CN104917481A - 熔断式微波限幅器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔断式微波限幅器，用于雷达系统，其包括限幅器本体和熔断式电阻网络结构，所述熔断式电阻网络结构包括输入传输线、输出传输线、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二电阻一端与输入传输线相连且其另一端与输出传输线相接，所述第一电阻一端与输入传输线相连，所述第三电阻一端与输出传输线相连，所述第一电阻和所述第三电阻的另一端均接地线，在基本不增加尺寸的前提下提高了现有微波限幅器的性能而且永久保护后续电路，从而降低维护成本，而电阻网络结构能够和前后的电路端口阻抗匹配，不会使得微波电信号出现较大损耗。

Description

熔断式微波限幅器

技术领域

本发明属于功率调制技术，尤其涉及一种熔断式微波无限幅器。

背景技术

现有微波限幅器是利用PIN管的开关特性，当功率大于某一值时，PIN管趋向导通，使部分功率反射回去。当耐功率要求较高、限幅电平较低时，需要用到多个型号的PIN管通过逐级限幅来实现最终的小功率输出。然而，级数再多，微波限幅器存在最大的耐功率指标，当输入功率大于微波限幅器的耐功率时，微波限幅器内部的PIN管会烧坏并处于开路状态，微波限幅器失去限幅作用，从而烧坏接在微波限幅器后面的电子设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有微波限幅器利用PIN管的开关特性，当输入功率大于微波限幅器的耐功率时，微波限幅器内部的PIN管会烧坏并处于开路状态，微波限幅器失去限幅作用，从而烧坏接在微波限幅器后面的电路。

为了解决以上问题，本发明提供的技术方案是：熔断式微波限幅器，包括限幅器本体和熔断式电阻网络结构，所述熔断式电阻网络结构包括输入传输线、输出传输线、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二电阻一端与输入传输线相连且其另一端与输出传输线相接，所述第一电阻一端与输入传输线相连，所述第三电阻一端与输出传输线相连，所述第一电阻和所述第三电阻的另一端均接地线，所述输出传输线与限幅器本体的输入端相接，所述输入传输线作为熔断式微波限幅器的输入端，所述第一电阻的耐功率与第二电阻的耐功率之比不小于所述第一电阻的耐功率与第二电阻的耐功率之比不大于所述第二电阻的耐功率与第三电阻的耐功率之比不大于所述第二电阻的耐功率与第三电阻的耐功率之比不小于其中R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，R为熔断式电阻网络结构的匹配负载，R3//R为第三电阻R3与匹配负载R并联后的等值计算的阻值。

一种上述熔断式网络结构中的电阻的设置方法，如下步骤：

步骤一、为了保证雷达系统的输入信号的最低功率要求，设定熔断式电阻网络结构对输入信号的功率衰减量为A；为了保护限幅器本体，设定熔断式电阻网络结构的目标耐功率为P，且P小于限幅器本体的耐功率，熔断式电阻网络结构的匹配负载为R；

步骤二、利用功率衰减量A和匹配负载R，按照公式(1)和公式(2)，计算第一电阻阻值R1、第二电阻阻值R2和第三电阻阻值R3，R1＝R3；其中，功率衰减量A的单位为分贝；

$R1=R3=\frac{{10}^{\frac{A}{20}}+1}{{10}^{\frac{A}{20}}-1}R---\left(1\right)$

$R2=\frac{{\left({10}^{\frac{A}{20}}\right)}^2-1}{2*{10}^{\frac{A}{20}}}R---\left(2\right)$

步骤三、利用R1、R2、R3和匹配负载R，按照公式(3)，计算出第一电阻理论耐功率P_1l、第二电阻的理论耐功率P_2l和第三电阻的理论耐功率P_3l三者之间的比值，将设定的目标耐功率P按照P_1l、P_2l和P_3l三者的比值分配到各电阻单元，分别计算出第一电阻、第二电阻和第三电阻被分配到的理论耐功率，公式(3)中R3//R代表第三电阻R3与匹配负载R并联后的等值计算的阻值；

$P_{1l}:P_{2l}:P_{3l}=\frac{R2+R3//R}{R1+R2+R3//R}:\frac{R2*R1}{(R2+R3)(R2+R3//R+R1)}:\frac{R*(R3//R)*R1}{(R2+R3//R)(R2+R3//R+R1)(R3+R)}---\left(3\right)$

步骤四、参考P_1l、P_2l和P_3l，再次将设定的目标耐功率实际分配到各电阻单元，P1为所述第一电阻的实际分配到的耐功率值，P2为第二电阻的实际分配到的耐功率值，P3为第三电阻的实际分配到的耐功率值，分配的原则是：

