波導輸入輸出式微帶放大器的製作方法

2023-07-02 12:07:16

專利名稱：波導輸入輸出式微帶放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種非互易波導傳輸器件。
現有的波導微帶放大器由輸入波導-同軸-微帶轉換器、微帶放大電路、輸出微帶-同軸-波導轉換器、放大器電源供電電路及屏蔽盒組成。放大器電路採用固定級數的整體設計，其中匹配電路為整體式電路，微帶採用五層結構，電路中接地以螺釘接地方式。其缺陷電路不易調試，放大器級數不能增加或減少，接地為軟接觸，接地效果欠佳，散熱性能差，長期工作後器件性能易退化，功率大幅度下跌。
本發明的目的在於提供一種功率穩定、調試方便的波導輸入輸出式微帶放大器。放大器電路採用多個分立式的方形金屬小島匹配電路，微帶採用七層結構，用導體柱接地從而提高了微帶放大器的可靠性。
圖面說明

圖1為本波導輸入輸出式微帶放大器結構示意圖。
圖2為波導輸入輸出式微帶放大器左側視圖，即輸入端視圖。
圖3為波導輸入輸出式微帶放大器右側視圖，即輸出端視圖。
圖4為微帶放大器電路結構框圖。
圖5為波導輸入輸出式微帶放大器的等效電路圖。
圖6為單級放大電路A1n微帶電路布置圖。
圖7為輸出微波信號監視電路的微帶電路布置圖。
圖8為輸入波導-同軸-微帶轉換器和輸出微帶-同軸-波導轉換器的剖視圖。
圖9為輸入波導-同軸-微帶轉換器和輸出微帶-同軸-波導轉換器的俯視圖。
圖10為複合微帶結構示意圖。
圖11為屏蔽盒結構的示意圖。
以下結合圖面說明，詳細描述本發明的具體內容。
本發明波導輸入輸出式微帶放大器包括輸入波導-同軸-微帶轉換器1、微帶放大電路2、輸出微帶-同軸-波導轉換器3、放大器電源電路4以及屏蔽盒5。其特徵是微帶放大電路2由多個單級放大電路A1n、級間耦合電容A2n和一個輸出微波信號監視電路A3級聯而成，其中單級微帶放大電路A1n由場效應管A1n.1、輸入輸出匹配電路A1n.2和A1n.3、輸入輸出微帶線A1n.4和A1n.5、柵漏偏置線A1n.6和A1n.12、柵極偏置電路中的防振微帶電阻A1n.7、微帶電容A1n.8、接地導體柱A1n.9、柵壓引線通孔A1n.11、漏極偏置電路中高頻旁路微帶電容A1n.13、接地導體柱A1n.14、漏壓引線通孔A1n.16構成，場效應管A1n.1通過兩導體柱或螺釘A1n.17接地、匹配電路A1n.2和A1n.3均由位於輸入輸出微帶線及場效應管A1n.1柵極和漏極附近的方形金屬小島構成，柵漏電壓以絕緣細導線A1n.10和A1n.15穿過孔A1n.11和A1n.16分別加至柵漏偏置線的高阻線與扇形低阻線的交接處，接地導體柱用細銅棒從微帶基片上穿過該基片小孔與加固接地銅板螺紋配接而成或用微帶基片與加固接地銅板壓焊時從基片小孔中壓冒出的錫柱形成;輸出微波信號監視電路A3由輸入匹配電路A3.1、微帶線A3.2和A3.3構成的耦合線、耦合臂上的檢波二極體A3.6、二極體接地電容塊A3.7及接地孔A3.8、檢波輸出線A3.4及檢波輸出線小孔A3.5、隔離臂上匹配電阻A3.9及微波短路金屬塊A3.10、濾波電感A3.13和電容A3.12及防靜電燒毀二極體的電阻A3.14組成;單級微帶放大器A1I的輸入微帶線A1I.4的輸入端與輸入波導-同軸-微帶轉換器1在I處連接，其輸出微帶線A1I.5的輸出端接耦合電容A2I，其後依次連接相同的放大電路A1n和耦合電容A2n，最後耦合電容A2n與輸出微波信號監視電路A3微帶線A3.2的輸入端連接，輸出微波信號監視電路A3的一個直流檢波輸出端VDC與通信機中的告警電路連接，另一個輸出微波信號微帶線的輸出端與輸出-同軸-波導轉換器3在0處連接。
放大器中的微帶是一種由微帶導帶電路鍍金層AD1、導帶電路銅層AD2、介質填充層AD3、原始微帶敷銅接地薄層AD4、接地鍍金層AD5、接地錫焊層AD6、加固接地銅板層AD7構成的複合微帶，該微帶是由鍍金後的微帶片與加固接地銅板壓焊而成。
金屬屏蔽盒中間一層金屬隔離層分別和上蓋板51及下蓋板52，使其分為上下二個空間Ⅰ和Ⅱ，如圖11所示，微帶放大電路布置在上半空間Ⅰ內，輸入波導-同軸-微帶轉換器布置在屏蔽盒的左部，輸出微帶-同軸-波導轉換器布置在屏蔽盒的右部，電源電路布置在下半空間Ⅱ內。為避免上蓋板對微波電路的影響，在上蓋板下方貼上一層吸收材料53。電源插座41和外電源連接。
輸入波導-同軸-微帶轉換器1為由一段終端短路輸入端開口的矩形波導管11，一根上端在Ⅰ處與微帶放大器A1I的輸入微帶線連接、下端較粗圓柱體伸入波導中、其間以圓柱形聚四氟乙烯絕緣環13支撐的T形圓柱形金屬棒12構成的轉換裝置。輸出微帶-同軸-波導轉換器3與輸入轉換器1具有相同的結構。
