一种超宽带、宽动态范围放大器的制造方法
一种超宽带、宽动态范围放大器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种超宽带、宽动态范围放大器，由单片放大器A1、宽动态范围场效应晶体管放大器A2、增益均衡器EQ和中功率场效应管放大器A3级联组成。本实用新型使用封装的低噪声MMIC做第一放大级保证了整个放大器噪声系数指标具有良好的可生产性。第二、三放大级使用反馈放大保证了每一级在超宽带频率范围内的增益平坦度，防止了多级级联导致的动态范围损失。本实用新型的组装工艺只使用廉价的PCB烙铁焊接即可，完全不需要使用昂贵的混合微电子工艺。
【专利说明】—种超宽带、宽动态范围放大器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种放大器。
【背景技术】
[0002]超宽带、宽动态范围放大器通常需要使用混合微电子工艺来实现。其基本做法是有源元件使用未封装的裸管芯，无源电路由薄膜电路加上一些分离无源元件构成，管芯和无源电路同时安装在一块低热膨胀系数的导电金属载板上，导电金属板与管芯和无源电路的结合面是整个放大器电路的地。
[0003]在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
[0004]混合微电子工艺可以相对容易地实现超宽带、宽动态范围放大器电路，但这种工艺的高价格限制了其在价格敏感场合的应用。
[0005]首先，薄膜电路的制造成本远远超过微波PCB。
[0006]其次混合微电子工艺需要大量使用导电胶进行粘接或者使用金锡合金进行共晶焊接，导电胶和金锡合金的主体均是贵金属材料，不仅材料价格昂贵，而且需要专业设备，同时要求操作者具有非常专业的技能才能完成。
[0007]还有就是芯片元件之间的互联需要大量使用金丝或金带键合工艺，金丝或金带不仅材料价格昂贵，而且需要精密且昂贵的键合设备、同时要求操作者具有非常专业的技能才能完成键合?呆作。
`[0008]高昂的材料和人力成本使得基于混合微电子工艺实现的产品价格非常高，只能在成本要求不高的场合使用。
[0009]然而在许多对价格敏感应用场合又存在对超宽带、宽动态范围放大器的需求，要满足这些场合的应用就必须避免使用混合微电子工艺并开发价格更低的实现方法。
【发明内容】
[0010]鉴于此，本实用新型目的在于提供一种低成本的超宽带、宽动态范围放大器。
[0011]为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是，提供一种超宽带、宽动态范围放大器，由单片放大器Al、宽动态范围场效应晶体管放大器Α2、增益均衡器EQ和中功率场效应管放大器A3级联组成。
[0012]进一步地，所述宽动态范围场效应晶体管放大器Α2和中功率场效应管放大器A3均包括场效应管和PCB板，所述场效应管使用陶瓷管座和陶瓷封装顶盖封装。
[0013]进一步地，所述PCB板的正面印刷有栅极引线连接电路、漏极引线连接电路、第一源极引线连接电路、第二源极引线连接电路，PCB板的背面设置有整体敷铜层；第一源极引线连接电路、第二源极引线连接电路均设置有金属化孔，栅极引线连接电路与场效应管的栅极引线连接，漏极引线连接电路与场效应管的漏极引线连接，第一源极引线、第二源极引线与PCB板背面整体敷铜层电气连接；场效应管的栅极引线、电容、电阻、场效应管的漏极引线通过三个焊点实现电气连接。[0014]进一步地，所述PCB板对应场效应管中心位置设置有非金属化通孔。
[0015]进一步地，所述非金属化通孔的直径略大于场效应管的陶瓷封装顶盖和陶瓷管座的直径，场效应管以陶瓷封装顶盖在PCB板背面的方式嵌入非金属化通孔。
[0016]优选地，所述场效应管的栅极引线、电容、电阻、场效应管的漏极引线顺次焊接。
[0017]优选地，所述场效应管的栅极引线、电阻、电容、场效应管的漏极引线顺次焊接。
[0018]优选地，所述电容为0402封装电容。
[0019]优选地，所述电阻为0402封装电阻。
[0020]进一步地，所述电容的电容值在最低工作频率时的容抗小于电阻的电阻值。
[0021]与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点:
[0022]1、本实用新型使用封装的低噪声MMIC做第一放大级保证了整个放大器噪声系数指标具有良好的可生产性。
[0023]2、第二、三放大级使用反馈放大保证了每一级在超宽带频率范围内的增益平坦度，防止了多级级联导致的动态范围损失。
[0024]3、本实用新型的有源器件全部使用封装晶体管，降低了包装、储存及人员技能方面的特殊要求。
[0025]4、本实用新型的组装工艺只使用廉价的PCB烙铁焊接即可，完全不需要使用昂贵的混合微电子工艺。
