CN109861653A - 一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，该电路包括产品输入端口、低噪声放大器和一阶高通滤波器，所述低噪声放大器包括输入端口和外围电路；所述一阶高通滤波器串联在所述产品输入端口与所述低噪声放大器的输入端口之间。本发明通过在产品输入端口与低噪声放大器的输入端口之间串联一阶高通滤波器，能够有效提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力。

Description

一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路

技术领域

本发明属于静电处理技术领域，尤其涉及一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路。

背景技术

静电是一种处于静止状态的电荷或者说是不流动的电荷。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，而电荷分为正电荷和负电荷两种，也就是说静电现象也分为两种即正静电和负静电。当正电荷聚集在某个物体上就形成了正静电，当负电荷聚集在某个物体是上时就形成了负静电。当发生静电放电时，静电放电电流是一个小于10ns的上升沿，静电放电的能量主要集中在几十兆赫兹到几百兆赫兹，要滤除上升沿可以用ESD(Electro-Static discharge，静电释放)保护器件，也可用滤波器来滤除相应频带的能量以此实现静电防护。

TVS管，亦称瞬变电压消除管，是一种固态二极管，P/N结面积较大，具有很强的高压承受能力，可以处理闪电和ESD所引起的高瞬态电流，结电容通常在零点几皮法到几十皮法。

齐纳二极管，亦称稳压二极管，利用齐纳二极管的反向击穿特性可以保护ESD敏感器件，但其结电容通常为几十皮法。

压敏电阻，亦称多层金属氧化物结构器件(MLV)，也可进行有效的瞬时高压冲击抑制，这种器件适合用于对电压不太敏感的线路和器件的静电或浪涌来保护，一般用在电源回路。

滤波网络，对于低频信号，如ADC、音频输入可以用RC电路来做静电防护，对于高频信号用高通滤波方法滤除ESD主要能量也能达到静电防护的目的。

低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗及遥测遥控接收系统等应用中一个非常重要的部分，常用于接收天线的后级、接收系统的前端，要求噪声系数小，在放大信号的同时抑制噪声干扰，提高系统灵敏度。目前迫切需要本领域技术人员提供有效地提升低噪声放大器抗静电能力的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明实施例提供了一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，通过产品输入端口与所述低噪声放大器的输入端口之间串联一阶高通滤波器串联，可提升低噪声放大器的抗静电能力。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，包括：产品输入端口、低噪声放大器和一阶高通滤波器，所述低噪声放大器包括输入端口和外围电路；所述一阶高通滤波器串联在所述产品输入端口与所述低噪声放大器的输入端口之间。

可选的，所述一阶高通滤波器包括：第一电感、第二电感、第三电感以及电容器；所述电容器和所述第二电感串联在所述产品输入端口和所述低噪放大器的输入端口之间的通路上，所述第一电感和所述第三电感均并联到地。

可选的，所述电容器为高频瓷介贴片电容器。

可选的，所述第一电感、所述第二电感以及所述第三电感均为高频线绕电感。

可选的，当静电从所述产品输入端口馈入时，所述静电依次经过所述第一电感静电泄放、经过所述第二电感静电抑制、经过所述第三电感静电泄放后进入所述低噪声放大器的输入端口。

本发明具有以下优点：

本发明实施例公开了一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，包括：产品输入端口、低噪声放大器和一阶高通滤波器，低噪声放大器包括输入端口和外围电路；一阶高通滤波器串联在所述产品输入端口与低噪声放大器的输入端口之间，能够有效提升天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力。

附图说明

图1是本发明实施例所述的一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

本发明实施例提供的提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，在低噪声放大器输入端口增加一阶高通滤波器。低噪声放大器为静电敏感器件，其ESD MachineModel为60V左右。用于天馈系统中的低噪声放大器，因天线直接与低噪声放大器相连，在生产和使用过程中若静电防护不当，当静电电压通过天线罩时放电，静电电压会通过天线感应至低噪声放大器输入端口，导致低噪声放大器损伤或损坏。

本发明实施例中，在天馈系统前置低噪声放大器的输入端口增加一阶高通滤波器后，经仿真，其抗静电能力为8000V左右；在一阶高通滤波器的输入端口施加±3次的静电电压，经试验验证，其抗静电能力为8500V左右。在提高低噪声放大器抗静电能力的同时又对产品的输入端口驻波进行了匹配。该电路具有工作频段宽、体积小、成本低、应用广泛等特点。

参照图1，示出了本发明实施例所述的一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路的示意图。

在本实施例中，该电路包括：产品输入端口P1、低噪声放大器和一阶高通滤波器(图1中圆圈所圈起的部分为一阶高通滤波器)，低噪声放大器包括输入端口A1和外围电路，此外低噪声放大器还包括输出端口P2。

