一种LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路

摘要

本发明公开一种LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路，包括可调稳压电源、缓冲器、开启电路、关断电路；所述可调稳压电源通过所述开启电路与LDMOS管连接，所述缓冲器通过所述开启电路、所述关断电路与所述LDMOS管连接，所述可调稳压电源提供稳定的输出电压，所述缓冲器、所述开启电路、所述关断电路与所述LDMOS管连接实现所述LDMOS固态功率放大器的状态切换和调节；本发明利用可调稳压电源、同向/反向缓冲器、开启电路、关断电路，实现LDMOS管栅极调制电路，实现LDMOS管栅极电压幅度可调，脉冲波形前后沿时间可调，电路简单，实现方便，可靠性高。

权利要求

1.一种LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路，其特征在于，包括可调稳压电源、缓冲器、开启电路、关断电路；所述可调稳压电源通过所述开启电路与LDMOS管连接，所述缓冲器通过所述开启电路、所述关断电路与所述LDMOS管连接，所述可调稳压电源提供稳定的输出电压，所述缓冲器、所述开启电路、所述关断电路与所述LDMOS管连接实现所述LDMOS固态功率放大器的状态切换和调节；

所述可调稳压电源包括第一电阻、电位器、第一储能电容、第二储能电容、稳压器；所述第一储能电容的正端连接至所述稳压器的第一引脚、第三引脚、第四引脚，所述第一储能电容的负端接地；所述第二储能电容的正端连接至所述稳压器的第五引脚、第六引脚、第七引脚，所述第二储能电容的负端接地；所述稳压器的第二引脚接地；所述第一电阻和所述电位器串联，所述第一电阻和所述电位器的公共端接所述稳压器的第八引脚，所述第一电阻的另一端连接所述稳压器的所述第五引脚、所述第六引脚和所述第七引脚，所述电位器的另一端接地；

所述第一引脚为en脚，所述第二引脚为gnd脚，所述第三引脚和所述第四引脚均为in脚，所述第五引脚和所述第六引脚均为vout脚，所述第七引脚为sen脚，所述第八引脚为adj脚；所述缓冲器的输入端接外部TTL调制信号，所述缓冲器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端输出正向信号后连接到第二电阻的第一端，所述第二输出端输出反向信号后连接到所述关断电路的第七电阻的第一端，所述第一输出端和所述第二输出端输出信号相位相反；

所述开启电路包括所述第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、开启管、第一稳压二极管、栅极电容；所述第三电阻和所述第一稳压二极管并联，所述第一稳压二极管的负极和所述第二电阻的第二端连接后和所述开启管的栅极相连，所述第一稳压二极管的正极接地；所述第四电阻和所述第五电阻并联后的一端与所述开启管的源极连接，另一端接地；所述第六电阻一端接所述开启管的源极，另一端连接所述栅极电容，所述栅极电容的另一端接地；所述开启管的漏极连接所述稳压器的所述第五引脚、所述第六引脚和所述第七引脚。

2.如权利要求1所述的LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路，其特征在于，所述关断电路还包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、关断管、第二稳压二极管、第三稳压二极管；所述第八电阻和所述第二稳压二极管并联，所述第二稳压二极管的负极和所述第七电阻的第二端连接后和所述关断管的栅极相连，所述第二稳压二极管的正极接地；所述第九电阻的两端分别与所述关断管的漏极、所述开启管的源极连接，所述第十电阻和所述第三稳压二极管并联，所述第三稳压二极管的负极连接所述开启管的源极，所述第三稳压二极管的正极接地。

3.如权利要求1所述的LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路，其特征在于，所述稳压器的输出电压通过所述电位器进行调节，调节范围由所述第一电阻和所述电位器的分压比确定。

4.如权利要求2所述的LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路，其特征在于，所述LDMOS管的栅极调制脉冲上升沿时间通过调节所述第六电阻和所述栅极电容的值调节；所述LDMOS管的栅极调制脉冲下降沿时间可通过调节所述第六电阻、所述第九电阻和所述栅极电容的值调节。

5.如权利要求1所述的LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路，其特征在于，所述LDMOS固态功率放大器的射频输出信号为连续波或脉冲信号。

6.如权利要求1所述的LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路，其特征在于，所述缓冲器设置为同向/反向缓冲器。

说明书

一种LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路

技术领域

[0001] 本发明涉及微波固态功率放大器技术领域，具体涉及一种LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路。