P_1l/P_2l≤P1:P2≤1.3*P_1l/P_2l

P_2l/P_3l≥P2:P3≥0.7*P_2l/P_3l

选择符合P1和R1的第一电阻、符合P2和R2的第二电阻，以及符合P3和R3的第三电阻。

与现有技术相比，本发明的效果是，一方面，当输入功率大于限幅器的耐功率时，熔断式微波限幅器中的电阻网络结构的第二电阻熔断，从而使得限幅器本体处于断开状态而不是直通，确保后面的电子设备不被烧毁，在基本不增加尺寸的前提下提高了现有微波限幅器的性能而且永久保护后续电路，从而降低维护成本，另一方面，如果只采用一个电阻，电阻的阻抗与电阻前后两部分的端口阻抗不易匹配，微波电信号就会反射，增大损耗，影响信号传输及信号质量，而电阻网络能够和前后的电路端口阻抗匹配，不会使得微波电信号出现较大损耗。

附图说明

图1本发明中的熔断式微波限幅器结构原理图。

具体实施方式

结合附图，对本发明具体实施方式进行具体说明。

如图1所示，熔断式微波限幅器，包括限幅器本体和熔断式电阻网络结构，所述熔断式电阻网络结构包括输入传输线1、输出传输线2、第一电阻5、第二电阻4和第三电阻6，所述第二电阻4一端与输入传输线1相连且其另一端与输出传输线2相接，所述第一电阻5一端与输入传输线1相连，所述第三电阻6一端与输出传输线2相连，所述第一电阻5和所述第三电阻6的另一端均接地线3，所述输出传输线2与限幅器本体的输入端相接，所述输入传输线1作为熔断式微波限幅器的输入端，所述第一电阻的耐功率与第二电阻的耐功率之比不小于所述第一电阻的耐功率与第二电阻的耐功率之比不大于所述第二电阻的耐功率与第三电阻的耐功率之比不大于所述第二电阻的耐功率与第三电阻的耐功率之比不小于其中R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，R为熔断式电阻网络结构的匹配负载，R3//R为第三电阻R3与匹配负载R并联后的等值计算的阻值。

一种上述熔断式网络结构中的电阻的设置方法，如下步骤：

步骤一、为了保证雷达系统的输入信号的最低功率要求，设定熔断式电阻网络结构对输入信号的功率衰减量为A；为了保护限幅器本体，设定熔断式电阻网络结构的目标耐功率为P，且P小于限幅器本体的耐功率，熔断式电阻网络结构的匹配负载为R；

步骤二、利用功率衰减量A和匹配负载R，按照公式(1)和公式(2)，计算第一电阻阻值R1、第二电阻阻值R2和第三电阻阻值R3，R1＝R3；其中，功率衰减量A的单位为分贝；

$R1=R3=\frac{{10}^{\frac{A}{20}}+1}{{10}^{\frac{A}{20}}-1}R---\left(1\right)$

$R2=\frac{{\left({10}^{\frac{A}{20}}\right)}^2-1}{2*{10}^{\frac{A}{20}}}R---\left(2\right)$

步骤三、利用R1、R2、R3和匹配负载R，按照公式(3)，计算出第一电阻理论耐功率P_1l、第二电阻的理论耐功率P_2l和第三电阻的理论耐功率P_3l三者之间的比值，将设定的目标耐功率P按照P_1l、P_2l和P_3l三者的比值分配到各电阻单元，分别计算出第一电阻、第二电阻和第三电阻被分配到的理论耐功率，公式(3)中R3//R代表第三电阻R3与匹配负载R并联后的等值计算的阻值；

$P_{1l}:P_{2l}:P_{3l}=\frac{R2+R3//R}{R1+R2+R3//R}:\frac{R2*R1}{(R2+R3)(R2+R3//R+R1)}:\frac{R*(R3//R)*R1}{(R2+R3//R)(R2+R3//R+R1)(R3+R)}---\left(3\right)$

步骤四、参考P_1l、P_2l和P_3l，再次将设定的目标耐功率实际分配到各电阻单元，P1为所述第一电阻的实际分配到的耐功率值，P2为第二电阻的实际分配到的耐功率值，P3为第三电阻的实际分配到的耐功率值，分配的原则是：

