CN115549717B - 有源开关型非互易防护电路和通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及有源开关型非互易防护电路和通信设备，该电路包括第一端口电路、定向耦合器、防护模块、第一检波模块、第二检波模块、比较器模块、开关模块和第二端口电路。定向耦合器用于将通路信号分别耦合到第一检波模块和第二检波模块，以分别将耦合信号转换成第一检波电压和第二检波电压，比较器模块用于根据第一检波电压和第二检波电压的大小关系输出第一电平或第二电平，开关模块用于第一电平下控制防护模块启动工作以及在第二电平下控制防护模块不启动工作，防护模块用于在启动工作时对通路信号进行限幅；信号接收时第一检波电压大于第二检波电压，信号发射时第一检波电压小于第二检波电压。降低非互易防护电路的电路复杂度。

Description

有源开关型非互易防护电路和通信设备

技术领域

本发明属于射频电路技术领域，涉及一种有源开关型非互易防护电路和通信设备。

背景技术

限幅器作为一种功率控制的自适应防护器件，被广泛应用于电磁防护领域。目前，现有射频前端的电磁防护以限幅器为主。其作用机理为：当输入信号功率低于起限电平时，信号能正常通过。当输入信号超过起限电平时，限幅器将输出信号限制在一定范围，从而保护后级电路不被高功率电磁波损坏。由于收发开关逐渐往小型化、集成化发展，因此对耐功率性能也提出了更高的要求。

通常，限幅器接在T/R组件的低噪声放大器之前，保护低噪声放大器和接收机不被来自空中接收的大功率信号或发射机泄漏的大功率信号烧毁。对于收发天线一体的雷达通信设备，雷达发射和接收主要通过收发开关或环形器来实现；对于收发分置的雷达通信设备，雷达收发天线分别通过馈线与发射机和接收机相连。当雷达受到强电磁攻击时，强电磁信号通过天线耦合直接进入系统，会对收发开关和发射机造成破坏，诸如使发射机静态工作点产生偏移，使发射机性能变差，甚至烧毁发射机和收发开关，因此需要对发射机和收发开关进行电磁防护。当前对非互易防护电路的研究主要采用定向耦合器和检波器相结合的形式，然而，在实现本发明的过程中，发明人发现传统的非互易防护电路技术中，仍存在着电路复杂度高的技术问题。

发明内容

针对上述传统方法中存在的问题，本发明提出了一种有源开关型非互易防护电路以及一种通信设备，能够有效降低非互易防护电路的电路复杂度。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一方面，提供一种有源开关型非互易防护电路，包括第一端口电路、定向耦合器、防护模块、第一检波模块、第二检波模块、比较器模块、开关模块和第二端口电路；

定向耦合器的第一端连接第一端口电路，定向耦合器的第二端连接防护模块的第一端，定向耦合器的第三端连接第一检波模块的第一端，定向耦合器的第四端连接第二检波模块的第一端；防护模块的第二端连接第二端口电路，防护模块的第三端连接开关模块的第二端，第一检波模块的第二端连接比较器模块的第一输入端，第二检波模块的第二端连接比较器模块的第二输入端，比较器模块的输出端连接开关模块的第一端，开关模块的第三端接地，第一端口电路用于连接前端馈线，第二端口电路用于连接后端馈线；

定向耦合器用于将通路信号分别耦合到第一检波模块和第二检波模块，第一检波模块用于将耦合信号转换成第一检波电压，第二检波模块用于将耦合信号转换成第二检波电压，比较器模块用于在第一检波电压大于第二检波电压时输出第一电平以及在第一检波电压小于第二检波电压时输出第二电平；

开关模块用于在第一电平下控制防护模块启动工作，以及在第二电平下控制防护模块不启动工作，防护模块用于在启动工作时对超过起限电平的通路信号进行限幅；信号接收时第一检波电压大于第二检波电压，信号发射时第一检波电压小于第二检波电压。

