CN114793098A - 一种自适应、恢复快的大功率限幅电路 - Google Patents

一种自适应、恢复快的大功率限幅电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，主要解决现有限幅电路限幅输入功率上限恒定、过限后即永久损坏、限幅功率小的问题。该限幅电路包括用于限定输出功率的限幅主路，连接于限幅主路两端用于实现功率网络分配的输入功率网络分配电桥和输出功率网络分配电桥，以及与输出功率网络分配电桥和限幅主路均相连用于功率检测控制的检波反馈电路。本发明通过电桥分配两路射频信号，分别进行自适应的限幅，再通过第二次的电桥合成输出，同时耦合一路输出作为检波，并反馈至前面的限幅电路，调整限幅承受功率，使限幅电路能够适应各种输入信号幅度的使用环境，且其调整迅速，承受功率大，可靠性高，指标优良，恢复快，有效减少产品的维修成本。

Description

一种自适应、恢复快的大功率限幅电路
技术领域
本发明属于雷达及通信技术领域，具体地说，是涉及一种自适应、恢复快的大功率限幅电路。
背景技术
随着电子技术的进一步发展，通信系统、雷达系统在作战应用场景下的对抗能力要求越来越高，尤其对作战系统中的接收部分，在面对敌对方发出的大功率干扰信号、电磁脉冲信号等，易出现内部烧毁的情况，从而导致信号接收系统瘫痪，雷达通信系统无法工作。故随着干扰信号、电磁脉冲信号功率幅度增强，接收系统中前端电路对大信号的抵抗能力也提出更高的要求；同时现有的接收系统中前端所使用的限幅电路在面对强干扰信号、电磁脉冲信号时，若出现损坏，将出现信号损耗过大、接收系统噪声系数高、系统灵敏度相差甚远的异常状态，故对限幅电路在经历强干扰信号、电磁脉冲信号后，能够恢复至常规限幅工作状态，保证接收系统的性能和作战能力的要求也在提高。
现有的限幅电路主要通过在GaAs材料上集成限幅二极管电路的方式实现，详见图1，该类器件具备体积小的优点，但在承受大功率的要求上，常规能达到2W，以对数方式表示即为33dBm，少部分器件能达到5W，以对数方式表示即为37dBm，该限幅功率在当前的应用环境下，已呈现出无法满足使用要求的趋势，需将限幅功率进一步提升；且在承受超过上限的大信号后，即永久性损坏，对射频信号插损变大，恶化后端指标，甚至引起接收系统功能性故障。
近几年在限幅电路上的优化思路，有公开号为CN207475498的实用新型专利，专利名为“一种无源大功率吸收式限幅器”，该专利公开的无源大功率吸收式限幅器，通过电桥将输入信号分为两路，分别通过多组限幅二极管叠加的方式，实现大功率信号限幅输出，再通过第二级电桥将两路信号合成一路输出。该发明的特点是在现有使用的限幅电路上，增加电桥分路，并在限幅电路上通过叠加多级限幅二极管，增加承受功率，存在的问题为单路限幅二极管共4组，二极管数量10只，每多使用一只二极管，其损耗均会增大，且二极管相互之间的间距有四分之一波长的要求，多级二极管级联后链路长度会很长，故该电路相较于现有限幅器插损较大，且体积也比现有限幅器大的多，而二极管数量多，任意一只限幅二极管损坏，均会导致限幅器无法正常工作，其相对可靠性较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，主要解决现有限幅电路限幅输入功率上限恒定、过限后即永久损坏、限幅功率小的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，包括用于限定输出功率的限幅主路，连接于限幅主路两端用于实现功率网络分配的输入功率网络分配电桥和输出功率网络分配电桥，以及与输出功率网络分配电桥和限幅主路均相连用于功率检测控制的检波反馈电路。
进一步地，在本发明中，所述限幅主路包括两路电路结构相同的第一限幅支路、第二限幅支路；所述第一限幅支路包括正极作为第一限幅支路的输入端与输入功率网络分配电桥相连且负极接地的二极管D1、二极管D2，一端与二极管D1的正极相连的隔直电容C1，正极与隔直电容C1的另一端相连且负极接地的二极管D3，以及一端与隔直电容C1的另一端相连且另一端作为第一限幅支路的输出端与输出功率网络分配电桥相连的隔直电容C2；其中，二极管D3的正极还与检波反馈电路相连。
进一步地，在本发明中，所述输入功率网络分配电桥包括输入端作为限幅电路输入端的第一电桥电路M1，以及一端与第一电桥电路M1相连且另一端接地的吸收电阻R1；其中，所述第一电桥电路M1的两个输出端分别连接到第一限幅支路、第二限幅支路的输入端。