背景技术

[0002] LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)是一种市场需求巨大、发展前景广阔的微波功率器件。由于LDMOS具有高线性、高增益、高可靠性等优点，在民用领域得到了广泛的应用。目前，硅微波LDMOS已成为基站功率技术的重要选择。另外，宽带频率调制发射机、数字地面电视系统的发送器、机载应答器等系统在采用LDMOS晶体管后，系统整体性能均得到很大的提高。

[0003] 微波功率LDMOS晶体管与微波功率双极器件相比，不存在二次击穿，安全工作区大，且具有负温度系数，高线性度，抗烧毁能力强，开关速度快，匹配电路简单，驱动损耗小的特点。LDMOS器件在民用领域的应用，获得了广泛的好评。在军用领域，LDMOS同样也是一种常用的功率放大器件，广泛应用于雷达、电子对抗、卫星通讯等产品中。

[0004] LDMOS固态放大器工作时，输入信号一般采用射频调制信号，同时对功放进行调制，通过外部TTL信号控制LDMOS管工作或截止，射频调制和功放调制结合，可以降低功率放大器的静噪，提高放大器的效率。

[0005] LDMOS固态放大器的调制一般分为两种方式：栅极调制和漏极调制。栅极调制电压低、电流小，因此电路简单，易于实现。漏极调制时，其调制开关流过的电流大，漏极电压高，开关控制电路复杂，脉冲信号输出的上升沿和下降沿较大。由于LDMOS器件的特点，一般采用栅极调制电路。现有的栅极调制电路一般是将外部TTL调制脉冲直接加在LDMOS器件的栅极，调制脉冲为高电平时，LDMOS器件导通，调制脉冲为低电平时，LDMOS器件截止。但由于LDMOS器件栅极和源极间存在分布电容，在调制脉冲为低电平时需要放电时间，导致LDMOS器件的关断存在拖尾现象，功放调制脉冲输出的后沿较大，难以满足需要脉冲延时小和前后沿小的场合。

[0006] 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

[0007] 为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路，包括可调稳压电源、缓冲器、开启电路、关断电路；所述可调稳压电源通过所述开启电路与LDMOS管连接，所述缓冲器通过所述开启电路、所述关断电路与所述LDMOS管连接，所述可调稳压电源提供稳定的输出电压，所述缓冲器、所述开启电路、所述关断电路与所述LDMOS管连接实现所述LDMOS固态功率放大器的状态切换和调节。

[0008] 较佳的，所述可调稳压电源包括第一电阻、电位器、第一储能电容、第二储能电容、稳压器；所述第一储能电容的正端连接至所述稳压器的第一引脚、第三引脚、第四引脚，所述第一储能电容的负端接地；所述第二储能电容的正端连接至所述稳压器的第五引脚、第六引脚、第七引脚，所述第二储能电容的负端接地；所述稳压器U1的第二引脚接地；所述第一电阻和所述电位器串联，所述第一电阻和所述电位器的公共端接所述稳压器的第八引脚，所述第一电阻的一端连接所述稳压器的所述第五引脚、所述第六引脚和所述第七引脚，所述电位器的一端接地。

[0009] 较佳的，所述缓冲器的输入端接外部TTL调制信号，所述缓冲器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端输出正向信号后连接到所述第二电阻一端，所述第二输出端输出反向信号后连接到所述关断电路的第七电阻一端，两路信号相位相反。

[0010] 较佳的，所述开启电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、开启管、第一稳压二极管、栅极电容；所述第三电阻和所述第一稳压二极管的负极并联，所述第一稳压二极管的负极和所述第二电阻一端连接后和所述开启管的栅极相连，所述第一稳压二极管的正极接地；所述第四电阻和所述第五电阻并联后的一端与所述开启管的源极连接，另一端接地；所述第六电阻一端接所述开启管的源极，另一端连接所述栅极电容，所述栅极电容的另一端接地。

[0011] 较佳的，所述关断电路还包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、关断管、第二稳压二极管、第三稳压二极管；所述第八电阻和所述第二稳压二极管的负极并联，所述第二稳压二极管的负极和所述第七电阻一端连接后和所述关断管的栅极相连，所述第二稳压二极管的正极接地；所述第九电阻的两端分别与所述关断管的漏极、所述开启管的源极连接，所述第十电阻和所述第三稳压二极管并联，所述第三稳压二极管的负极连接所述开启管的源极，所述第三稳压二极管的正极接地。

