一种功率组件的制作方法

1.本实用新型涉及微波技术领域，具体涉及一种功率组件。


背景技术：

2.随着电子技术的飞速发展且随着雷达、通信、导航领域的兴起，小型化、高效率、高可靠性、高抑制度功率组件得到广泛运用，并以低电压工作、小尺寸、轻重量、长寿命、高可靠性等特点在雷达、通信、导航领域中具有非常重要的使用地位。
3.但现有技术中的功率组件通常不具备高抑制度，在复杂环境(高温、低气压)下组件高功率工作时的可靠性无法保证，且谐波比、带外抑制度、驻波抑制比、带内起伏、效率、复杂环境下高功率时可靠工作均不理想，组件体积过大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种功率组件，重点针对功率组件的效率、带内起伏、谐波比、带外抑制、功率稳定性、复杂环境(高温、低气压)下可高功率时正常工作的可靠性这些指标进行研究改建，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种功率组件，包括：
7.电源控制转换电路，所述电源控制转换电路的输入端为功率组件的外部供电端口，输出端包括低压输出端和高压输出端；
8.栅压保护电路，所述栅压保护电路的输入端与电源控制转换电路的高压输出端连接；以及
9.射频功率放大电路，所述射频功率放大电路的输入端包括电压输入端和射频信号输入端，其中电压输入端分别与电源控制转换电路的低压输出端以及栅压保护电路的输出端连接，该射频功率放大电路的输出端用于输出转化后的射频信号。
10.进一步地，所述射频功率放大电路包括由一级衰减电路、一级放大电路、一级滤波电路、二级衰减电路、限幅电路、二级滤波电路、三级衰减电路、二级放大电路、三级滤波电路、温补衰减电路、四级滤波电路、三级放大电路、一级隔离电路、四级放大电路、二级隔离电路以及五级滤波电路通过耦合电容按输入输出关系依次连接组成的射频功率放大链路。
11.进一步地，所述电源控制转换电路包括第一dc/dc转换电路、第二dc/dc转换电路以及第三dc/dc转换电路，其中第一dc/dc转换电路的输入端为功率组件的外部供电端口、输出端分别与第二dc/dc转换电路、第三dc/dc转换电路的输入端连接，所述第二dc/dc转换电路、第三dc/dc转换电路的输出端用于射频功率放大电路供压。
12.进一步地，所述栅压保护电路包括与第二dc/dc转换电路的输出端依次连接的控制电路和开关电路，所述开关电路的输出端用于射频功率放大电路供压。
13.优选地，所述电源控制转换电路、栅压保护电路以及射频放大电路中的一级放大电路和二级放大电路设置在功率组件的正面，所述射频功率放大电路中的三级放大电路和
四级放大电路设置在功率组件的背面。
14.由以上技术方案可知，本实用新型通过电源控制转换电路、栅压保护电路以及射频功率放大电路并通过合理的布局设计，减小了组件的体积，保证了功率组件的电磁兼容及抗干扰性能，且输出的功率高、低可调；射频功率放大电路采用四级功率放大电路、五级滤波电路、限幅电路并在各放大电路之间设计温补衰减和隔离电路，有效地保证了功率组件的输出功率、增益、输出端口的驻波比、谐波抑制比、带外抑制、带内起伏等性能指标，提升了整个组件在复杂环境下高功率工作时的可靠性，保证了组件输出端口抗全反射的性能，具备电学性能优良、力学上稳定性高、热学上可靠性好的优点。
附图说明
15.图1为本实用新型的整体结构示意框图；
16.图2为本实用新型的射频功率放大电路的链路示意图；
17.图3为本实用新型电源控制转换电路和栅压保护电路的连接示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本实用新型的一种优选实施方式做详细的说明。
19.如图1所示的功率组件，包括电源控制转换电路、栅压保护电路以及射频功率放大电路，所述电源控制转换电路的输入端为功率组件的外部供电端口，输出端包括低压输出端和高压输出端；所述栅压保护电路的输入端与电源控制转换电路的高压输出端连接；所述射频功率放大电路的输入端包括电压输入端和射频信号输入端，其中电压输入端分别与电源控制转换电路的低压输出端以及栅压保护电路的输出端连接，该射频功率放大电路的输出端用于输出转化后的射频信号。
20.本优选实施例所述的射频功率放大电路包括由四级放大电路、五级滤波电路、三级衰减电路、二级隔离电路及限幅电路构成。具体的，如图2所示，所述射频功率放大电路由一级衰减电路、一级放大电路、一级滤波电路、二级衰减电路、限幅电路、二级滤波电路、三级衰减电路、二级放大电路、三级滤波电路、温补衰减电路、四级滤波电路、三级放大电路、一级隔离电路、四级放大电路、二级隔离电路以及五级滤波电路通过耦合电容按输入输出关系依次连接组成的射频功率放大链路。
21.具体的，输入的射频信号通过耦合电容进入一级衰减电路进行信号衰减，从而保证输入驻波指标；经过一级衰减后的功率通过耦合电容后进入一级放大电路，经过放大后的功率通过耦合电容后进入一级滤波电路，经过滤波后的功率通过耦合电容后进入二级衰减电路，经过衰减后的功率通过耦合电容后进入限幅电路，限幅电路保证了功率组件外部射频输入信号在-9dbm至-3dbm的范围内恒定；经过限幅后的功率通过耦合电容后进入二级滤波电路，经过滤波后的功率通过耦合电容后进入三级衰减电路，经过衰减后的功率通过耦合电容后进入二级放大电路，经过放大后的功率通过耦合电容后进入三级滤波电路，经过滤波后的功率通过耦合电容后进入温补衰减电路，经过温补衰减后的功率通过耦合电容后进入四级滤波电路，经过滤波后的功率通过耦合电容后进入三级放大电路，经过放大后的功率通过耦合电容后进入一级隔离电路，经过隔离电路后的功率通过耦合电容后进入四级放大电路，经过放大后的功率通过耦合电容后进入二级隔离电路，经过再次隔离电路后