进一步地，在本发明中，所述输出功率网络分配电桥包括与第一限幅支路、第二限幅支路的输出端相连的第二电桥电路M2，以及一端与第二电桥电路M2相连且另一端与检波反馈电路相连的隔直电容C5；其中，所述第二电桥电路M2的另一输出端作为限幅电路的输出端。
进一步地，在本发明中，所述检波反馈电路包括四个并联后负极与隔直电容C5的一端相连的检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10，一端与检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10并联后的正极相连且另一端接地的旁路电容C6，以及一端与检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10并联后的正极相连且另一端分别连接于第一限幅支路、第二限幅支路各自的两个隔直电容公共端的馈电电感L1、馈电电感L2。
进一步地，在本发明中，所述第一限幅支路、第二限幅支路中的二极管均采用限幅二极管。
进一步地，在本发明中，所述旁路电容C6为低容值滤波、储电电容。
进一步地，在本发明中，所述馈电电感L1、馈电电感L2均采用宽带扼流电感。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过设置输入功率网络分配电桥和输出功率网络分配电桥，使大功率信号进入本限幅电路后，可耦合一路，用于信号幅度检测，同时以该检测电压作为限幅链路预导通的“信号”，使限幅二极管处于“导通”状态，将大部分信号功率直接传输到GND网络上，加大其大功率信号输入环境下的可承受功率，使其限幅能力加强；在输入的大功率信号幅度降低后，电桥耦合端检测到的电压变低，即传递给限幅链路预导通的“信号”变弱，限幅二极管处于“半导通”状态，将小部分的信号功率直接传输到GND网络上，此状态下限幅电路相较于二极管处于“导通”状态时的限幅能力有所降低；当本电路无大信号输入时，电桥耦合端检测不到射频信号，即无检波电压输出至限幅电路，限幅二极管处于“截止”状态，此时限幅二极管将处于正常工作状态，即此状态下，限幅电路与常规限幅器性能相当。该电路可通过自适应的检波电路，调整限幅电路所能承受的最大功率幅度，且其调整快速，电路相对简单，可靠性高，指标优良，使用灵活，具有广泛的市场应用前景，适合推广应用。
附图说明
图1为现有技术的限幅电路原理图。
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例1
如图2所示，本发明公开的一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，包括用于限定输出功率的限幅主路，连接于限幅主路两端用于实现功率网络分配的输入功率网络分配电桥和输出功率网络分配电桥，以及与输出功率网络分配电桥和限幅主路均相连用于功率检测控制的检波反馈电路。
其中，所述限幅主路包括两路电路结构相同的第一限幅支路、第二限幅支路；所述第一限幅支路包括正极作为第一限幅支路的输入端与输入功率网络分配电桥相连且负极接地的二极管D1、二极管D2，一端与二极管D1的正极相连的隔直电容C1，正极与隔直电容C1的另一端相连且负极接地的二极管D3，以及一端与隔直电容C1的另一端相连且另一端作为第一限幅支路的输出端与输出功率网络分配电桥相连的隔直电容C2；其中，二极管D3的正极还与检波反馈电路相连。即所述第二限幅支路包括二极管D4、二极管D5、二极管D6及两个隔直电容C3、C4。其中，所述第一限幅支路、第二限幅支路中的二极管均采用限幅二极管。
在本实施例中，所述输入功率网络分配电桥包括输入端作为限幅电路输入端的第一电桥电路M1，以及一端与第一电桥电路M1相连且另一端接地的吸收电阻R1；其中，所述第一电桥电路M1的两个输出端分别连接到第一限幅支路、第二限幅支路的输入端。所述输出功率网络分配电桥包括与第一限幅支路、第二限幅支路的输出端相连的第二电桥电路M2，以及一端与第二电桥电路M2相连且另一端与检波反馈电路相连的隔直电容C5；其中，所述第二电桥电路M2的另一输出端作为限幅电路的输出端。其中，电桥电路通过传输线及搭接的方式实现。