一阶高通滤波器串联在产品输入端口P1与低噪声放大器的输入端口A1之间。

本发明的一优选实施例中，一阶高通滤波器包括：第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3以及电容器C1；电容器C1和第二电感L2串联在所述产品输入端口P1和低噪放大器的输入端口A1之间的通路上，第一电感L1和第三电感L3均并联到地。C2和C3为耦合电容，其余器件为低噪声放大器的外围电路。种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路中的电感和电容器在选值时，第一电感L1、第三电感L3的电感量应尽量小，电容器C1、第二电感L2产生大于100MHz的谐振频率时，应尽量减小电容器C1的值而增大第二电感L2的电感值。

本发明的一优选实施例中，电容器C1为高频瓷介贴片电容器，第一电感L1、第二电感L2以及第三电感L3均为高频线绕电感。高频线绕电感插损小、成本低并且可靠性高。

对于射频信号，如果用TVS管、压敏电阻等容性器件来做静电防护，则会大幅度损失射频信号。因静电放电的能量频谱较宽，但主要集中在100MHz左右，根据高通滤波器允许高于某一截频的频率通过，去掉信号中不必要的低频干扰特性，所以高通滤波器可以抑制静电放电的能量。

本优选实施例中的提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，当静电从产品输入端口P1馈入时，静电依次经过第一电感L1静电泄放、经过第二电感L2静电抑制、经过第三电感L3静电泄放后进入所述低噪声放大器的输入端口。当通过天线发生静电放电时，静电电压先通过高通滤波器的第一电感L1进行泄放一部分能量，然后通过第二电感L2抑制一部分能量，再通过第三电感L3进行泄放，最终大幅度降低了静电放电到低噪声放大器输入端口的能量，起到了保护低噪声放大器的作用。

下面结合实验数据，对本发明实施例提供的提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路的性能进行阐述。

在P1端口施加+8000V的脉冲电压，经过一阶高通滤波器泄放后，在耦合电容C2输出端口检测输出电压为50V左右。在P1端口施加-8000V的脉冲电压，经过一阶高通滤波器泄放后，在耦合电容输出端口检测输出电压为-50V左右。

表1为高通滤波器电路实测数据统计表

通过上述实验数据可以看出，一阶高通滤波器在1000MHz～3000MHz时的插入损耗小于0.4dB，输入、输出驻波小于1.5。

本发明的目的是基于TVS管、腔体滤波器、介质滤波器用于低噪声放大器前端能对放大器起到静电防护的基础上，综合各类器件优、缺点，在放大器前端无需考虑干扰信号抑制，而要求噪声系数低的场合，可采用本发明推荐的一阶高通滤波器来实现放大器输入端口的静电防护。本发明的一阶高通滤波器，L1、L3可取值10nH，L2可取值68nH、C1可取值2.7pF，其工作频率在1000MHz～3000MHz，插入损耗小于0.3dB，抗静电能力大于8000V。根据不同使用场合，可以通过减少L1、L3电感量，增大L2电感量、减少C1电容量，或通过增加高通滤波器的阶数，从而提高天馈系统前置低噪声放大器的静电抑制能力。

本发明实施例提供的提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，通过一阶高通滤波器的对地电感(L1、L3)进行静电泄放，L2对静电抑制后，低噪声放大器噪声系数仅恶化0.4dB，低噪声放大器输入端口静电敏感电压等级从1级降为3级，可有效提高低噪声放大器输入端口的抗静电能力及其环境适应性。

本发明提供的提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，相较于直接在系统的输入端口连接低噪声放大器，降低了生产和使用过程中放大器失效的机率；相较于在低噪声放大器的输入端口连接腔体滤波器、介质滤波器和静电泄放二极管，降低了成本、减小了体积，印制板布板更灵活。

本发明实施例提供的提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路可应用于工作频率在1000MHz～3000MHz的低噪声放大器，为提高射频输入端口抗静电放电能力，均可设置本发明实施例中的一阶高通滤波器。一阶高通滤波器插入损耗小于0.4dB，经仿真和试验验证，低噪声放大器静电敏感电压等级可由1级(1V～1999V)降为3级(4000V～15999V)。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种提高天馈系统前置低噪声放大器抗静电能力的电路，其特征在于，包括：产品输入端口、低噪声放大器和一阶高通滤波器，所述低噪声放大器包括输入端口和外围电路；

所述一阶高通滤波器串联在所述产品输入端口与所述低噪声放大器的输入端口之间。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述一阶高通滤波器包括：第一电感、第二电感、第三电感以及电容器；

所述电容器和所述第二电感串联在所述产品输入端口和所述低噪放大器的输入端口之间的通路上，所述第一电感和所述第三电感均并联到地。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电容器为高频瓷介贴片电容器。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一电感、所述第二电感以及所述第三电感均为高频线绕电感。

5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当静电从所述产品输入端口馈入时，所述静电依次经过所述第一电感静电泄放、经过所述第二电感静电抑制、经过所述第三电感静电泄放后进入所述低噪声放大器的输入端口。