在其中一个实施例中，定向耦合器包括平行线定向耦合器、分支线定向耦合器或Lange定向耦合器。

在其中一个实施例中，第一端口电路包括SMA型接头、N型接头、TNC型接头、BNC型接头或SSMA型接头。

在其中一个实施例中，第二端口电路包括SMA型接头、N型接头、TNC型接头、BNC型接头或SSMA型接头。

在其中一个实施例中，开关模块包括晶体管或场效应管。

在其中一个实施例中，第一检波模块包括沃尔顿倍压整流模块或迪克森倍压整流模块，第二检波模块包括沃尔顿倍压整流模块或迪克森倍压整流模块。

在其中一个实施例中，防护模块包括第一电容、第二电容、第一电感和限幅单元，第一电容的一端连接定向耦合器的第二端，第一电容的另一端分别连接第二电容的一端、第一电感的一端和限幅单元的阳极，第二电容的另一端连接第二端口电路，第一电感的另一端接地，限幅单元的阴极连接开关模块的第二端。

在其中一个实施例中，限幅单元包括串联的第一PIN二极管、第二PIN二极管和第三PIN二极管，开关模块为场效应管，第一检波模块包括第三电容、第四电容、第二电感、第一肖特基二极管和第二肖特基二极管，第二检波模块包括第五电容、第六电容、第三电感、第三肖特基二极管和第四肖特基二极管，定向耦合器为平行线定向耦合器，比较器模块为电压比较器；

第一PIN二极管的阳极连接第一电感的一端，第三PIN二极管的阴极连接场效应管的漏极，场效应管的源极接地，场效应管的栅极连接电压比较器的输出端，电压比较器的正相输入端连接第二电感的一端，第二电感的另一端分别连接第二肖特基二极管的阴极和第四电容的一端，第四电容的另一端接地，第二肖特基二极管的阳极分别连接第一肖特基二极管的阴极和第三电容的一端，第一肖特基二极管的阳极接地，第三电容的另一端连接平行线定向耦合器的第三端；

电压比较器的反相输入端连接第三电感的一端，第三电感的另一端分别连接第四肖特基二极管的阴极和第六电容的一端，第六电容的另一端接地，第四肖特基二极管的阳极分别连接第三肖特基二极管的阴极和第五电容的一端，第三肖特基二极管的阳极接地，第五电容的另一端连接平行线定向耦合器的第四端，平行线定向耦合器的第二端连接第一电容的一端，平行线定向耦合器的第一端连接第一端口电路。

另一方面，还提供一种通信设备，包括介质基板和上述的有源开关型非互易防护电路，介质基板用于搭载有源开关型非互易防护电路。

在其中一个实施例中，介质基板包括FR4基板、F4B基板、Rogers基板、GaAs基板、GaN基板、氧化铝基板、氮化铝基板或蓝宝石基板。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述有源开关型非互易防护电路和通信设备，通过第一端口电路、定向耦合器、防护模块、第一检波模块、第二检波模块、比较器模块、开关模块和第二端口电路设计出具有非互易性的防护电路，当信号从第一端口电路输入时，即从天线端接收外部电磁信号的过程中，信号进入第一端口电路、定向耦合器、防护模块和第二端口电路组成的通路，此时的通路信号大部分功率经定向耦合器的输入到防护模块，小部分功率经定向耦合器通往第一检波模块，第二检波模块的信号功率最小，两个检波模块分别将其收到的耦合信号转换成第一检波电压和第二检波电压，此时由于比较器模块的第一输入端电压大于第二输入端电压，因此比较器模块输出高电平，该高电平大于开关模块的开关导通电压，开关模块导通，防护模块正常工作，防护模块可对通路信号起限幅器作用。