[0012] 较佳的，所述稳压器的输出电压通过所述电位器进行调节，调节范围由所述第一电阻和所述电位器的分压比确定。

[0013] 较佳的，所述LDMOS管的栅极调制脉冲上升沿时间通过调节所述第六电阻和所述栅极电容的值调节；所述LDMOS管的栅极调制脉冲下降沿时间可通过调节所述第六电阻、所述第九电阻和所述栅极电容的值调节。

[0014] 较佳的，所述LDMOS固态功率放大器的射频输出信号为连续波或脉冲信号。

[0015] 较佳的，所述第一引脚为en脚，所述第二引脚为gnd脚，所述第三引脚和所述第四引脚均为in脚，所述第五引脚和所述第六引脚均为vout脚，所述第七引脚为sen脚，所述第八引脚为adj脚。

[0016] 较佳的，所述缓冲器设置为同向/反向缓冲器。

[0017] 与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明利用可调稳压电源、同向/反向缓冲器、开启电路、关断电路，实现LDMOS管栅极调制电路，实现LDMOS管栅极电压幅度可调，脉冲波形前后沿时间可调，电路简单，实现方便，可靠性高。

附图说明

[0018] 图1为本发明LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路的电路图；

[0019] 图2为本发明LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路的时序图。

具体实施方式

[0020] 以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

[0021] 实施例一

[0022] 如图1所示，图1为本发明所述LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路的电路图；本发明所述LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路包括可调稳压电源、缓冲器、开启电路、关断电路。

[0023] 具体的，所述可调稳压电源包括第一电阻R1、电位器RP1、第一储能电容C1、第二储能电容C2、稳压器U1。

[0024] 所述稳压器U1包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚，所述第一引脚为en脚，所述第二引脚为gnd脚，所述第三引脚和所述第四引脚均为in脚，所述第五引脚和所述第六引脚均为vout脚，所述第七引脚为sen脚，所述第八引脚为adj脚。

[0025] 所述第一储能电容C1的正端连接至所述稳压器U1的所述第一引脚、所述第三引脚、所述第四引脚，所述第一储能电容C1的负端接地。

[0026] 所述第二储能电容C2的正端连接至所述稳压器U1的所述第五引脚、所述第六引脚、所述第七引脚，所述第二储能电容C2的负端接地。

[0027] 所述稳压器U1的所述第二引脚接地。

[0028] 所述第一电阻R1和所述电位器RP1串联，所述第一电阻R1和所述电位器RP1的公共端接所述稳压器U1的调节端，即所述第八引脚，所述第一电阻R1的一端连接所述稳压器U1的所述第五引脚、所述第六引脚和所述第七引脚，所述电位器RP1的一端接地。所述稳压器U1的输出电压值通过所述电位器RP1调节。

[0029] 较佳的，所述缓冲器U2的输入端接外部TTL调制信号，所述缓冲器U2的输出端包括第一输出端和第二输出端，从而将外部TTL调制信号分两路信号，所述第一输出端输出正向信号后连接到所述第二电阻R2一端，所述第二输出端输出反向信号后连接到第七电阻R7一端，两路信号相位相反。

[0030] 所述缓冲器U2优选设置为同向/反向缓冲器。

[0031] 较佳的，所述开启电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、开启管V1、第一稳压二极管V2、栅极电容C3。

[0032] 所述第三电阻R3和所述第一稳压二极管V2的负极并联，所述第一稳压二极管V2的负极和所述第二电阻R2一端连接后和所述开启管V1的栅极相连，所述第一稳压二极管V2的正极接地。所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述第一稳压二极管V2是所述开启管V1的栅极保护电路，防止电压过高损坏所述开启管V1。

[0033] 所述第四电阻R4和所述第五电阻R5并联后的一端与所述开启管V1的源极连接，另一端接地，从而保证没有外部TTL信号输入时，所述开启管V1的源极为地电位。

[0034] 所述第六电阻R6一端接所述开启管V1的源极，另一端连接所述栅极电容C3，所述栅极电容C3的另一端接地。所述第六电阻R6和所述栅极电容C3组成充电回路，可调节LDMOS管栅极脉冲的前沿时间。

