專利名稱：波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非互易波導(dǎo)傳輸器件。
現(xiàn)有的波導(dǎo)微帶放大器由輸入波導(dǎo)——同軸——微帶轉(zhuǎn)換器、微帶放大電路、輸出微帶——同軸——波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器、放大器電源供電電路及屏蔽盒組成。放大器電路采用固定級(jí)數(shù)的整體設(shè)計(jì)，其中匹配電路為整體式電路，微帶采用五層結(jié)構(gòu)，電路中接地以螺釘接地方式。其缺陷電路不易調(diào)試，放大器級(jí)數(shù)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(zhǎng)期工作后器件性能易退化，功率大幅度下跌。
本設(shè)計(jì)的目的在于提供一種功率穩(wěn)定、調(diào)試方便的波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器。放大器電路采用多個(gè)分立式的方形金屬小島匹配電路，微帶采用七層結(jié)構(gòu)，用導(dǎo)體柱接地從而提高了微帶放大器的可靠性。
以下結(jié)合圖面說(shuō)明，詳細(xì)描述本設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。
本設(shè)計(jì)波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器包括輸入波導(dǎo)——同軸——微帶轉(zhuǎn)換器1、微帶放大電路2、輸出微帶——同軸——波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器3、放大器電源電路4以及屏蔽盒5。其特征是微帶放大電路2由多個(gè)單級(jí)放大電路A1n、級(jí)間耦合電容A2n和一個(gè)輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路A3級(jí)聯(lián)而成，其中單級(jí)微帶放大電路A1n由場(chǎng)效應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)體柱A1n.14、漏壓引線通孔A1n.16構(gòu)成，場(chǎng)效應(yīng)管A1n.1通過(guò)兩導(dǎo)體柱或螺釘A1n.17接地、匹配電路A1n.2和A1n.3均由位于輸入輸出微帶線及場(chǎng)效應(yīng)管A1n.1柵極和漏極附近的方形金屬小島構(gòu)成，柵漏電壓以絕緣細(xì)導(dǎo)線A1n.10和A1n.15穿過(guò)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(dǎo)體柱用細(xì)銅棒從微帶基片上穿過(guò)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(shí)從基片小孔中壓冒出的錫柱形成；輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路A3由輸入匹配電路A3.1、微帶線A3.2和A3.3構(gòu)成的耦合線、耦合臂上的檢波二極管A3.6、二極管接地電容塊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及防靜電燒毀二極管的電阻A3.14組成；單級(jí)微帶放大器A11的輸入微帶線A11.4的輸入端與輸入波導(dǎo)——同軸——微帶轉(zhuǎn)換器1在I處連接，其輸出微帶線A11.5的輸出端接耦合電容A21，其后依次連接相同的放大電路A1n和耦合電容A2n，最后耦合電容A2n與輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路A3微帶線A3.2的輸入端連接，輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路A3的一個(gè)直流檢波輸出端VDC與通信機(jī)中的告警電路連接，另一個(gè)輸出微波信號(hào)微帶線的輸出端與輸出——同軸——波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器3在0處連接。
放大器中的微帶是一種由微帶導(dǎo)帶電路鍍金層AD1、導(dǎo)帶電路銅層AD2、介質(zhì)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(gòu)成的復(fù)合微帶，該微帶是由鍍金后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(gè)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(nèi)，輸入波導(dǎo)——同軸——微帶轉(zhuǎn)換器布置在屏蔽盒的左部，輸出微帶——同軸——波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器布置在屏蔽盒的右部，電源電路布置在下半空間Ⅱ內(nèi)。為避免上蓋板對(duì)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(dǎo)——同軸——微帶轉(zhuǎn)換器1為由一段終端短路輸入端開口的矩形波導(dǎo)管11，一根上端在Ⅰ處與微帶放大器A11的輸入微帶線連接、下端較粗圓柱體伸入波導(dǎo)中、其間以圓柱形聚四氟乙烯絕緣環(huán)13支撐的T形圓柱形金屬棒12構(gòu)成的轉(zhuǎn)換裝置。輸出微帶——同軸——波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器3與輸入轉(zhuǎn)換器1具有相同的結(jié)構(gòu)。
同現(xiàn)有的技術(shù)比較，本方案具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本微帶放大器的級(jí)數(shù)A1n根據(jù)放大器最大增益設(shè)計(jì)，放大器具體工作級(jí)數(shù)A1n可根據(jù)所需放大器的具體增益自由選定。不同輸出功率和不同級(jí)數(shù)的放大器可共用一個(gè)微帶放大器實(shí)現(xiàn)。而現(xiàn)有微帶放大器其級(jí)數(shù)是固定的。
2.微帶線兩側(cè)設(shè)有多個(gè)分立式方形金屬小島，從中選出若干個(gè)小島形成微帶放大器的最佳匹配電路。現(xiàn)有技術(shù)中的匹配電路為整體式電路，不可能達(dá)到最佳匹配狀態(tài)。
3.本微帶放大器中的微帶采用七層結(jié)構(gòu)，是在現(xiàn)有的五層結(jié)構(gòu)的微帶接地金屬層表面上焊上一層錫后與一定厚度銅板進(jìn)行面焊接，這樣解決了微帶電路面接地問(wèn)題。此外，接地導(dǎo)體柱用細(xì)銅棒從微帶基片上方穿過(guò)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(shí)從基片小孔中壓冒出的錫柱形成，這樣接地可靠。
4.本波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器輸出功率穩(wěn)定，現(xiàn)有技術(shù)一般輸出功率下降10～40％。