而当信号从第二端口电路输入时，即传输待发射的电磁信号过程中，信号进入第二端口电路、防护模块、定向耦合器和第一端口电路组成的通路，由于定向耦合器具有较好的方向性，因此此时经定向耦合器耦合到第一检波模块的信号功率相比耦合到第二检波模块的信号功率更小，因而比较器模块的第一输入端电压小于第二输入端电压，因此比较器模块输出低电平，该低电平小于开关模块的开关导通电压，开关模块断开，防护模块不工作，通路信号可正常通过并经第一端口电路送往前端馈线以通往天线进行发射。如此，在接收信号时形成一个有源开关型限幅器，在发射信号时则不限幅，以更为简约的有源电路结构设计，实现高效的双向非互易限幅，从而达到了降低非互易防护电路的电路复杂度的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中有源开关型非互易防护电路的结构示意图；

图2为另一个实施例中有源开关型非互易防护电路的结构示意图；

图3为一个实施例中有源开关型非互易防护电路的双向输入输出功率曲线示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。

本领域技术人员可以理解，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

对于传统的不具有非互易性的限幅器而言，其一般不具有方向性。对于单级限幅器，信号双向输入时的限幅性能基本一致；而对于多级限幅器，通常为了提高耐受功率优化了前级的限幅结构，一般要求单向输入单向输出。因此，使用此类现有限幅器对发射机和收发开关进行保护时，会同时对发射信号进行限幅。

目前对非互易防护电路的研究主要采用定向耦合器和检波器相结合的形式，利用检波电压给PIN二极管提供电压偏置，检波电压越大，PIN二极管的起限电平越低。由于定向耦合器具有方向性，因此发射信号和接收信号时通过定向耦合器和检波器输出的检波电压不同，PIN二极管的起限电平也不同。

本申请设计的有源开关型非互易防护电路方案，是一款具有非互易性的有源开关型限幅器，其对收发信号具有不同的起限电平，可应用于收发共用的雷达通信通路中，以保护收发开关，也可以应用于收发分置的雷达通信通路中以保护发射机。例如可直接连接在发射天线与发射机之间或者收发天线与收发开关之间，其在正向输入(发射)时起限电平较高，要求高于发射机的发射功率，反向输入(接收)时起限电平较低，要求此时输出的限幅电平低于发射机或收发开关的耐受功率，从而实现双向非互易限幅，可有效实现对发射机或收发开关的保护。

下面将结合本发明实施例图中的附图，对本发明实施方式进行详细说明。

请参阅图1，在一个实施例中，本申请实施例提供了一种有源开关型非互易防护电路100，包括第一端口电路01、定向耦合器10、防护模块20、第一检波模块30、第二检波模块40、比较器模块50、开关模块60和第二端口电路02。定向耦合器10的第一端101连接第一端口电路01，定向耦合器10的第二端102连接防护模块20的第一端201，定向耦合器10的第三端103连接第一检波模块30的第一端301，定向耦合器10的第四端104连接第二检波模块40的第一端401。防护模块20的第二端202连接第二端口电路02，防护模块20的第三端203连接开关模块60的第二端602。第一检波模块30的第二端302连接比较器模块50的第一输入端501，第二检波模块40的第二端402连接比较器模块50的第二输入端502，比较器模块50的输出端503连接开关模块60的第一端601，开关模块60的第三端603接地。

第一端口电路01用于连接前端馈线，第二端口电路02用于连接后端馈线。定向耦合器10用于将通路信号分别耦合到第一检波模块30和第二检波模块40，第一检波模块30用于将耦合信号转换成第一检波电压，第二检波模块40用于将耦合信号转换成第二检波电压，比较器模块50用于在第一检波电压大于第二检波电压时输出第一电平以及在第一检波电压小于第二检波电压时输出第二电平。

开关模块60用于在第一电平下控制防护模块20启动工作，以及在第二电平下控制防护模块20不启动工作，防护模块20用于在启动工作时对超过起限电平的通路信号进行限幅。信号接收时第一检波电压大于第二检波电压，信号发射时第一检波电压小于第二检波电压。