[0026]5、本实用新型的无源器件全部使用表贴型封装元件，完全没有使用任何芯片元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型一较佳实施例的原理框图。
[0028]图2是本实用新型一较佳实施例中陶瓷封装管安装结构示正视示意图。
[0029]图3是图2的俯视图。
[0030]图4是本实用新型一较佳实施例的宽动态范围场效应晶体管和中功率场效应管反馈电路实现方式示意图。
[0031]图5是图4的俯视图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图与一个具体实施例进行说明。
[0033]参见图1至图5。本实施例所描述的一种超宽带、宽动态范围放大器，由单片放大器Al、宽动态范围场效应晶体管放大器A2、增益均衡器EQ和中功率场效应管放大器A3级联组成。单片放大器Al使用Avago公司生产的单片放大器VMMK-2303，这种单片放大器使用Avago公司独有的芯片级0402尺寸封装，其在0.5?6GHz范围内噪声系数低于2B，而且增益平坦度优于2B。宽动态范围场效应晶体管放大器A2使用宽动态范围场效应晶体管TC2381构成的宽带反馈放大器以同时满足低噪声和线性放大所构成的宽动态范围要求，这种场效应晶体管使用低寄生参数的MiCT0-X陶瓷封装，能够满足带宽要求。中功率场效应管放大器A3使用中功率场效应管TC2481构成的宽带反馈放大器以获得24dBm以上的P_l，这种场效应晶体管使用低寄生参数的MiCT0-X陶瓷封装，能够满足带宽要求。增益均衡器EQ使用桥T型电路以把整个链路的增益平坦度控制在±2B以内。
[0034]宽动态范围场效应晶体管放大器A2和中功率场效应管放大器A3均包括场效应管I和PCB板2，所述场效应管I使用陶瓷管座15和陶瓷封装顶盖14封装。需要说明的是，宽动态范围场效应晶体管放大器A2和中功率场效应管放大器A3的结构相同，但它们所用场效应管的种类不同。宽动态范围场效应晶体管放大器A2所用的场效应管为宽动态范围场效应晶体管，中功率场效应管放大器A3所用的场效应管为中功率场效应晶体管。
[0035]PCB板2的正面印刷有栅极引线连接电路21、漏极引线连接电路22、第一源极引线连接电路23a、第二源极引线连接电路23b，PCB板2的背面设置有整体敷铜层24。栅极引线连接电路21、漏极引线连接电路22、第一源极引线连接电路23a、第二源极引线连接电路23b呈十字形布置，在十字交叉点设置有非金属化通孔3。
[0036]非金属化通孔3的直径略大于场效应管I的陶瓷封装顶盖14和陶瓷管座15的直径，场效应管I以陶瓷封装顶盖14在PCB板背面的方式嵌入非金属化通孔3。
[0037]第一源极引线连接电路23a、第二源极引线连接电路23b的区域均设置有金属化孔25，第一源极引线13a、第二源极引线13b与PCB板背面整体敷铜层24电气连接。栅极引线连接电路21与场效应管的栅极引线11连接，漏极引线连接电路22与场效应管的漏极引线12连接。
[0038]场效应管的栅极引线11、电容4、电阻5、场效应管的漏极引线12通过三个焊点6实现电气连接。连接方式分以下两种情况，场效应管的栅极引线11、电容4、电阻5、场效应管的漏极引线12顺次焊接，栅极引线11与电容4之间、电容4与电阻5之间、电阻5与场效应管的漏极引线12之间分别通过焊点连接；或者场效应管的栅极引线11、电阻5、电容4、场效应管的漏极引线12顺次焊接，栅极引线11与电阻5之间、电阻5与电容4之间、电容4与场效应管的漏极引线12之间分别通过焊点连接。电容4为0402封装电容，电阻5为0402封装电阻。0402封装电容和0402封装电阻的串联组合形成反馈电路，电容4的电容值在最低工作频率时的容抗小于电阻5的电阻值。电阻5的阻值用以控制低频反馈量，最合适的电阻值需要综合考虑噪声系数、输入驻波和增益平坦度，电容4用于场效应管的栅极和漏极之间的隔直，其电容值必须足够大以保证最低工作频率时的容抗远小于电阻5的电阻值，电容4、电阻5及其回路存在的分布电感用来实现频率选择性反馈。
[0039]以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，由单片放大器Al、宽动态范围场效应晶体管放大器A2、增益均衡器EQ和中功率场效应管放大器A3级联组成；所述宽动态范围场效应晶体管放大器A2和中功率场效应管放大器A3均包括场效应管(I)和PCB板(2)，所述场效应管(I)使用陶瓷管座(15)和陶瓷封装顶盖(14)封装。