圖面說(shuō)明圖1為本波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器左側(cè)視圖，即輸入端視圖。
圖3為波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器右側(cè)視圖，即輸出端視圖。
圖4為微帶放大器電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖5為波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器的等效電路圖。
圖6為單級(jí)放大電路A1n微帶電路布置圖。
圖7為輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路的微帶電路布置圖。
圖8為輸入波導(dǎo)——同軸——微帶轉(zhuǎn)換器和輸出微帶——同軸——波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的剖視圖。
圖9為輸入波導(dǎo)——同軸——微帶轉(zhuǎn)換器和輸出微帶——同軸——波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的俯視圖。
圖10為復(fù)合微帶結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為屏蔽盒結(jié)構(gòu)的示意圖。
實(shí)施例微波發(fā)信機(jī)中用的波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器采用本方案制作工作帶寬為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(jí)聯(lián)放大器采用四級(jí)；耦合電容采用20PF；放大器中的微帶電路采用七層結(jié)構(gòu)，第一層為導(dǎo)帶電路鍍金層，第二層為導(dǎo)帶電路銅層，第三層為介質(zhì)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(cè)各布置21個(gè)金屬小島，每個(gè)小島面積為1×1毫米，在輸出微帶線兩側(cè)各分布24個(gè)金屬小島，每個(gè)小島面積為1×1毫米，作調(diào)試匹配電路時(shí)用，使用小島的個(gè)數(shù)在調(diào)試中根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)確定，當(dāng)輸出功率為200mw時(shí)，微帶放大器級(jí)數(shù)為三級(jí)，當(dāng)輸出功率為500mw時(shí)，微帶放大器級(jí)數(shù)為四級(jí)。
權(quán)利要求1.一種波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器，包括輸入波導(dǎo)-同軸-微帶轉(zhuǎn)換器1，微帶放大電路2，輸出微帶-同軸-波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器3，放大器電源電路4以及屏蔽盒5，其特征在于微帶放大電路2由多個(gè)單級(jí)放大電路A1n、級(jí)間耦合電容A2n和一個(gè)輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路A3級(jí)聯(lián)而成，其中單級(jí)微帶電路A1n由場(chǎng)效應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)體柱A1n.14以及漏壓引線通孔A1n.16構(gòu)成，場(chǎng)效應(yīng)管A1n.1通過(guò)兩導(dǎo)體柱或螺釘A1n.17接地，匹配電路A1n.2和A1n.3均由位于輸入輸出微帶線及場(chǎng)效應(yīng)管A1n.1柵極和漏極附近的方形金屬小島構(gòu)成，柵漏電壓以絕緣細(xì)導(dǎo)線A1n.10和A1n.15穿過(guò)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(dǎo)體柱用細(xì)銅棒從微帶基片上方穿過(guò)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(shí)從基片小孔中壓冒出的錫柱形成；輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路A3由輸入匹配電路A3.1、微帶線A3.2和A3.3構(gòu)成的耦合線、耦合臂上的檢波二極管A3.6、二極管接地電容塊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及防靜電燒毀二極管的電阻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(dǎo)-同軸-微帶轉(zhuǎn)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，其后依次連接相同的放大電路A1n和耦合電容A2n，最后由耦合電容A2n與輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路A3的輸入微帶線A3.2的輸入端連接，輸出微波信號(hào)監(jiān)視電路A3一個(gè)直流檢波輸出端VDC與通信機(jī)中的告警電路連接，另一個(gè)輸出微波信號(hào)微帶線A3.2的輸出端與輸出微帶-同軸-波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器在0處連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器，其特征在于所述的微帶是一種由微帶導(dǎo)帶電路鍍金層AD1、導(dǎo)帶電路銅層AD4、介質(zhì)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(gòu)成的復(fù)合微帶，該微帶是由鍍金后的微帶片與加固接地銅板壓焊而成。
專利摘要一種波導(dǎo)輸入輸出式微帶放大器，其特征是微帶放大器的級(jí)數(shù)可自行選擇，在微帶線兩側(cè)設(shè)有多個(gè)分立式方形金屬小島作為匹配電路，電路中的微帶采用七層結(jié)構(gòu)。同現(xiàn)有技術(shù)比較具有放大級(jí)數(shù)可調(diào)，易達(dá)到最佳匹配狀態(tài)，接地可靠，輸出功率穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于微波通信、導(dǎo)航、衛(wèi)星地面站及雷達(dá)等系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H03F3/189GK2163480SQ9224262
公開日1994年4月27日 申請(qǐng)日期1992年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月28日
發(fā)明者劉興華 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)