的功率通过耦合电容后进入五级滤波电路，经过五级滤波后的功率为组件的最终输出功率。
22.上述射频放大电路中：三级衰减电路和温补衰减电路保证了组件工作状态下，温度升高后的温度补偿平衡，同时保证了每级放大之间不存在深度饱和，呈线性工作状态；五级滤波电路保证了主信号近端的带外抑制不大于-90dbm；二级隔离电路保证了四级放大电路的输入输出驻波，同时保证了整个组件抗输出功率全反射的功能；其次，针对功率组件在复杂环境(譬如低气压1pa、高温)以及高功率状态下可靠工作，作如下设计设计保证：所述电源控制转换电路、栅压保护电路以及射频放大电路中的一级放大电路和二级放大电路(小信号电路)设置在功率组件的正面且电源部分和射频部分通过腔体进行隔离，所述射频功率放大电路中的三级放大电路和四级放大电路(大信号电路)设置在功率组件的背面；大功率射频链路微带线的走向在版图布局时走直线；大功率末级功率管直接钎焊到腔体内；大功率的微带板与腔体采用的安装方式同样为直接钎焊；功率管安装在腔体内，输入输出管脚比微带板高0.1-0.2mm；射频放大电路中的各部分也通过腔体隔离且保证各腔体内的增益不超过40db；高功率射频微带线背面不走电源线、不悬空；对功率组件整体能够进行热稳态仿真；极大的减小了组件的体积，同时保证了组件的电磁兼容、抗干扰性能，而且组件输出的功率高、低可调。
23.本实用新型在实际工作时，外部提供 28v电压及射频输入信号后，本功率组件即可正常工作，输出端输出射频功率信号，输出的射频功率信号及 28v电源电流均随射频输入信号的大小成正比，正常输出的射频信号为大功率的连续的波信号。此实用新型针对功率组件在复杂环境(譬如低气压1pa)高功率工作状态下，输出功率的带内起伏、谐波抑制比、带外抑制度、组件效率、驻波比、功率稳定性等这些指标进行研发，同时，针对此功率组件在使用过程中误操作现象，有一定的保护功能。
24.本优选实施例所述的一级放大电路采用型号为sbb5089z的放大器；二级放大电路采用型号为adl5545的放大器；三级放大电路采用型号为tqp9113的放大器；四级放大电路采用型号为nc4362s-2224p25的功率管；一级滤波电路、二级滤波电路、三级滤波电路、四级滤波电路均采用型号为rbm2317.5-165-6ch的介质滤波器；五级滤波电路采用型号为bpcm2317.5-165-8c的腔体滤波器；限幅电路采用型号为rlm-23-1wl 的无源限幅器；温补衰减电路采用型号为tca0602n10-j的温补衰减片；一级隔离电路采用型号为tbg102k4-65h-2300的隔离器；二级隔离电路采用型号为tbg102k4-65h-2300b的隔离器。
25.如图3所示的电源控制转换电路包括第一dc/dc转换电路、第二dc/dc转换电路以及第三dc/dc转换电路，其中第一dc/dc转换电路的输入端为功率组件的外部供电端口、输出端分别与第二dc/dc转换电路、第三dc/dc转换电路的输入端连接，所述第二dc/dc转换电路、第三dc/dc转换电路的输出端用于射频功率放大电路供压，具体的，所述第二dc/dc转换电路的输出端分别与栅压保护电路的输入端以及四级放大电路的输入端相连，所述第三dc/dc转换电路的输出端分别与一级放大电路的输出端、二级放大电路的输出端、三级放大电路的电源端相连。
26.本优选实施例所述的第一dc/dc转换电路包括型号为ltm8003的电源转换器及外围电路；第二dc/dc转换电路包括型号为lm27761的电源转换器及外围电路，第三dc/dc转换电路包括型号为mic29502的电源转换器及外围电路；外部输入电压为 28v，首先通过第一
dc/dc转换电路将外部输入的 28v电压转化为 5.3v电压输出，再分别由第二dc/dc转换电路和第三dc/dc转换电路转化成 5v电压和-2.8v电压输出。
27.如图3所示，本优选实施例所述的栅压保护电路包括与第二dc/dc转换电路的输出端依次连接的控制电路和开关电路，所述开关电路的输出端用于射频功率放大电路供压，具体的，所述开关电路的输入端还与功率组件外部 28v电压供电端口相连、输出端与射频功率放大电路中四级放大电路的输出端相连；外部输入的 28v电压也进入栅压保护电路，栅压保护电路输出的 28v电压为射频功率放大电路中四级放大电路提供漏压，达到的目的是当-2.8v电压未加上时，栅压保护电路无 28v电压输出，反之，当-5v电压加上时，栅压保护电路才有 28v电压输出，从而保护射频功率放大电路中的四级放大电路。具体的，所述控制电路包括型号为mmbt3904lt1g的三极管及外围电路；开关电路包括型号为irf4905s的mos管及外围电路。
28.以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。