2.根据权利要求1所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述PCB板(2)的正面印刷有栅极引线连接电路(21)、漏极引线连接电路(22)、第一源极引线连接电路(23a)、第二源极引线连接电路(23b)，PCB板(2)的背面设置有整体敷铜层(24);第一源极引线连接电路(23a)、第二源极引线连接电路(23b)均设置有金属化孔(25)，栅极引线连接电路(21)与场效应管的栅极引线(11)连接，漏极引线连接电路(22)与场效应管的漏极引线(12)连接，第一源极引线(13a)、第二源极引线(13b)与PCB板背面整体敷铜层(24)电气连接；场效应管的栅极引线(11)、电容(4)、电阻(5)、场效应管的漏极引线(12)通过三个焊点(6)实现电气连接。
3.根据权利要求1所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述PCB板(2)对应场效应管中心位置设置有非金属化通孔(3 )。
4.根据权利要求3所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述非金属化通孔(3)的直径略大于场效应管(I)的陶瓷封装顶盖(14)和陶瓷管座(15)的直径，场效应管(I)以陶瓷封装顶盖(14)在PCB板背面的方式嵌入非金属化通孔(3)。
5.根据权利要求2所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述场效应管的栅极引线(11)、电容(4)、电阻(5)、场效应管的漏极引线(12)顺次焊接。
6.根据权利要求2所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述场效应管的栅极引线(11)、电阻(5)、电容(4)、场效应管的漏极引线(12)顺次焊接。
7.根据权利要求2、5或6所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述电容(4)为0402封装电容。
8.根据权利要求2、5或6所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述电阻(5)为0402封装电阻。
9.根据权利要求2、5或6所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述电容(4)的电容值在最低工作频率时的容抗小于电阻(5)的电阻值。
【文档编号】H03F1/42GK203466782SQ201320512057
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】陈家辉, 钟名庆 申请人:成都玖信科技有限公司
【专利摘要】本实用新型公开一种超宽带、宽动态范围放大器，由单片放大器A1、宽动态范围场效应晶体管放大器A2、增益均衡器EQ和中功率场效应管放大器A3级联组成。本实用新型使用封装的低噪声MMIC做第一放大级保证了整个放大器噪声系数指标具有良好的可生产性。第二、三放大级使用反馈放大保证了每一级在超宽带频率范围内的增益平坦度，防止了多级级联导致的动态范围损失。本实用新型的组装工艺只使用廉价的PCB烙铁焊接即可，完全不需要使用昂贵的混合微电子工艺。
【专利说明】—种超宽带、宽动态范围放大器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种放大器。
【背景技术】
[0002]超宽带、宽动态范围放大器通常需要使用混合微电子工艺来实现。其基本做法是有源元件使用未封装的裸管芯，无源电路由薄膜电路加上一些分离无源元件构成，管芯和无源电路同时安装在一块低热膨胀系数的导电金属载板上，导电金属板与管芯和无源电路的结合面是整个放大器电路的地。
[0003]在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
[0004]混合微电子工艺可以相对容易地实现超宽带、宽动态范围放大器电路，但这种工艺的高价格限制了其在价格敏感场合的应用。
[0005]首先，薄膜电路的制造成本远远超过微波PCB。
[0006]其次混合微电子工艺需要大量使用导电胶进行粘接或者使用金锡合金进行共晶焊接，导电胶和金锡合金的主体均是贵金属材料，不仅材料价格昂贵，而且需要专业设备，同时要求操作者具有非常专业的技能才能完成。
[0007]还有就是芯片元件之间的互联需要大量使用金丝或金带键合工艺，金丝或金带不仅材料价格昂贵，而且需要精密且昂贵的键合设备、同时要求操作者具有非常专业的技能才能完成键合?呆作。
`[0008]高昂的材料和人力成本使得基于混合微电子工艺实现的产品价格非常高，只能在成本要求不高的场合使用。
[0009]然而在许多对价格敏感应用场合又存在对超宽带、宽动态范围放大器的需求，要满足这些场合的应用就必须避免使用混合微电子工艺并开发价格更低的实现方法。
【发明内容】
[0010]鉴于此，本实用新型目的在于提供一种低成本的超宽带、宽动态范围放大器。
