CN109637788A - 一种压控可变电感 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压控可变电感，包括三个功能块，分别为A、B、C；其中，功能块A包括一个电容和一个电感，电容一端接射频输入端，另一端接电感，电感另一端接功能块B；功能块B包括一个变容二极管，变容二极管正极接射频信号输出端，负极接功能块A；功能块C包括一个扼流网络和一个电容，扼流网络一端接可控电压源，另一端接于功能块A、B之间。本发明可变电感的最大感值由电容和电感串联等效的感值确定，由变容二极管通过电调节改变部分容值来达到电感可变的目的，实现电感的智能化，同时可变电感的体积小。使用砷化镓材料可以使可变电感工作在较高温度下和高频电路中，同时砷化镓材料还有噪声小、抗辐射能力强的特点。

Description

一种压控可变电感

技术领域

本发明涉及电子元器件，特别涉及一种压控可变电感。

背景技术

无线通信技术发展日新月异，逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。而在无线通信电路中，电感始终是不可或缺的部分。

传统的电感通常是固定的电感值，一旦确定后在电路中的通常不可再变，如果使用环境发生改变导致当前感值不再合适时，要对其进行修改显得极为麻烦，或者是在调试电路时，使用不同感值对电路进行测试，就需要多次更换电感，且由于感值的固定，无法调节连续的感值。

因而，如何通过较为简单的方式连续改变电感值，使电感更加精确，从而优化电路，是改进电感的新思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种砷化镓材料的压控可变电感，通过变容二极管改变部分容值来达到调节电感的目的，实现了电感的调节智能化。

为达到上述功能，本发明提供如下方案：

一种压控可变电感，包括三个功能块，分别为A、B、C；其中：

功能块A包括一个电容C1和一个电感L1，电容C1一端接射频输入端，另一端接电感L1，电感L1的一端接电容C1，另一端接功能块B；

功能块B包括一个变容二极管D1，变容二极管D1正极接射频信号输出端，负极接功能块A的电感L1；

功能块C包括一个扼流网络N1和一个电容C2，扼流网络N1一端接可控电压源，另一端接于功能块A、B之间，电容C2一端接地，另一端接可控电压源。

优选的，还包括三个焊盘，分别为P1、P2、P3，其中P1、P2构成压控可变电感的两端，P1为射频信号输入端，P2为射频信号输出端，P3为压控可变电感的调整端，接可控电压源。

优选的，所述三个焊盘P1、P2、P3和三个功能块A、B、C通过5个节点实现电路连接，其中节点1将P1与功能块A相连，节点2将功能块A、B、C相连，节点3将P2与功能块B相连，节点4将P3与功能块C相连，节点5将功能块C接地。

优选的，所述功能块A中预置若干不同的电容、电感分别串联组成的串联组，通过改变接入电路的组合来改变可变电感的最大电感值；所述功能块B中预置若干不同的电容或变容二极管组，通过改变接入电路的变容二极管增大电感可调范围。

优选的，通过在封装前进行人工选择，选择需要的功能块A中电容电感的串联组和功能块B中电容或变容二极管进行连接。

优选的，在功能块A和B之间增加一个多路开关，在使用时通过调节多路开关的接通状态，改变功能块A中电容电感的串联组和功能块B中电容或变容二极管进行连接。

优选的，所示扼流网络N1为一个扼流电感或是一个扼流电阻。

优选的，所示可控电压源为环路滤波器的输出电压、微控制单元MCU的输出电压，或是通过手工调节的输出电压中的一种。

优选的，所述压控可变电感设于砷化镓基底或印制电路板上。

压控可变电感的另一种方案，包括三个功能块，分别为A、B、C；其中：

功能块A包括一个电容C1和一个电感L1，电容C1一端接射频输入端，另一端接电感L1，电感L1的一端接电容C1，另一端接射频信号输出端；

功能块B包括一个变容二极管D1，变容二极管D1正极接射频信号输出端，负极接射频输入端；

功能块C包括一个扼流网络N1和一个电容C2，扼流网络N1一端接可控电压源，另一端接射频输入端，电容C2一端接地，另一端接可控电压源。

上述方案有点如下优点：

本发明提供的压控可变电感，使用砷化镓材料可以使可变电感工作在较高温度下，而且在高频电路中也能稳定工作，同时砷化镓材料还有噪声小、抗辐射能力强的特点。可变电感的最大感值由电容和电感串联等效的感值确定，由变容二极管通过电调节改变部分容值来达到电感可变的目的，实现电感的智能化，同时该方案的可变电感的体积小。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为实施例1的压控可变电感的拓扑图；

