等。通常用的低噪聲的平衡放大器具兩個放大器，且在系統的在輸入和輸出埠有90度耦合器，兩個放大器在1個倍頻程或者更大的寬帶內提供良好的輸入和輸出駐波匹配。而具有正常工作模式和旁路工作模式兩種功能的平衡低噪聲放大器，在低噪放斷電條件下，放大器的切換到旁路狀態，在塔放和雙工器中有廣泛用途。但是，在低噪聲放大器產品批量的過程中，由於晶片的離散性以及外圍電路的離散性，可能導致放大器增益的離散性，變化幅度達到ldB。為了克服以上增益的變化，傳統的處理方法有兩種一是在射頻放大電路中串聯一個π衰減器，批量生產中調節π衰的值，從而達到增益調節的目的，但這種方法生產效率低，在調試過程中耗費大量的人力和物力，在增益精度要求高的電路(例如30士0. 2dB)， π衰減器電阻往往需要多次更換才能達到預期的增益，且手工焊接與貼片的焊接差別較大，影響美觀程度，容易使器件靜電擊穿；二是在射頻放大電路中加入可調的衰減電路，但這種方法引入的插入損耗大，約1. 5dB，可調衰減器成本較高，在調節的過程中往往還會影響輸入或者輸出埠的駐波，且平衡放大電路需要兩路完全對稱的放大支路，傳統的增益調節只可以在單個支路中調節增益，不適合在平衡放大器中使用。綜上可知，現有的低噪聲平衡放大器的增益調節技術，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，有必要加以改進。

實用新型內容針對上述的缺陷，本實用新型的目的在於提供一種可調增益的低噪聲平衡放大器，調節簡單方便且成本低廉。為了實現上述目的，本實用新型提供一種可調增益的低噪聲平衡放大器，至少包括用於將射頻信號耦合為兩路信號的第一平衡電橋；用於將所述兩路信號進行放大的放大電路，連接於所述第一平衡電橋；用於調節所述平衡放大器增益的偏置電路，連接於所述放大電路；用於將兩路放大後的信號耦合為一路信號的第二平衡電橋，連接於所述放大電路。根據本實用新型的可調增益的低噪聲平衡放大器，所述第一平衡電橋具有一輸入埠、一隔離埠和兩個輸出埠，所述隔離埠連接匹配負載或旁路。根據本實用新型的可調增益的低噪聲平衡放大器，所述第二平衡電橋具有兩個輸入埠、一隔離埠和一輸出埠，所述隔離埠連接匹配負載。根據本實用新型的可調增益的低噪聲平衡放大器，所述放大電路包括第一放大支路和第二放大支路，所述第一放大支路包括第一輸入匹配電路、第一放大器和第一輸出匹配電路；所述第二放大支路包括第二輸入匹配電路、第二放大器和第二輸出匹配電路；所述第一輸入匹配電路和第二輸入匹配電路分別連接所述第一平衡電橋的兩個輸出埠，所述第一輸出匹配電路和第二輸出匹配電路分別連接所述第二平衡電橋的兩個輸入埠，所述偏置電路連接所述第一放大器和第二放大器。根據本實用新型的可調增益的低噪聲平衡放大器，所述第一平衡電橋和第二平衡電橋是固有插損為3dB的平衡電橋。本實用新型通過第一平衡電橋將信號耦合為兩路信號，耦合後的信號在放大電路中得到放大，優選的，放大電路外連接有偏置電路，只需調節偏置電路中的電位器使其可調節放大電路的增益，放大後的信號經第二平衡電橋耦合後輸出。更好的，在調節過程中輸入駐波和噪聲係數均沒有很大的變化，也不會對低噪聲放大器其他參數產生影響，且調節簡單，成本低廉。

圖1是本實用新型的可調增益的低噪聲平衡放大器的結構示意圖；圖2是本實用新型的放大器的結構示意圖；圖3是本實用新型的可調增益的低噪聲平衡放大器的電路結構圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。參見圖1，本實用新型提供了一種可調增益的低噪聲平衡放大器100，該放大器 100至少包括第一平衡電橋10，其內部設有90度耦合器，用於將射頻信號耦合為相位差為90度的兩路信號。在一實施例中，第一平衡電橋10具有四個埠 一輸入埠 11、一隔離埠 12和兩個輸出埠 13和14，其中，輸入埠 11用於接收射頻信號，隔離埠 12連接第一匹配負載R1，也可以連接其它旁路電路，輸出埠 13和14用於將兩路信號輸出。放大電路20，用於將前述的兩路信號進行放大，其包括兩個放大支路，第一放大支路包括依次連接的第一輸入匹配電路、第一放大器Ql和第一輸出匹配電路，第二放大支路包括依次連接的第二輸入匹配電路、第二放大器Q2和第二輸出匹配電路。其中，Ql和Q2均為低噪聲放大器，第一輸入匹配電路和第二輸入匹配電路分別連接第一平衡電橋10的輸出埠 13和14，第一輸出匹配電路和第二輸出匹配電路分別連接第二平衡電橋30的輸入埠 32和31。第二平衡電橋30，其內部也設有90度耦合器，用於將放大後的兩路信號耦合為一路信號後輸出。該第二平衡電橋30也包括四個埠 兩個輸入埠 31和32、一輸出埠 33和一隔離埠 34，隔離埠 34連接第二匹配負載R2，用於信號隔離。[0024]偏置電路40，連接於放大電路20的兩個放大器Ql和Q2，用於調節平衡放大器100 的增益。