在本实施例中，所述检波反馈电路包括四个并联后负极与隔直电容C5的一端相连的检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10，一端与检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10并联后的正极相连且另一端接地的旁路电容C6，以及一端与检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10并联后的正极相连且另一端分别连接于第一限幅支路、第二限幅支路各自的两个隔直电容公共端的馈电电感L1、馈电电感L2。所述检波二极管采用肖特基检波二极管， 4只检波二极管并联使用，可以加强检波电路的可靠性。所述旁路电容C6为低容值滤波、储电电容。所述馈电电感L1、馈电电感L2均采用宽带扼流电感。
在本实施例中，限幅电路的最大限幅功率能达到300W功率，此时限幅电路损耗40dB，无大信号输入时，链路损耗1.2dB，链路从大功率限幅状态恢复为常规小信号工作状态的时间约100ns。
通过上述设计，本发明通过电桥分配两路射频信号，分别进行自适应的限幅，再通过第二次的电桥合成输出，同时耦合一路输出作为检波，并反馈至前面的限幅电路，调整限幅承受功率，使限幅电路能够适应各种输入信号幅度的使用环境，且其调整迅速，承受功率大，可靠性高，指标优良，使用灵活，恢复快，可有效减少产品的维修成本。因此，与现有技术相比，本发明专利具有突出的实质性的特点和显著的进步。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，其特征在于，包括用于限定输出功率的限幅主路，连接于限幅主路两端用于实现功率网络分配的输入功率网络分配电桥和输出功率网络分配电桥，以及与输出功率网络分配电桥和限幅主路均相连用于功率检测控制的检波反馈电路。
2.根据权利要求1所述的一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，其特征在于，所述限幅主路包括两路电路结构相同的第一限幅支路、第二限幅支路；所述第一限幅支路包括正极作为第一限幅支路的输入端与输入功率网络分配电桥相连且负极接地的二极管D1、二极管D2，一端与二极管D1的正极相连的隔直电容C1，正极与隔直电容C1的另一端相连且负极接地的二极管D3，以及一端与隔直电容C1的另一端相连且另一端作为第一限幅支路的输出端与输出功率网络分配电桥相连的隔直电容C2；其中，二极管D3的正极还与检波反馈电路相连。
3.根据权利要求2所述的一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，其特征在于，所述输入功率网络分配电桥包括输入端作为限幅电路输入端的第一电桥电路M1，以及一端与第一电桥电路M1相连且另一端接地的吸收电阻R1；其中，所述第一电桥电路M1的两个输出端分别连接到第一限幅支路、第二限幅支路的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，其特征在于，所述输出功率网络分配电桥包括与第一限幅支路、第二限幅支路的输出端相连的第二电桥电路M2，以及一端与第二电桥电路M2相连且另一端与检波反馈电路相连的隔直电容C5；其中，所述第二电桥电路M2的另一输出端作为限幅电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，其特征在于，所述检波反馈电路包括四个并联后负极与隔直电容C5的一端相连的检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10，一端与检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10并联后的正极相连且另一端接地的旁路电容C6，以及一端与检波二极管D7、检波二极管D8、检波二极管D9和检波二极管D10并联后的正极相连且另一端分别连接于第一限幅支路、第二限幅支路各自的两个隔直电容公共端的馈电电感L1、馈电电感L2。
6.根据权利要求4所述的一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，其特征在于，所述第一限幅支路、第二限幅支路中的二极管均采用限幅二极管。
7.根据权利要求5所述的一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，其特征在于，所述旁路电容C6为低容值滤波、储电电容。
8.根据权利要求5所述的一种自适应、恢复快的大功率限幅电路，其特征在于，所述馈电电感L1、馈电电感L2均采用宽带扼流电感。
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