图2为实施例1的压控可变电感的原理图；

图3为实施例2的压控可变电感的扩展拓扑图；

图4为实施例3的压控可变电感的拓扑图。

具体实施方式

实施例1

参考图1、2，图1为本发明一种具体实施方案所提供的压控可变电感的拓扑图，图2为与之对应的结构原理图。

在本发明的一种具体实施方式中本发明所提供的压控可变电感由3个pad，即焊盘，和3个功能方块构成，其中3个焊盘分别命名为P1、P2、P3，3个功能方块分别命名为A、B、C。这3个pad和3个功能方块通过5个节点实现电路连接，其中节点1将P1与功能块A相连，节点2将功能块A、B、C相连，节点3将P2与功能块B相连，节点4将P3与功能块C相连，节点5将功能块C接地。P1、P2构成该压控可变电感的两端，P1为射频信号输入端，P2为射频信号输出端。P3为该压控可变电感的调整端，接可控电压源。所示可控电压源为环路滤波器的输出电压、微控制单元MCU的输出电压，或是通过手工调节的输出电压中的一种。

功能块A通过节点1由P1进入，并通过节点2与功能块B、C相连。该功能块确定了整个可变电感的电感最大值，并且能够提高电路的Q值，即提高电路的品质因数，以及实现隔离直流的功能。该功能块由一个电容C1和一个电感L1的串联构成，其中电容C1的作用为隔离直流，一端接在节点1处，另一端接电感L1，防止外部直流信号通过该可变电感，因此电容C1取值应取较大值，以减小对可变电感的影响，保证可变电感能够正常工作，同时，电容C1的高Q值可以提升整个可变电感的Q值。电感L1一端接电容C1，另一端接在节点2处，该功能块的电感值实际是由电感L1和电容C1串联所等效的感值，其中电感L1的感值为L，电容C1的容值为C。

功能块B通过节点2与功能块A、C相连，并通过节点3在P2处接P3。该功能块用来起到改变可变电感感值的作用。该功能块由一个变容二极管D1构成，正极接在节点3处，即接射频信号输出端，负极接在节点2处，为反偏接法，改变反偏电压来控制变容二极管D1的容值，在可调节范围内，随着反偏电压的增大，容值减小，从而改变整个电路的感值，达到感值通过电压变化而改变的目的，其中变容二极管D1的容值用C_V。

功能块C通过节点2与功能块A、B相连，通过节点4与P3相连，通过节点5接地。在理想状态下，直流电压源输出一个稳定的电压，但在实际情况中，直流电压源在工作时会带有交流信号分量。因此功能块C主要作用是滤除可控电压源中的交流分量，以及对直流通路和射频通路进行隔离，为功能块B中的变容二极管D1提供稳定的反偏电压。该功能块由一个电容C2和一个扼流网络N1构成，其中电容C2起到滤波功能，一端连于节点4，另一端连于节点5，使控制电压源中的交流分量通过电容C2到地。扼流网络N1起到隔离射频信号的作用，一端连于节点4，另一端连于节点2，使可控电压源经过功能块C对功能块B进行电压控制，同时避免射频通路的信号经过功能块C，造成信号的损失，所示扼流网络N1为一个扼流电感或是一个扼流电阻。

此时，整个压控可变电感的感抗表达式

等效电感的表达式为

实施例2

请参考图3，图3为本发明的功能拓展的一种实施方案。

在功能块A中预置不同的电容电感的串联组，通过改变接入电路的组合来改变可变电感的最大电感值，在功能块B中预置不同的电容或变容二极管组，通过改变接入电路的变容二极管增大电感可调范围。上述功能可通过在封装前进行人工选择，选择需要的功能块A中电容电感组和功能块B中电容或变容二极管进行连接，此结构相对简单，亦或是在功能块A和B之间增加一个switch，即开关，在使用时通过调节电信号，改变接入电路的组合，使得可变电感的调节范围更宽，可以适应更多的环境。本方案的电感可以用在砷化镓、印制电路板及其他的一些材料上。