可以理解，在本设计中，有源开关型非互易防护电路100可应用于收发共用的通路以保护收发开关，也可以应用于收发分置的通路以保护发射机。第一端口电路01是连接前端馈线的输入/输出端口，对于收发一体的雷达等电子设备，第一端口电路01通常经馈线(称为前端馈线)与收发天线连接，对于收发分置的雷达等电子设备，第一端口电路01通常经馈线(称为前端馈线)与发射天线连接。第二端口电路02是连接后端馈线的输入/输出端口，对于收发一体的雷达等电子设备，第二端口电路02通常经馈线(称为后端馈线)与收发开关连接；对于收发分置的雷达等电子设备，第二端口电路02通常经馈线(称为后端馈线)与发射机连接。

定向耦合器10的作用是从通路中耦合出部分能量送入第一检波模块30进行检波，当信号从第一端口电路01进入有源开关型非互易防护电路100时，定向耦合器10的第三端103为定向耦合器10的耦合端口，此时从定向耦合器10输入到第一检波模块30的信号功率较大，此时将定向耦合器10的第三端103的输出功率与定向耦合器10的第一端101的输入功率之比取对数值记作耦合度C。

当信号从第二端口电路02进入有源开关型非互易防护电路100时，定向耦合器10的第三端103为定向耦合器10的隔离端口，此时从定向耦合器10输入到第一检波模块30的信号功率较小，此时将定向耦合器10的第三端103的输出功率与定向耦合器10的第二端102的输入功率之比取对数值记作隔离度I。通常将耦合度C与隔离度I的差值记作方向性D。定向耦合器10要求具有较好的方向性，通常方向性可在8dB以上；且要求具有较低的耦合度，通常可在-7dB以下，以防止限幅器插损过大。可以通过微带耦合边缘锯齿化结构，引入电感和/或电容元件补偿技术，耦合端加载短截线技术等提高定向耦合器10的方向性。

防护模块20的作用是在启动工作(正常工作)时，对超过自身起限电平的通路信号进行限幅。防护模块20可以由多级限幅单元构成，限幅单元之间通过传输线连接，每个限幅单元可采用型号相同且串联的PIN二极管组成，在实际应用中优选起限电平较高的PIN二极管来搭建所需的限幅单元。

第一检波模块30的作用是根据从通路信号耦合过来的耦合信号检出直流电压，该直流电压即称为第一检波电压，并送入比较器模块50的第一输入端501，第二检波模块40的作用是根据从通路信号耦合过来的耦合信号检出直流电压，该直流电压即称为第二检波电压，并送入比较器模块50的第二输入端502，第一检波电压和第二检波电压用于通过比较器模块50比较后控制开关模块60的导通或断开。

当信号从第一端口电路01进入有源开关型非互易防护电路100时，有源开关型非互易防护电路100中第一端口电路01、定向耦合器10、防护模块20和第二端口电路02组成的传输通路内传输的通路信号即为从天线端输入的接收信号，此时，耦合到第一检波模块30和第二检波模块40的耦合信号也可相应称为接收信号。当信号从第二端口电路02进入有源开关型非互易防护电路100时，有源开关型非互易防护电路100中第一端口电路01、定向耦合器10、防护模块20和第二端口电路02组成的传输通路内传输的通路信号即为从收发开关/发射机输入的待发射信号，此时，耦合到第一检波模块30和第二检波模块40的耦合信号也可相应称为发射信号。

开关模块60的作用是根据输入的电平与自身的开关导通电压的大小比较结果来切换自身的导通与断开状态，以控制防护模块20的工作与不工作。比较器模块50输出的第一电平大于开关模块60的开关导通电压，比较器模块50输出的第二电平小于开关模块60的开关导通电压。开关模块60导通时，呈现低阻态，防护模块20正常工作，可对通路信号起限幅器的作用；开关模块60断开时，呈现高阻态，防护模块20不工作，通路信号保持正常通过。如图1中，第一检波模块30和第二检波模块40可以为结构相同或者不同的检波模块。