同現有的技術比較，本方案具有以下優點
1.本微帶放大器的級數A1n根據放大器最大增益設計，放大器具體工作級數A1n可根據所需放大器的具體增益自由選定。不同輸出功率和不同級數的放大器可共用一個微帶放大器實現。而現有微帶放大器其級數是固定的。
2.微帶線兩側設有多個分立式方形金屬小島，從中選出若干個小島形成微帶放大器的最佳匹配電路。現有技術中的匹配電路為整體式電路，不可能達到最佳匹配狀態。
3.本微帶放大器中的微帶採用七層結構，是在現有的五層結構的微帶接地金屬層表面上焊上一層錫後與一定厚度銅板進行面焊接，這樣解決了微帶電路面接地問題。此外，接地導體柱用細銅棒從微帶基片上方穿過微帶基片中小孔與加固接地銅板螺紋配接而成或用微帶基片與加固接地銅板壓焊時從基片小孔中壓冒出的錫柱形成，這樣接地可靠。
4.本波導輸入輸出式微帶放大器輸出功率穩定，現有技術一般輸出功率下降10～40%。
實施例微波發信機中用的波導輸入輸出式微帶放大器採用本方案製作工作帶寬為8.2～8.5GHz，輸出功率為200mw或500mw，增益分別為21db和25db的微波功率放大器，級聯放大器採用四級;耦合電容採用20PF;放大器中的微帶電路採用七層結構，第一層為導帶電路鍍金層，第二層為導帶電路銅層，第三層為介質層，第四層為原始接地銅層，第五層為鍍金接地層，第六層為錫焊層，第七層為加固接地銅板;在管子的輸入微帶線兩側各布置21個金屬小島，每個小島面積為1×1毫米，在輸出微帶線兩側各分布24個金屬小島，每個小島面積為1×1毫米，作調試匹配電路時用，使用小島的個數在調試中根據場效應管的參數確定，當輸出功率為200mw時，微帶放大器級數為三級，當輸出功率為500mw時，微帶放大器級數為四級。
權利要求
1.一種波導輸入輸出式微帶放大器，包括輸入波導-同軸-微帶轉換器1，微帶放大電路2，輸出微帶-同軸-波導轉換器3，放大器電源電路4以及屏蔽盒5，其特徵在於微帶放大電路2由多個單級放大電路A1n、級間耦合電容A2n和一個輸出微波信號監視電路A3級聯而成，其中單級微帶電路A1n由場效應管A1n.1、輸入輸出匹配電路A1n.2和A1n.3、輸入輸出微帶A1n.4和A1n.5、柵漏偏置線A1n.6和A1n.12、柵極偏置電路中的防振微帶電阻A1n.7、微帶電容A1n.8、接地導體柱A1n.9、柵壓引線通孔A1n.11以及漏極偏置電路中高頻旁路微帶電容A1n.13、接地導體柱A1n.14以及漏壓引線通孔A1n.16構成，場效應管A1n.1通過兩導體柱或螺釘A1n.17接地，匹配電路A1n.2和A1n.3均由位於輸入輸出微帶線及場效應管A1n.1柵極和漏極附近的方形金屬小島構成，柵漏電壓以絕緣細導線A1n.10和A1n.15穿過通孔A1n.11和A1n.16分別加至柵漏偏置線的高阻線與扇形低阻線的交接處，接地導體柱用細銅棒從微帶基片上方穿過該基片小孔與加固接地銅板螺紋配接而成，或用微帶基片與加固接地銅板壓焊時從基片小孔中壓冒出的錫柱形成；輸出微波信號監視電路A3由輸入匹配電路A3.1、微帶線A3.2和A3.3構成的耦合線、耦合臂上的檢波二極體A3.6、二極體接地電容塊A3.7及接地孔A3.8、檢波輸出線A3.4及檢波輸出線小孔A3.5、隔離臂上匹配電阻A3.9及微波短路金屬塊A3.10、濾波電感A3.13和電容A3.12及防靜電燒毀二極體的電阻A3.14組成；微帶放大器A11輸入微帶線A11.4的輸入端與輸入波導-同軸-微帶轉換器的輸出微帶線在Ⅰ處連接，其輸出端A11.5接耦合電容A21，其後依次連接相同的放大電路A1n和耦合電容A2n，最後由耦合電容A2n與輸出微波信號監視電路A3的輸入微帶線A3.2的輸入端連接，輸出微波信號監視電路A3一個直流檢波輸出端VDC與通信機中的告警電路連接，另一個輸出微波信號微帶線A3.2的輸出端與輸出微帶-同軸-波導轉換器在0處連接。
2.根據權利要求1的波導輸入輸出式微帶放大器，其特徵在於所述的微帶是一種由微帶導帶電路鍍金層AD1、導帶電路銅層AD4、介質填充層AD3、原始微帶敷銅接地薄層AD4、接地鍍金層AD5、接地錫焊層AD6及加固接地銅板層AD7構成的複合微帶，該微帶是由鍍金後的微帶片與加固接地銅板壓焊而成。
全文摘要
一種波導輸入輸出式微帶放大器，其特徵是微帶放大器的級數可自行選擇，在微帶線兩側設有多個分立式方形金屬小島作為匹配電路，電路中的微帶採用七層結構。同現有技術比較具有放大級數可調，易達到最佳匹配狀態，接地可靠，輸出功率穩定等優點。可廣泛應用於微波通信、導航、衛星地面站及雷達等系統中。
文檔編號H03F3/60GK1076814SQ92108649
公開日1993年9月29日 申請日期1992年11月28日 優先權日1992年11月28日
發明者劉興華 申請人:浙江大學