实施例3

上述电路为串联型压控可变电感，亦可使用并联结构完成该电路。并联结构附图如下4。

与串联结构相似的，并联结构也由3个pad和3个功能方块构成，其中pad分别为P1、P2、P3，功能方块分别为功能块A、功能块B、功能块C，不同的是，上述串联结构是将功能块A与功能块B串联，而并联结构是将功能块A和功能块B并联。功能块A包括一个电容C1和一个电感L1，电容C1一端接射频输入端，另一端接电感L1，电感L1的一端接电容C1，另一端接射频信号输出端；功能块B包括一个变容二极管D1，变容二极管D1正极接射频信号输出端，负极接射频输入端；功能块C包括一个扼流网络N1和一个电容C2，扼流网络N1一端接可控电压源，另一端接射频输入端，电容C2一端接地，另一端接可控电压源。

该可变电感的感抗表达式为

等效电感值为

以上是对本发明提供的压控可变电感的详细介绍，并提供了对本发明的几种拓展方案。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压控可变电感，其特征在于，包括三个功能块，分别为A、B、C；其中：

功能块A包括一个电容C1和一个电感L1，电容C1一端接射频输入端，另一端接电感L1，电感L1的一端接电容C1，另一端接功能块B；

功能块B包括一个变容二极管D1，变容二极管D1正极接射频信号输出端，负极接功能块A的电感L1；

功能块C包括一个扼流网络N1和一个电容C2，扼流网络N1一端接可控电压源，另一端接于功能块A、B之间，电容C2一端接地，另一端接可控电压源。

2.根据权利要求1所述的压控可变电感，其特征在于，还包括三个焊盘，分别为P1、P2、P3，其中P1、P2构成压控可变电感的两端，P1为射频信号输入端，P2为射频信号输出端，P3为压控可变电感的调整端，接可控电压源。

3.根据权利要求2所述的压控可变电感，其特征在于，所述三个焊盘P1、P2、P3和三个功能块A、B、C通过5个节点实现电路连接，其中节点1将P1与功能块A相连，节点2将功能块A、B、C相连，节点3将P2与功能块B相连，节点4将P3与功能块C相连，节点5将功能块C接地。

4.根据权利要求1所述的压控可变电感，其特征在于，所述功能块A中预置若干不同的电容、电感分别串联组成的串联组，通过改变接入电路的组合来改变可变电感的最大电感值；所述功能块B中预置若干不同的电容或变容二极管组，通过改变接入电路的变容二极管增大电感可调范围。

5.根据权利要求4所述的压控可变电感，其特征在于，通过在封装前进行人工选择，选择需要的功能块A中电容电感的串联组和功能块B中电容或变容二极管进行连接。

6.根据权利要求4所述的压控可变电感，其特征在于，在功能块A和B之间增加一个多路开关，在使用时通过调节多路开关的接通状态，改变功能块A中电容电感的串联组和功能块B中电容或变容二极管进行连接。

7.根据权利要求3所述的压控可变电感，其特征在于，所示扼流网络N1为一个扼流电感或是一个扼流电阻。

8.根据权利要求3所述的压控可变电感，其特征在于，所示可控电压源为环路滤波器的输出电压、微控制单元MCU的输出电压，或是通过手工调节的输出电压中的一种。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的压控可变电感，其特征在于，所述压控可变电感设于砷化镓基底或印制电路板上。

10.一种压控可变电感，其特征在于，包括三个功能块，分别为A、B、C；其中：

功能块A包括一个电容C1和一个电感L1，电容C1一端接射频输入端，另一端接电感L1，电感L1的一端接电容C1，另一端接射频信号输出端；

功能块B包括一个变容二极管D1，变容二极管D1正极接射频信号输出端，负极接射频输入端；

功能块C包括一个扼流网络N1和一个电容C2，扼流网络N1一端接可控电压源，另一端接射频输入端，电容C2一端接地，另一端接可控电压源。