具体的，当信号从第一端口电路01输入通路时，通路信号到达定向耦合器10的第一端101，此后通路信号大部分功率经定向耦合器10的第二端102输入到防护模块20的第一端201，小部分功率经定向耦合器10的第三端103(耦合端)通往第一检波模块30的第一端301，经定向耦合器10的第四端104(隔离端)通往第二检波模块40的第一端401的信号功率最小。第一检波模块30将从定向耦合器10的第三端103输入的耦合信号检波成直流电压并通往比较器模块50的第一输入端501(正相输入端)，第二检波模块40将从定向耦合器10的第四端104输入的耦合信号检波成直流电压并通往比较器模块50的第二输入端502(反相输入端)。由于比较器模块50的正相输入端电压大于反相输入端电压，因此比较器模块50输出的第一电平为高电平。

此时的第一电平大于开关模块60的开关导通电压，开关模块60导通，呈现低阻态，防护模块20正常工作，此时的电路即起限幅器的作用，若此时经定向耦合器10到达防护模块20的信号功率大于等于防护模块20的起限电平，在开关模块60导通一瞬间，防护模块20立即限幅；若信号功率小于其起限电平，可待信号功率增大到起限电平以上再限幅，此时防护模块20的输出电平低于发射机或收发开关的耐受功率，以防止发射机或收发开关损坏。

当信号从第二端口电路02输入通路时，信号经防护模块20到达定向耦合器10。由于定向耦合器10有较好的方向性，因此此时由定向耦合器10的第三端103(隔离端)输入到第一检波模块30的第一端301的信号功率，比从定向耦合器10的第四端104(耦合端)输入到检波模块40的信号功率更小，于是第一检波模块30输入到比较器模块50的第一输入端501(正相输入端)的第一检波电压，要比第二检波模块40输入到比较器模块50的第二输入端502(反相输入端)的第二检波电压更小。由于比较器模块50的正相输入端电压小于反相输入端电压，因此比较器模块50输出的第二电平为低电平。此时比较器模块50输出的第二电平小于开关模块60的开关导通电压，开关模块60断开，呈现高阻态，防护模块20不工作，此时待发射信号正常通过。

因此，当信号从第一端口电路01输入(即信号接收)时，开关模块60导通，防护模块20正常工作，有源开关型非互易防护电路100就是一个限幅器，通路信号功率大于防护模块20的起限电平时才开始限幅。当信号从第二端口电路02输入(即信号发射)时，开关模块60断开，防护模块20无法正常工作，发射信号可正常通过。总而言之，可实现信号发射时不限幅，信号接收时正常限幅。

上述有源开关型非互易防护电路100，通过第一端口电路01、定向耦合器10、防护模块20、第一检波模块30、第二检波模块40、比较器模块50、开关模块60和第二端口电路02设计出具有非互易性的防护电路，当信号从第一端口电路01输入时，即从天线端接收外部电磁信号的过程中，信号进入第一端口电路01、定向耦合器10、防护模块20和第二端口电路02组成的通路，此时的通路信号大部分功率经定向耦合器10的输入到防护模块20，小部分功率经定向耦合器10通往第一检波模块30，第二检波模块40的信号功率最小，两个检波模块分别将其收到的耦合信号转换成第一检波电压和第二检波电压，此时由于比较器模块50的第一输入端电压大于第二输入端电压，因此比较器模块50输出高电平，该高电平大于开关模块60的开关导通电压，开关模块60导通，防护模块20正常工作，防护模块20可对通路信号起限幅器作用。

而当信号从第二端口电路02输入时，即传输待发射的电磁信号过程中，信号进入第二端口电路02、防护模块20、定向耦合器10和第一端口电路01组成的通路，由于定向耦合器10具有较好的方向性，因此此时经定向耦合器10耦合到第一检波模块30的信号功率相比耦合到第二检波模块40的信号功率更小，因而比较器模块50的第一输入端电压小于第二输入端电压，因此比较器模块50输出低电平，该低电平小于开关模块60的开关导通电压，开关模块60断开，防护模块20不工作，通路信号可正常通过并经第一端口电路01送往前端馈线以通往天线进行发射。如此，在接收信号时形成一个有源开关型限幅器，在发射信号时则不限幅，以更为简约的有源电路结构设计，实现高效的双向非互易限幅，从而达到了降低非互易防护电路的电路复杂度的目的。

