[发明专利]一种S波段有源天线

说明书

技术领域

本发明涉及微波天线领域，具体涉及一种S波段有源天线。

背景技术

未来无线通信系统对射频前端的要求越来越高，不但要体积小、重量轻，而且还要噪声低、功能强、能够长时间工作。提出有源集成天线概念以及将其应用到现代微波毫米波结构设计中，正是顺应了这样一个趋势，为现代微波毫米波结构设计提供了一种新的概念和思路。虽然对于有源集成天线的研究和应用还处于初期阶段，但这个概念很早就被提出来了。有源集成天线的发展与电子器件的发展紧密相关。

有源天线位于微波射频接收系统的前端，是射频系统的关键部件，其性能指标对系统的总体性能有着重要的作用。现有的有源天线全频带内指标差异过大。因此，发明高效率，高功率以及良好增益平坦度的S波段有源天线对于现代通信系统的应用有着十分重大的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的增益平坦度差的技术问题。提供一种新的S波段有源天线，该S波段有源天线具有增益平坦度高、线性度高的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种S波段有源天线，所述S波段有源天线包括滤波模块，与滤波模块连接的放大模块，与放大模块连接的天线单元；所述放大模块为S波段放大器，S波段放大器包括依次连接的输入匹配单元、第一级放大器、第一级匹配单元、第二集放大器、第二级匹配单元、第三级放大器以及输出匹配单元；所述输入匹配单元与第一级放大器共同连接一个平坦度调整电路。

本发明的工作原理：本发明为了实现具有平坦化的高增益的功率放大器，将SRC增益均衡器集成到功率放大器中，一方面是提高功率增益平坦度，一方面是可以增加集成度、减小均衡器所占面积。功率放大器的增益易出现纹波和不平坦的现象，甚至在倍频程能相差10dB以上。现有的通常采用负反馈结构改善增益平坦度，但是负反馈结构会导致功率损耗较大以及PAE下降，不适合应用于高效率功率放大器中。而利用增益均衡电路对功率增益进行修正，不仅可以有效改善增益平坦度，而且对功率损耗和PAE影响较小。

上述方案中，为优化，进一步地，所述平坦度调整电路包括与输入匹配单元与第一级放大器共同连接的电感S3，以及并联的电阻R1和电容C3；电阻R1与电容C3并联后一端与电感S3连接，另一端接地。

进一步地，所述输入匹配单元为S型集总参数匹配电路结构，所述S型集总参数匹配电路结构包括并联电容C1以及串联电感S1。

进一步地，所述第一级匹配单元为π型集总参数匹配电路结构，包括并联电容C5、串联电感S5以及并联电容C6；

所述第二级匹配单元为π型集总参数匹配电路结构，包括并联电容C9、串联电感S8、并联电容C10以及串联电感S9；

所述输出匹配单元为π型集总参数匹配电路结构，包括串联电容C13、并联电感S12、串联电容C14以及并联电感S13。

进一步地，所述放大模块还包括双电源电路，所述双电源电路分别与第一级放大器、第二级放大器及第三级放大器的栅极与漏极连接。

进一步地，所述双电源电路包括栅极电源电路与漏极电源电路；所述栅极电源电路包括栅极电压单元VG，栅极电源电压单元VG连接有栅极并联电容与栅极串联电感；所述漏极电源电路包括漏极电压单元VD，漏极电源电压单元VD连接有漏极并联电容与漏极串联电感。

进一步地，所述天线单元包括基板，基板第一表面设有天线匹配微带，与基板第一表面相对的第二表面设有金属接地面；

所述基板第一表面与第二表面之间水平重合、依次设置有第一介质层、液晶取向层、液晶腔、液晶取向层及第二介质层；

所述液晶腔用于填充液晶超材料，液晶腔外设有外置偏压单元；外置偏压单元连接有可调电源单元，可调电源单元用于提供液晶腔内上下电势差。

进一步地，所述液晶腔由两个液晶取向层与正交设置的衬垫闭合构成。

第一级放大器包括1个pHEMT晶体管芯；第二级放大器包括2个并联的pHEMT晶体管芯；所述第三级放大器包括4个并联的pHEMT晶体管芯。

pHEMT晶体管芯均为0.25-μm砷化镓赝配高速电子迁移率晶体管。

放大模块还包括双电源电路，所述双电源电路分别与第一级放大器、第二级放大器及第三级放大器的栅极与漏极连接。