CN105306033B - 一种pin收发开关与限幅器的微波集成模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块，包括：发射支路、天线支路、接收支路和检波电路。发射支路由隔直电容、串联开关PIN管和扼流电感组成；接收支路由1/4波长传输线、对地并联开关PIN管、小功率限幅PIN管、对地并联扼流电感和限幅控制扼流电感组成；发射支路由隔直电容、耦合器组成；检波电路由检波二极管、电容和电阻组成。接收支路上地并联开关PIN管被收发开关功能和限幅功能共用，在保证开关和限幅器功率容量的前提下，减少接收支路PIN管级联数量，减小接收支路插损。

Description

一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块

技术领域

本发明属于电子设备射频前端技术领域，特别是一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块，用于电子设备射频前端的收发转换。

背景技术

PIN收发开关用于雷达、通信等电子设备前端的收发转换，设备天线通过收发开关选择连接发射机或接收机，进行发射或接收电磁波信号，从而进行目标探测和信息传输。限幅器装在收发开关和接收机之间，对接收机进行大功率信号的限幅保护，防止外部大功率信号损毁接收机。系统工作在接收状态时，天线接收到的微波信号经过收发转换开关、限幅器，然后进入接收机。

随着应用需求的发展，现代电子设备的性能指标要求越来越高，必须进一步降低接收通道的噪声系数，提高输出信号的信噪比，从而提高系统的作用距离。为了减小接收通道噪声系数，除减小接收机中低噪声放大器的噪声系数外，减小收发开关和限幅器的插损是目前电子设备的新要求。目前常见的方法是对收发开关和限幅器电路进行单独的优化设计，降低插损，但由于器件水平限制，插损降低有限。

发明内容

本发明的目的在于：对PIN收发开关和限幅器进行集成设计，提供一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块，通过集成设计，减少接收支路PIN管级联数量，从而减小接收支路插损。

本发明采用的技术方案如下：一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块，由发射支路、接收支路、天线支路和检波电路组成。发射支路由1个隔直电容、1个串联开关PIN管和1个扼流电感组成；接收支路由1个1/4波长传输线、1个对地并联开关PIN管、2个隔直电容、2个小功率限幅PIN管、1个对地并联扼流电感和1个限幅控制扼流电感组成；天线支路由1个隔直电容、1个耦合器组成；检波电路由1个检波二极管、1个电容和1个电阻组成。接收支路上的对地并联开关PIN管既用于收发转换，又用于大功率限幅，工作原理如下：开关控制电平通过发射支路的扼流电感进行开关转换控制，当为高电平时，发射支路串联开关PIN管和接收支路对地并联开关PIN管导通，从而发射支路与天线支路连通，接收支路关断；当为低电平时，发射支路串联开关PIN管和接收支路对地并联开关PIN管都不导通，从而接收支路与天线支路连通，发射支路关断。当处于接收状态时，天线支路接收到的信号经过耦合器耦合，再经检波器检波，输出检波信号通过接收通道限幅控制扼流电感加到对地并联开关PIN管上。当接收到正常小信号时，天线支路耦合检波输出信号较小，接收支路对地并联开关PIN管不导通，接收支路处于低损耗状态，开关正常接收信号；当接收到大功率信号时，天线支路耦合检波输出信号大，驱动接收支路对地并联开关PIN管导通，起到限幅效果，2个小功率限幅PIN管对经一级限幅后的信号进一步限幅，减小信号幅度，开关处于接收限幅状态，保护后级接收电路不被大功率信号烧毁。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)通过开关和限幅器的集成设计，接收支路的开关PIN管被转换开关和限幅器共用，从而在保证开关和限幅功率容量的前提下，减少接收支路PIN管级联数量，减小插损，从而降低雷达、通信等电子设备接收通道的噪声系数，提高输出信号信噪比，提高系统的作用距离。

(2)通过开关和限幅器的集成设计，有利于提高电路的集成度，减小电路体积。

附图说明

图1为一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块，由发射支路、接收支路、天线支路和检波电路组成。发射支路由隔直电容C1、串联开关PIN管D1和扼流电感L1组成；接收支路由1/4波长传输线、对地并联开关PIN管D2、隔直电容C3、隔直电容C4、小功率限幅PIN管D3、小功率限幅PIN管D4、对地并联扼流电感L3和限幅控制扼流电感L2组成；天线支路由隔直电容C2、耦合器组成；检波电路由检波二极管D5、电容C5和电阻R1组成。

发射支路中，隔直电容C1一端接模块发射端，一端与扼流电感L1和开关PIN管D1阳极连接；扼流电感L1一端与隔直电容C1和开关PIN管D1阳极连接，另一端接模块收发控制端；开关PIN管D1阳极与隔直电容C1和扼流电感L1连接，阴极与天线支路中隔直电容C2和接收支路中1/4波长传输线连接。