[0035] 较佳的，所述关断电路包括所述第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、关断管V3、第二稳压二极管V4、第三稳压二极管V5。

[0036] 所述第八电阻R8和所述第二稳压二极管V4的负极并联，所述第二稳压二极管V4的负极和所述第七电阻R7一端连接后和所述关断管V3的栅极相连，所述第二稳压二极管V4的正极接地。所述第七电阻R7、所述第八电阻R8和所述第二稳压二极管V4是所述关断管V3的栅极保护电路，防止电压过高损坏关断管。

[0037] 所述第九电阻R9的两端分别与所述关断管V3的漏极、所述开启管V1的源极连接，用来限制当关断管导通时通过的电流。所述第十电阻R10和所述第三稳压二极管V5并联，所述第三稳压二极管V5的负极连接所述开启管V1的源极，所述第三稳压二极管V5的正极接地，用来滤除所述关断管V3漏极和源极之间的电压尖峰。

[0038] 实施例二

[0039] 具体的，本发明LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路的具体工作原理为，所述稳压器U1输出电压可通过所述第一电阻R1和所述电位器RP1进行调节，选取合适的所述第一电阻R1和所述电位器RP1的电阻值，就可以将所述稳压器U1输出电压值范围控制在0.8V～5V之间。

[0040] 当外部TTL调制信号为低电平时，所述缓冲器U2的所述第一输出端输出低电平，所述第二输出端输出高电平，所述开启管V1截止，所述关断管V3导通，所述LDMOS管栅极电压为0V，所述LDMOS管截止，从而保证所述LDMOS固态功率放大器处于截止状态，没有信号输出，保证了可靠截止；当外部TTL调制信号为高电平时，所述缓冲器U2的所述第一输出端输出高电平，所述第二输出端输出低电平，所述开启管V1导通，所述关断管V3截止，所述LDMOS管栅极电压为所述稳压器U1输出的电压值，所述LDMOS管导通，从而保证所述LDMOS固态功率放大器处于放大状态，开始信号输出，保证了可靠导通放大。

[0041] 图2是本发明LDMOS固态功率放大器的栅极调制电路的时序图，对图2中各点的具体波形进行说明：

[0042] RFin为射频输入脉冲信号，TTL为外部输入的脉冲调制信号，H为所述开启管V1栅极脉冲信号，L为所述关断管V3栅极脉冲信号，M为LDMOS管的栅极脉冲调制信号。

[0043] 其中，RFin信号一般为脉冲调制信号，嵌套在TTL信号内，但有时为了某些应用，RFin信号脉宽比TTL信号宽，或者可以是连续波信号，通过所述LDMOS固态功率放大器放大后的信号输出脉冲前后沿时间取决于加在LDMOS管的栅极脉冲信号的前后沿时间。

[0044] 在图2中，LDMOS管的栅极脉冲调制信号的上升沿时间t1可调，当所述开启管V1导通后，所述稳压器U1输出电源通过所述第六电阻R6对所述栅极电容C3和LDMOS管栅源间的电容进行充电，当LDMOS管栅极电压达到开启电压(VGS(TH))时，LDMOS管开始导通，其导通时间由所述第六电阻R6和所述栅极电容C3及LDMOS管栅源间的电容值确定，由于LDMOS管栅源间的电容值基本固定，所以通过调节所述第六电阻R6和所述栅极电容C3的值即可调节所述上升沿时间t1的大小。

[0045] 在图2中，LDMOS管的栅极脉冲调制信号的下降沿时间t2可调，当所述开启管V1截止后，所述关断管V3开启，所述栅极电容C3和LDMOS管栅源间的电容上的电荷通过所述第六电阻R6和所述第九电阻R9对地放电，LDMOS管栅极电压低于开启电压(VGS(TH))时，LDMOS管开始截止，其截止时间由所述第六电阻R6、所述第九电阻R9和所述栅极电容C3及LDMOS管栅源间的电容确定，由于LDMOS管栅源间的电容是固定值，所以通过调节所述第六电阻R6、所述第九电阻R9和所述栅极电容C3的值可调节所述下降沿时间t2的大小。

[0046] 本发明利用可调稳压电源、同向/反向缓冲器、开启电路、关断电路，实现LDMOS管栅极调制电路，实现LDMOS管栅极电压幅度可调，脉冲波形前后沿时间可调，电路简单，实现方便，可靠性高。

[0047] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。