在一个实施例中，定向耦合器10包括平行线定向耦合器10、分支线定向耦合器10或Lange定向耦合器10。可选的，可以但不限于是平行线定向耦合器10、分支线定向耦合器10和Lange定向耦合器10中的任一种，从而可以通过较为简洁的耦合器结构提供所需的方向性。

在一个实施例中，第一端口电路01包括SMA型接头、N型接头、TNC型接头、BNC型接头或SSMA型接头。可以理解，上述有源开关型非互易防护电路100可以在介质基板上加工形成，根据介质基板、加工工艺和性能指标等要求，第一端口电路01可以但不限于选择采用SMA型接头、N型接头、TNC型接头、BNC型接头和SSMA型接头中的任一种，从而提供所需的前端输入/输出端口功能。

在一个实施例中，第二端口电路02包括SMA型接头、N型接头、TNC型接头、BNC型接头或SSMA型接头。可以理解，根据介质基板、加工工艺和性能指标等要求，第二端口电路02也可以但不限于选择采用SMA型接头、N型接头、TNC型接头、BNC型接头和SSMA型接头中的任一种，从而提供所需的后端输入/输出端口功能。

在一个实施例中，开关模块60包括晶体管或场效应管。优选的，可以采用晶体管或场效应管作为所需的开关模块60，从而以较为简洁的电路结构提供所需的开关与控制功能。

在一个实施例中，第一检波模块30包括沃尔顿倍压整流模块或迪克森倍压整流模块。第二检波模块40包括沃尔顿倍压整流模块或迪克森倍压整流模块。

可以理解，第一检波模块30和第二检波模块40均可采用倍压检波模块，例如沃尔顿倍压整流(检波)模块或迪克森倍压整流(检波)模块，其电路由肖特基二极管和电容串并联组成，肖特基二极管的数量均可以但不限于选择在1～6个，从而以较为简洁的电路结构保证所需的检波效率。

在一个实施例中，如图2所示，防护模块20包括第一电容211、第二电容212、第一电感221和限幅单元。第一电容211的一端连接定向耦合器10的第二端102。第一电容211的另一端分别连接第二电容212的一端、第一电感221的一端和限幅单元的阳极。第二电容212的另一端连接第二端口电路02。第一电感221的另一端接地。限幅单元的阴极连接开关模块60的第二端602。限幅单元为PIN二极管构成的单元电路，可选择1～9个型号相同的PIN二极管串联组成，具体可以根据限幅需要进行选择。

可以理解，在本实施例中，防护模块20具体采用两个电容、一个电感和1个限幅单元的电路结构，第一电容211和第二电容212的容值相同，通过该电路结构，可以保证限幅功能的可靠且高效实现。

在一个实施例中，如图2所示，限幅单元包括串联的第一PIN二极管231、第二PIN二极管232和第三PIN二极管233。开关模块60为场效应管611。第一检波模块30包括第三电容311、第四电容312、第二电感321、第一肖特基二极管331和第二肖特基二极管332。第二检波模块40包括第五电容411、第六电容412、第三电感421、第三肖特基二极管431和第四肖特基二极管432。定向耦合器10为平行线定向耦合器10，比较器模块50为电压比较器50。

第一PIN二极管231的阳极连接第一电感221的一端，第三PIN二极管233的阴极连接场效应管611的漏极602。场效应管611的源极603接地，场效应管611的栅极601连接电压比较器50的输出端，电压比较器50的正相输入端连接第二电感321的一端。第二电感321的另一端分别连接第二肖特基二极管332的阴极和第四电容312的一端，第四电容312的另一端接地。第二肖特基二极管332的阳极分别连接第一肖特基二极管331的阴极和第三电容311的一端。第一肖特基二极管331的阳极接地。第三电容311的另一端连接平行线定向耦合器10的第三端。