天线支路中，隔直电容C2一端与发射支路开关PIN管D1阴极和和接收支路中1/4波长传输线连接，一端与耦合器输出端连接；耦合器输入端接模块天线端，输出端接隔直电容C2，耦合端接检波电路中检波二极管D5阳极。

接收支路中，1/4波长传输线一端与发射支路开关PIN管D1阴极和天线支路中隔直电容C2连接，另一端与开关PIN管D2阳极、扼流电感L2和隔直电容C3连接；开关PIN管D2阳极与1/4波长传输线、扼流电感L2和隔直电容C3连接，阴极接地；扼流电感L2一端与1/4波长传输线、开关PIN管D2阳极和隔直电容C3连接，一端与检波电路中检波二极管D5阴极、电容C4和电阻R1连接；电容C3一端与1/4波长传输线、开关PIN管D2阳极和扼流电感L2连接，另一端依次与限幅PIN管D3阳极、扼流电感L3、限幅PIN管D4阳极和隔直电容C4连接。限幅PIN管D3、扼流电感L3、限幅PIN管D4依次对地并联连接，其中限幅PIN管D3阴极、扼流电感L3一端和限幅PIN管D4阴极接地，限幅PIN管D3阳极、扼流电感L3另一端和限幅PIN管D4阳极依次连接。依次对地并联连接的限幅PIN管D3、扼流电感L3、限幅PIN管D4，一端接电容C3，另一端通过电容C4接模块接收端。接收支路上的对地并联开关PIN管D2既用于收发转换，又用于大功率限幅，工作原理如下：开关控制电平通过发射支路的扼流电感进行开关转换控制，当为高电平时，发射支路串联开关PIN管D1和接收支路对地并联开关PIN管D2导通，从而发射支路与天线支路连通，接收支路关断；当为低电平时，发射支路串联开关PIN管D1和接收支路对地并联开关PIN管D2都不导通，从而接收支路与天线支路连通，发射支路关断。当处于接收状态时，天线支路接收到的信号经过耦合器耦合，再经检波电路检波，输出检波信号通过接收通道限幅控制扼流电感L3加到对地并联开关PIN管D2上。当接收到正常小信号时，天线支路耦合检波输出信号较小，接收支路对地并联开关PIN管D2不导通，接收支路处于低损耗状态，开关正常接收信号；当接收到大功率信号时，天线支路耦合检波输出信号大，驱动接收支路对地并联开关PIN管D2导通，起到限幅效果，小功率限幅PIN管D3、D4对经一级限幅后的信号进一步限幅，减小信号幅度，开关处于接收限幅状态，保护后级接收电路不被大功率信号烧毁。

Claims (2)

1.一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块，由发射支路、接收支路、天线支路和检波电路组成，其特征在于：所述发射支路由1个隔直电容、1个串联开关PIN管和1个扼流电感组成,隔直电容、串联开关PIN管依次连接，扼流电感L1一端与隔直电容C1和开关PIN管D1阳极连接，另一端接模块收发控制端；所述接收支路由1个1/4波长传输线、1个对地并联开关PIN管、2个隔直电容、2个小功率限幅PIN管、1个对地并联扼流电感和1个限幅控制扼流电感组成，1/4波长传输线、对地并联开关PIN管、第一个隔直电容、第一个对地并联小功率限幅PIN管、对地并联扼流电感、第二个对地并联小功率限幅PIN管和第二个隔直电容依次连接，限幅控制扼流电感一端与1/4波长传输线、开关PIN管D2阳极和隔直电容C3连接，一端与检波电路输出连接；所述天线支路由1个隔直电容、1个耦合器组成，隔直电容和耦合器依次连接；所述检波电路由1个检波二极管、1个电容和1个电阻组成，检波二极管、对地并联的电容和对地并联的电阻依次连接；发射支路输出端、接收支路输入端和天线支路公共端相互连接，检波电路输入端与天线支路耦合器耦合端连接，检波电路输出端与接收支路限幅控制扼流电感连接。

2.根据权利要求1所述的一种PIN收发开关与限幅器的微波集成模块，其特征在于所述接收支路上的对地并联开关PIN管被收发转换功能和限幅功能共用，当收发转换电平为高电平时，该PIN管对地导通，关断接收通道，开关处于发射状态；当收发转换电平为低电平时，开关处于接收状态，该PIN管受天线支路耦合检波输出信号的控制，当开关接收到小功率信号时，检波输出信号较小，该PIN管不导通，接收支路处于低损耗状态；当接收到大功率信号时，天线支路耦合检波输出信号大，驱动该PIN管导通，起到限幅效果，小功率限幅PIN管对经一级限幅后的信号进一步限幅，减小信号幅度，开关处于接收限幅状态，保护后级接收电路不被大功率信号烧毁。