P_1l/P_2l≤P1:P2≤1.3*P_1l/P_2l

P_2l/P_3l≥P2:P3≥0.7*P_2l/P_3l

选择符合P1和R1的第一电阻、符合P2和R2的第二电阻，以及符合P3和R3的第三电阻。

举例说明，假设功率衰减量A为10dB，目标耐功率P为10W，匹配负载R为50Ω，根据公式(1)和公式(2)计算R1、R2和R3，R1＝R3，可计算得R1＝96Ω，R2＝71Ω，R3＝96Ω；然后根据公式(3)，计算出P_1l、P_2l和P_3l三者的比值为9:6.3:1，按照此比值分配到第一电阻、第二电阻和第三电阻上的理论耐功率分别为5.5W、3.8W和0.7W。参考5.5W、3.8W和0.7W，将设定的目标耐功率实际分配到各电阻单元，所述第一电阻的实际分配到的耐功率值P1与第二电阻的实际分配到的耐功率值P2的比值大于9:6.3；同时，所述第二电阻的实际分配到的耐功率值P2与第三电阻的实际分配到的耐功率值P3的比值小于6.3:1，方可保证R2先熔断，也就是说第二电阻的实际分配到的耐功率要小于3.8W，可以选择3W，选择符合耐功率3W和阻值71欧的第二电阻，第一电阻的耐功率可以选择6W，选择符合耐功率6W和阻值96欧的第一电阻，第三电阻的耐功率可以选择1W，选择符合耐功率1W和阻值96欧的第三电阻。

Claims (2)

1.熔断式微波限幅器，用于雷达系统，其特征在于，包括限幅器本体和熔断式电阻网络结构，所述熔断式电阻网络结构包括输入传输线、输出传输线、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二电阻一端与输入传输线相连且其另一端与输出传输线相接，所述第一电阻一端与输入传输线相连，所述第三电阻一端与输出传输线相连，所述第一电阻和所述第三电阻的另一端均接地线，所述输出传输线与限幅器本体的输入端相接，所述输入传输线作为熔断式微波限幅器的输入端，所述第一电阻的耐功率与第二电阻的耐功率之比不小于所述第一电阻的耐功率与第二电阻的耐功率之比不大于所述第二电阻的耐功率与第三电阻的耐功率之比不大于 $\frac{R2*R1}{(R2+R3//R)(R2+R3//R+R1)}:\frac{R*(R3//R)*R1}{(R2+R3//R)(R2+R3//R+R1)(R3+R)},$ 所述第二电阻的耐功率与第三电阻的耐功率之比不小于 $0.7*\frac{R2*R1}{(R2+R3//R)(R2+R3//R+R1)}:\frac{R*(R3//R)*R1}{(R2+R3//R)(R2+R3//R+R1)(R3+R)};$ 其中R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，R为熔断式电阻网络结构的匹配负载，R3//R为第三电阻R3与匹配负载R并联后的等值计算的阻值。

2.一种权利要求1中所述的熔断式网络结构中的电阻的设置方法，其特征在于，如下步骤：

步骤一、为了保证雷达系统的输入信号的最低功率要求，设定熔断式电阻网络结构对输入信号的功率衰减量为A；为了保护限幅器本体，设定熔断式电阻网络结构的目标耐功率为P，且P小于限幅器本体的耐功率，熔断式电阻网络结构的匹配负载为R；

步骤二、利用功率衰减量A和匹配负载R，按照公式(1)和公式(2)，计算第一电阻阻值R1、第二电阻阻值R2和第三电阻阻值R3，R1＝R3；其中，功率衰减量A的单位为分贝；

$R1=R3=\frac{{10}^{\frac{A}{20}}+1}{{10}^{\frac{A}{20}}-1}R---\left(1\right)$

$R2=\frac{{\left({10}^{\frac{A}{20}}\right)}^2-1}{2*{10}^{\frac{A}{20}}}R---\left(2\right)$

步骤三、利用R1、R2、R3和匹配负载R，按照公式(3)，计算出第一电阻理论耐功率P_1l、第二电阻的理论耐功率P_2l和第三电阻的理论耐功率P_3l三者之间的比值，将设定的目标耐功率P按照P_1l、P_2l和P_3l三者的比值分配到各电阻单元，分别计算出第一电阻、第二电阻和第三电阻被分配到的理论耐功率，公式(3)中R3//R代表第三电阻R3与匹配负载R并联后的等值计算的阻值；

$P_{1l}:P_{2l}:P_{3l}=\frac{R2+R3//R}{R1+R2+R3//R}:\frac{R2*R1}{(R2+R3//R)(R2+R3//R+R1)}:\frac{R*(R3//R)*R1}{(R2+R3//R)(R2+R3//R+R1)(R3+R)}---\left(3\right)$

步骤四、参考P_1l、P_2l和P_3l，再次将设定的目标耐功率实际分配到各电阻单元，P1为所述第一电阻的实际分配到的耐功率值，P2为第二电阻的实际分配到的耐功率值，P3为第三电阻的实际分配到的耐功率值，分配的原则是：

P_1l/P_2l≤P1:P2≤1.3*P_1l/P_2l

P_2l/P_3l≥P2:P3≥0.7*P_2l/P_3l

选择符合P1和R1的第一电阻、符合P2和R2的第二电阻，以及符合P3和R3的第三电阻。