結合圖2，偏置電路40連接放大器01 的偏置電壓1腳，通過調節其偏置電壓即可同步調節放大器Ql和Q2的增益，進而控制平衡放大器100的增益。參見圖2所示的放大器的結構示意圖，由於第一放大支路和第二放大支路為對稱結構，在此僅以第一放大支路為例加以說明。第一放大器Ql的1腳連接偏電路40，用於獲取偏置電壓，其2腳連接第一輸入匹配電路，4腳接地，7腳連接第一輸出匹配電路。信號通過第一輸入匹配電路輸入後，經由放大器Ql放大，再由7腳輸出至第一輸出匹配電路，通過對偏置電路40的調節，即可改變放大器Ql的偏置電壓，藉此調節其放大增益。需要說明的是，放大器Ql和Q2共用一個偏置電路40，因此，其偏置電壓的調節是同步的，進而使兩種信號的放大增益的調節也完全同步。圖3是本實用新型一具體實施例的電路圖，該實施例中，為使放大器Ql和Q2正常工作，需滿足以下條件1)單支路偏置埠直流電阻約為600-700Ω ；2)單支路的工作電流最小為60mA，最大為110mA。第一平衡電橋10和第二平衡電橋30均是固有插損為3dB的平衡電橋。具體的信號傳輸過程如下射頻信號經第一平衡電橋10輸出後，兩路信號分別進入由C4與Ll組成的第一輸入匹配電路以及由Cll與L2組成的第二輸入匹配電路，然後進入放大器Ql和Q2中，經過放大後分別進入由L3和C7組成的第一輸出匹配電路以及由L4 和C14組成的第二輸出匹配電路。電阻R6和R7為放大器Ql和Q2提供偏置電壓，偏置電路40具體由R2、R3、R4、 R5分壓來實現，分壓須滿足以下兩點一是可調電位器R4可以調節輸出偏壓的變化，二是偏壓變化範圍為0. 44 0. 51V。偏壓輸出分成兩路相同的偏壓信號，分別進入磁珠L5和 L6，磁珠對射頻信號開路，具有很好的隔離射頻信號的作用，藉此可以減小兩放大支路之間的射頻信號串擾。同時，為了保證電路的平衡式放大，兩放大支路的偏置電壓必須一致，即偏置和分壓電路也必對稱，其中，電容Cl和C2，C8和C9，為偏置電路40的濾波電容，可以減小雜波對偏置電壓的幹擾。優選的，在本實例中，在電阻R3兩端並聯一個可調電位器R4，例如尺寸為4mm的 SMD貼片電位器，電阻總值為500Ω，其佔用空間小，轉動R4上的旋鈕就可以改變電位器的電阻值，從而調整偏置電壓，進而達到調整增益的作用，且本實施例的平衡低噪聲放大器 100的增益可調範圍是1. 3dB。更好的，電位器R4和電阻R3並聯，具有較高的可靠性，即使調節電位器R4失效，電位器R4開路或者短路，放大器100同樣可以正常工作。與傳統π 型電阻衰減器相比，本實施例生產效率高，不需為調整增益更換器件，因此無調試焊點，PCB 外觀美觀，且調節靈活性強，增益可連續變化。本實施例中的可調增益的平衡放大器100的測試結果如下表所示
權利要求1.一種可調增益的低噪聲平衡放大器，其特徵在於，至少包括用於將射頻信號耦合為兩路信號的第一平衡電橋；用於將所述兩路信號進行放大的放大電路，連接於所述第一平衡電橋；用於調節所述平衡放大器增益的偏置電路，連接於所述放大電路；用於將兩路放大後的信號耦合為一路信號的第二平衡電橋，連接於所述放大電路。
2.根據權利要求1所述的可調增益的低噪聲平衡放大器，其特徵在於，所述第一平衡電橋具有一輸入埠、一隔離埠和兩個輸出埠，所述隔離埠連接匹配負載或旁路。
3.根據權利要求2所述的可調增益的低噪聲平衡放大器，其特徵在於，所述第二平衡電橋具有兩個輸入埠、一隔離埠和一輸出埠，所述隔離埠連接匹配負載。
4.根據權利要求3所述的可調增益的低噪聲平衡放大器，其特徵在於，所述放大電路包括第一放大支路和第二放大支路，所述第一放大支路包括第一輸入匹配電路、第一放大器和第一輸出匹配電路；所述第二放大支路包括第二輸入匹配電路、第二放大器和第二輸出匹配電路；所述第一輸入匹配電路和第二輸入匹配電路分別連接所述第一平衡電橋的兩個輸出埠，所述第一輸出匹配電路和第二輸出匹配電路分別連接所述第二平衡電橋的兩個輸入埠，所述偏置電路連接所述第一放大器和第二放大器。
5.根據權利要求1所述的可調增益的低噪聲平衡放大器，其特徵在於，所述第一平衡電橋和第二平衡電橋是固有插損為3dB的平衡電橋。
專利摘要本實用新型公開了一種可調增益的低噪聲平衡放大器，其至少包括用於將射頻信號耦合為兩路信號的第一平衡電橋；用於將所述兩路信號進行放大的放大電路，連接於所述第一平衡電橋；用於調節所述平衡放大器增益的偏置電路，連接於所述放大電路；用於將兩路放大後的信號耦合為一路信號的第二平衡電橋，連接於所述放大電路。藉此，本實用新型通過偏置電路調節放大電路的偏置電壓進而調節整個電路的增益，其不會影響輸入駐波與噪聲係數，且調節靈活性強，增益可連續變化。
文檔編號H03F3/189GK201985819SQ201120095659
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月2日 優先權日2011年4月2日
發明者周興利 申請人:摩比天線技術(深圳)有限公司