[0011]为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是，提供一种超宽带、宽动态范围放大器，由单片放大器Al、宽动态范围场效应晶体管放大器Α2、增益均衡器EQ和中功率场效应管放大器A3级联组成。
[0012]进一步地，所述宽动态范围场效应晶体管放大器Α2和中功率场效应管放大器A3均包括场效应管和PCB板，所述场效应管使用陶瓷管座和陶瓷封装顶盖封装。
[0013]进一步地，所述PCB板的正面印刷有栅极引线连接电路、漏极引线连接电路、第一源极引线连接电路、第二源极引线连接电路，PCB板的背面设置有整体敷铜层；第一源极引线连接电路、第二源极引线连接电路均设置有金属化孔，栅极引线连接电路与场效应管的栅极引线连接，漏极引线连接电路与场效应管的漏极引线连接，第一源极引线、第二源极引线与PCB板背面整体敷铜层电气连接；场效应管的栅极引线、电容、电阻、场效应管的漏极引线通过三个焊点实现电气连接。[0014]进一步地，所述PCB板对应场效应管中心位置设置有非金属化通孔。
[0015]进一步地，所述非金属化通孔的直径略大于场效应管的陶瓷封装顶盖和陶瓷管座的直径，场效应管以陶瓷封装顶盖在PCB板背面的方式嵌入非金属化通孔。
[0016]优选地，所述场效应管的栅极引线、电容、电阻、场效应管的漏极引线顺次焊接。
[0017]优选地，所述场效应管的栅极引线、电阻、电容、场效应管的漏极引线顺次焊接。
[0018]优选地，所述电容为0402封装电容。
[0019]优选地，所述电阻为0402封装电阻。
[0020]进一步地，所述电容的电容值在最低工作频率时的容抗小于电阻的电阻值。
[0021]与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点:
[0022]1、本实用新型使用封装的低噪声MMIC做第一放大级保证了整个放大器噪声系数指标具有良好的可生产性。
[0023]2、第二、三放大级使用反馈放大保证了每一级在超宽带频率范围内的增益平坦度，防止了多级级联导致的动态范围损失。
[0024]3、本实用新型的有源器件全部使用封装晶体管，降低了包装、储存及人员技能方面的特殊要求。
[0025]4、本实用新型的组装工艺只使用廉价的PCB烙铁焊接即可，完全不需要使用昂贵的混合微电子工艺。
[0026]5、本实用新型的无源器件全部使用表贴型封装元件，完全没有使用任何芯片元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型一较佳实施例的原理框图。
[0028]图2是本实用新型一较佳实施例中陶瓷封装管安装结构示正视示意图。
[0029]图3是图2的俯视图。
[0030]图4是本实用新型一较佳实施例的宽动态范围场效应晶体管和中功率场效应管反馈电路实现方式示意图。
[0031]图5是图4的俯视图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图与一个具体实施例进行说明。
[0033]参见图1至图5。本实施例所描述的一种超宽带、宽动态范围放大器，由单片放大器Al、宽动态范围场效应晶体管放大器A2、增益均衡器EQ和中功率场效应管放大器A3级联组成。单片放大器Al使用Avago公司生产的单片放大器VMMK-2303，这种单片放大器使用Avago公司独有的芯片级0402尺寸封装，其在0.5?6GHz范围内噪声系数低于2B，而且增益平坦度优于2B。宽动态范围场效应晶体管放大器A2使用宽动态范围场效应晶体管TC2381构成的宽带反馈放大器以同时满足低噪声和线性放大所构成的宽动态范围要求，这种场效应晶体管使用低寄生参数的MiCT0-X陶瓷封装，能够满足带宽要求。中功率场效应管放大器A3使用中功率场效应管TC2481构成的宽带反馈放大器以获得24dBm以上的P_l，这种场效应晶体管使用低寄生参数的MiCT0-X陶瓷封装，能够满足带宽要求。增益均衡器EQ使用桥T型电路以把整个链路的增益平坦度控制在±2B以内。
[0034]宽动态范围场效应晶体管放大器A2和中功率场效应管放大器A3均包括场效应管I和PCB板2，所述场效应管I使用陶瓷管座15和陶瓷封装顶盖14封装。需要说明的是，宽动态范围场效应晶体管放大器A2和中功率场效应管放大器A3的结构相同，但它们所用场效应管的种类不同。宽动态范围场效应晶体管放大器A2所用的场效应管为宽动态范围场效应晶体管，中功率场效应管放大器A3所用的场效应管为中功率场效应晶体管。
[0035]PCB板2的正面印刷有栅极引线连接电路21、漏极引线连接电路22、第一源极引线连接电路23a、第二源极引线连接电路23b，PCB板2的背面设置有整体敷铜层24。栅极引线连接电路21、漏极引线连接电路22、第一源极引线连接电路23a、第二源极引线连接电路23b呈十字形布置，在十字交叉点设置有非金属化通孔3。
