一种大功率限幅器模块制造技术

本实用新型专利技术提供一种大功率限幅器模块，所述大功率限幅器模块包括硅PIN二极管限幅器和砷化镓限幅器芯片，所述硅PIN二极管限幅器用于承受输入信号的大功率，并初步衰减输入的大功率信号；所述砷化镓限幅器芯片用于进一步衰减大功率信号、降低整个限幅器模块的限幅电平以及提高响应速度。本实用新型专利技术中所述限幅器模块包括混合组装的硅PIN二极管限幅器与砷化镓限幅器芯片，本实用新型专利技术提供了一种限幅电平、耐受功率和响应速度等多方面的综合性能足够优异的大功率限幅器模块。优异的大功率限幅器模块。优异的大功率限幅器模块。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率限幅器模块


[0001]本技术属于限幅器领域，具体涉及一种大功率限幅器模块。

技术介绍

[0002]限幅器是指能按限定的范围削平信号电压波幅的电路，又称削波器。限幅电路的作用是把输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平(称作限幅电平)，且再不随输入电压变化。限幅器是一种功率调制器件，当信号功率小于门限电平时，几乎可以无衰减的通过，此后输入功率继续增长，输出功率几乎保持不变。因此，限幅器广泛应用于射频接收机的保护。
[0003]目前限幅器主要可以采用三种方式实现，包括硅PIN二极管分立器件、砷化镓芯片工艺及氮化镓芯片工艺。其中硅PIN二极管分立器件能承受的功率最高，但其响应速度慢，且插损较大；砷化镓芯片限幅器承受功率最小，但响应速度最快；氮化镓芯片限幅器的承受功率和响应速度介于硅PIN二极管和砷化镓芯片之间。因此，采用上述三种中的任何一种都不能很好地解决耐受功率不足和响应速度慢的问题。尤其是再考虑到限幅器的限幅电平，在需要提供一种耐受功率足够大且限幅电平足够小的限幅器时，则一般需要使用多级PIN二极管限幅器，则相应的限幅器的响应速度变得非常慢。
[0004]专利申请CN201010254151.1提供一种微波大功率，低限幅电平的砷化镓(GaAs)PIN管限幅器单片电路，采用3级结构设计，第1级采用6个相同的GaAs PIN二极管的对管结构，其中3个砷化镓PIN二极管阴阳极相串联，阳极连接微波信号传输线，阴极连接地，另3个砷化镓PIN二极管阴阳极相串联，阴极连接微波信号传输线，阳极连接地；第2级和第3级采用相同的二极管的对管结构，其中1个砷化镓PIN二极管阳极连接微波信号传输线，阴极连接地；另1个砷化镓PIN二极管阴极连接微波信号传输线，阳极连接地。优点:单片限幅器的信号通过的功率大，泄露电平小。应用方便。可通过3英寸砷化镓PIN二极管单片工艺批量生产，一致性好，成本低。但该专利技术依然不能解决现有的限幅器耐受功率不足的问题。
[0005]因此本领域需要一种新的大功率限幅器模块。