[0036]非金属化通孔3的直径略大于场效应管I的陶瓷封装顶盖14和陶瓷管座15的直径，场效应管I以陶瓷封装顶盖14在PCB板背面的方式嵌入非金属化通孔3。
[0037]第一源极引线连接电路23a、第二源极引线连接电路23b的区域均设置有金属化孔25，第一源极引线13a、第二源极引线13b与PCB板背面整体敷铜层24电气连接。栅极引线连接电路21与场效应管的栅极引线11连接，漏极引线连接电路22与场效应管的漏极引线12连接。
[0038]场效应管的栅极引线11、电容4、电阻5、场效应管的漏极引线12通过三个焊点6实现电气连接。连接方式分以下两种情况，场效应管的栅极引线11、电容4、电阻5、场效应管的漏极引线12顺次焊接，栅极引线11与电容4之间、电容4与电阻5之间、电阻5与场效应管的漏极引线12之间分别通过焊点连接；或者场效应管的栅极引线11、电阻5、电容4、场效应管的漏极引线12顺次焊接，栅极引线11与电阻5之间、电阻5与电容4之间、电容4与场效应管的漏极引线12之间分别通过焊点连接。电容4为0402封装电容，电阻5为0402封装电阻。0402封装电容和0402封装电阻的串联组合形成反馈电路，电容4的电容值在最低工作频率时的容抗小于电阻5的电阻值。电阻5的阻值用以控制低频反馈量，最合适的电阻值需要综合考虑噪声系数、输入驻波和增益平坦度，电容4用于场效应管的栅极和漏极之间的隔直，其电容值必须足够大以保证最低工作频率时的容抗远小于电阻5的电阻值，电容4、电阻5及其回路存在的分布电感用来实现频率选择性反馈。
[0039]以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，由单片放大器Al、宽动态范围场效应晶体管放大器A2、增益均衡器EQ和中功率场效应管放大器A3级联组成；所述宽动态范围场效应晶体管放大器A2和中功率场效应管放大器A3均包括场效应管(I)和PCB板(2)，所述场效应管(I)使用陶瓷管座(15)和陶瓷封装顶盖(14)封装。
2.根据权利要求1所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述PCB板(2)的正面印刷有栅极引线连接电路(21)、漏极引线连接电路(22)、第一源极引线连接电路(23a)、第二源极引线连接电路(23b)，PCB板(2)的背面设置有整体敷铜层(24);第一源极引线连接电路(23a)、第二源极引线连接电路(23b)均设置有金属化孔(25)，栅极引线连接电路(21)与场效应管的栅极引线(11)连接，漏极引线连接电路(22)与场效应管的漏极引线(12)连接，第一源极引线(13a)、第二源极引线(13b)与PCB板背面整体敷铜层(24)电气连接；场效应管的栅极引线(11)、电容(4)、电阻(5)、场效应管的漏极引线(12)通过三个焊点(6)实现电气连接。
3.根据权利要求1所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述PCB板(2)对应场效应管中心位置设置有非金属化通孔(3 )。
4.根据权利要求3所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述非金属化通孔(3)的直径略大于场效应管(I)的陶瓷封装顶盖(14)和陶瓷管座(15)的直径，场效应管(I)以陶瓷封装顶盖(14)在PCB板背面的方式嵌入非金属化通孔(3)。
5.根据权利要求2所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述场效应管的栅极引线(11)、电容(4)、电阻(5)、场效应管的漏极引线(12)顺次焊接。
6.根据权利要求2所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述场效应管的栅极引线(11)、电阻(5)、电容(4)、场效应管的漏极引线(12)顺次焊接。
7.根据权利要求2、5或6所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述电容(4)为0402封装电容。
8.根据权利要求2、5或6所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述电阻(5)为0402封装电阻。
9.根据权利要求2、5或6所述的超宽带、宽动态范围放大器，其特征在于，所述电容(4)的电容值在最低工作频率时的容抗小于电阻(5)的电阻值。
【文档编号】H03F1/42GK203466782SQ201320512057
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】陈家辉, 钟名庆 申请人:成都玖信科技有限公司
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