技术实现思路

[0006]本技术提供一种大功率限幅器模块，所述大功率限幅器模块包括硅PIN二极管限幅器和砷化镓限幅器芯片，所述硅PIN二极管限幅器用于承受输入信号的大功率，并初步衰减输入的大功率信号；所述砷化镓限幅器芯片用于进一步衰减大功率信号、降低整个限幅器模块的限幅电平以及提高响应速度。
[0007]在一种具体的实施方式中，所述大功率限幅器模块包括从输入端至输出端依次连接的输入匹配网络、硅PIN二极管限幅器、级间匹配网络、砷化镓限幅器芯片以及输出匹配网络，所述输入匹配网络和级间匹配网络均包含两个分布式电容和两个分布式电感；所述输出匹配网络包含一个分布式电容和一个分布式电感；所述硅PIN二极管限幅器包括两个并联到地的硅PIN二极管，即第一硅PIN二极管和第二硅PIN二极管，所述砷化镓限幅器芯片
包含砷化镓单片微波集成电路限幅器；所述输入匹配网络用于实现外界电路与限幅器模块内部电路的阻抗匹配，减小整个限幅器模块的输入回波损耗，降低插入损耗；所述级间匹配网络用于实现硅PIN二极管限幅器输出端匹配到砷化镓限幅器芯片的输入端，减小硅PIN二极管限幅器和砷化镓限幅器芯片之间的回波损耗，降低插入损耗；所述输出匹配网络用于实现外界电路与限幅器模块内部电路的阻抗匹配，减小整个限幅器模块的输出回波损耗，降低插入损耗。
[0008]在一种具体的实施方式中，所述输入匹配网络包括第一传输线、第一分布式电感、第二分布式电感、第一分布式电容和第二分布式电容，所述第一传输线为宽度在0.608mm且长度为4.5mm的微带线，所述第一分布式电感和第二分布式电感分别设置在第一传输线的上下两侧，且二者均由长度为0.2mm且宽度为0.27mm的微带线组成，所述第一分布式电容和第二分布式电容分别与所述第一分布式电感和第二分布式电感连接，且二者均由长度为1mm且宽度为1mm的微带线与背面的地形成。
[0009]在一种具体的实施方式中，所述第一分布式电感、第二分布式电感、第一分布式电容和第二分布式电容均设置在靠近PIN二极管限幅器的第一传输线一端。
[0010]在一种具体的实施方式中，所述级间匹配网络包括第二传输线、第三分布式电感、第四分布式电感、第三分布式电容和第四分布式电容，所述第二传输线为宽度在0.608mm且长度为11.5mm的微带线，所述第三分布式电感和第四分布式电感分别设置在第二传输线的上下两侧，且二者均由长度为0.2mm且宽度为0.27mm的微带线组成，所述第三分布式电容和第四分布式电容分别与所述第三分布式电感和第四分布式电感连接，且二者均由长度为1.3mm且宽度为1.3mm的微带线与背面的地形成。
[0011]在一种具体的实施方式中，所述第三分布式电感、第四分布式电感、第三分布式电容和第四分布式电容均设置在靠近PIN二极管限幅器的第二传输线一端。
[0012]在一种具体的实施方式中，所述输出匹配网络包括第三传输线、第五分布式电感和第五分布式电容，所述第三传输线为宽度在0.56mm且长度为4.6mm的微带线，所述第五分布式电感连接在第三传输线上，且其由长度0.32mm且宽度为0.2mm的微带线组成，所述第五分布式电容与第五分布式电感连接，且由长度为0.5mm且宽度为0.5mm的微带线与背面的地形成。
[0013]在一种具体的实施方式中，所述第五分布式电感和第五分布式电容均设置在远离砷化镓限幅器芯片的第三传输线的一端。
[0014]在一种具体的实施方式中，限幅器模块整体采用氮化铝陶瓷基板。
[0015]本技术至少具备如下有益效果：
[0016]1、本技术中所述限幅器模块包括混合组装的硅PIN二极管限幅器与砷化镓限幅器芯片，使得在同样级别限幅电平的限幅器中，本技术所述限幅器模块的耐受功率显著增大或响应速度显著提升。具体地，与相同级别限幅电平的多级PIN二极管限幅器相比，本技术所述限幅器模块与其耐受功率相当，但响应速度显著提升。而与相同级别限幅电平的砷化镓限幅器芯片相比，本技术所述限幅器模块虽响应速度略慢，但是其耐受功率显著增大。也就是说，本技术提供了一种限幅电平、耐受功率和响应速度等多方面的综合性能足够优异的限幅器模块。
[0017]2、优选本技术包含的匹配网络中均包含分布式电容和分布式电感，匹配网络
与硅PIN二极管限幅器以及砷化镓限幅器芯片实现匹配，降低了限幅器模块的工艺实现难度，各限幅器模块的一致性得到提高。
附图说明
[0018]图1为本技术所述限幅器模块的结构框图。
[0019]图2为本技术所述限幅器模块的具体实施例示意图。
[0020]图3为本技术图2所述限幅器模块的外观版图。
[0021]图4为在ADS中仿真和试验验证本技术所述限幅器模块的插入损耗。
[0022]图5为在ADS中仿真和试验验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率限幅器模块，其特征在于，所述大功率限幅器模块包括硅PIN二极管限幅器(2)和砷化镓限幅器芯片(4)，所述硅PIN二极管限幅器(2)用于承受输入信号的大功率，并初步衰减输入的大功率信号；所述砷化镓限幅器芯片(4)用于进一步衰减大功率信号、降低整个限幅器模块的限幅电平以及提高响应速度。2.根据权利要求1所述的大功率限幅器模块，其特征在于，所述大功率限幅器模块包括从输入端至输出端依次连接的输入匹配网络(1)、硅PIN二极管限幅器(2)、级间匹配网络(3)、砷化镓限幅器芯片(4)以及输出匹配网络(5)，所述输入匹配网络(1)和级间匹配网络(3)均包含两个分布式电容和两个分布式电感；所述输出匹配网络(5)包含一个分布式电容和一个分布式电感；所述硅PIN二极管限幅器(2)包括两个并联到地的硅PIN二极管，即第一硅PIN二极管(201)和第二硅PIN二极管(202)，所述砷化镓限幅器芯片(4)包含砷化镓单片微波集成电路限幅器(401)；所述输入匹配网络(1)用于实现外界电路与限幅器模块内部电路的阻抗匹配，减小整个限幅器模块的输入回波损耗，降低插入损耗；所述级间匹配网络(3)用于实现硅PIN二极管限幅器输出端匹配到砷化镓限幅器芯片的输入端，减小硅PIN二极管限幅器和砷化镓限幅器芯片之间的回波损耗，降低插入损耗；所述输出匹配网络(5)用于实现外界电路与限幅器模块内部电路的阻抗匹配，减小整个限幅器模块的输出回波损耗，降低插入损耗。3.根据权利要求2所述的大功率限幅器模块，其特征在于，所述输入匹配网络(1)包括第一传输线(101)、第一分布式电感(102)、第二分布式电感(104)、第一分布式电容(103)和第二分布式电容(105)，所述第一传输线(101)为宽度在0.608mm且长度为4.5mm的微带线，所述第一分布式电感(102)和第二分布式电感(104)分别设置在第一传输线(101)的上下两侧，且二者均由长度为0.2mm且宽度为0.27mm的微带线组成，所述第一分布式电容(103)和第二分布式电容(105)分别与所述第一分布式电感(102)和第二分布式电感(104)连接，且二者均由长度为1mm且宽度为1mm的微带线与背面的地...

【专利技术属性】
技术研发人员：李赣湘，郭志清，褚海森，
申请(专利权)人：湖南芯引向科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：