电压比较器50的反相输入端连接第三电感421的一端，第三电感421的另一端分别连接第四肖特基二极管432的阴极和第六电容412的一端，第六电容412的另一端接地。第四肖特基二极管432的阳极分别连接第三肖特基二极管431的阴极和第五电容411的一端。第三肖特基二极管431的阳极接地，第五电容411的另一端连接平行线定向耦合器10的第四端，平行线定向耦合器10的第二端连接第一电容211的一端，平行线定向耦合器10的第一端连接第一端口电路01。

可以理解，在本实施例中，防护模块20的限幅单元内包括3个串联的PIN二极管，这些PIN二极管为同型号的PIN二极管。第一PIN二极管231的阳极通过传输线分别连接第一电感221、第一电容211和第二电容212，第一PIN二极管231的阴极与第二PIN二极管232的阳极连接，第二PIN二极管232的阴极与第三PIN二极管233的阳极连接，第三PIN二极管233的阴极与场效应管611的漏极602连接。场效应管611可以是NMOS场效应管，具有G端口、D端口和S端口，G端口(栅极601)为开关模块60的第一端601，D端口(漏极602)为开关模块60的第二端602，S端口(源极603)为开关模块60的第三端603，S端口接地。

第一检波模块30采用迪克森倍压整流模块，其第三电容311和第四电容312的容值相同，第一肖特基二极管331和第二肖特基二极管332的型号相同。定向耦合器10采用平行线定向耦合器10，且平行线定向耦合器10的第四端连接第二检波模块40。第二检波模块40也采用迪克森倍压整流模块，其第四电容411和第五电容412的容值相同，第二肖特基二极管431和第四肖特基二极管432的型号相同，且比较器模块50采用电压比较器50。

需要说明的是，在上述各实施例中的开关模块60还可以是PMOS场效应管，具体器件在使用时可以根据需要及晶体管的特性进行适应性调整即可实现器件互换。通过采用上述具体结构的有源开关型非互易防护电路100，其电路结构更简洁高效，可靠性高且成本更低，可更有效地降低非互易防护电路的电路复杂度。

如图3所示，给出了有源开关型非互易防护电路100的双向输入输出功率曲线，横坐标是输入功率，纵坐标是输出功率。实线表示信号从第一端口电路01输入、第二端口电路02输出时的输入输出功率曲线；虚线表示信号从第二端口电路02输入、第一端口电路01输出时的输入输出功率曲线。可见，有源开关型非互易防护电路100的双向非互易限幅效果较佳。

在一个实施例中，还提供了一种通信设备，包括介质基板和上述的有源开关型非互易防护电路100。

可以理解，关于本实施例中有源开关型非互易防护电路100的说明限定，可以参照上述有源开关型非互易防护电路100各实施例中的相应说明限定同理理解，此处不再赘述。本领域技术人员能够理解，此处所指的通信设备除包括介质基板和上述的有源开关型非互易防护电路100之外，还可以包括其他的结构组件，例如但不限于天线(发射天线或收发天线)、前端馈线、后端馈线、收发开关、发射机和/或接收机等组成部分，具体可以参照本领域中常见的雷达通信设备的结构组成同理理解，本说明书中不再一一展开详述。

有源开关型非互易防护电路100的各电路部件均可以在介质基板上加工装设，以便于集成封装、提高电路集成度，减小电路体积并提升电路可靠性。

上述通信设备，通过应用上述有源开关型非互易防护电路100，可对接收信号形成一个有源开关型限幅器而对其具有限幅作用，对发射信号则不限幅，以更为简约的电路结构设计，实现高效的双向非互易限幅，从而达到了降低非互易防护电路的电路复杂度的目的，利于缩小设备体积并提高电路可靠性。

在一个实施例中，介质基板包括FR4基板、F4B基板、Rogers基板、GaAs基板、GaN基板、氧化铝基板、氮化铝基板或蓝宝石基板。

可以理解，介质基板的材质一般可选择已有的FR4、F4B、Rogers、GaAs、GaN、氧化铝、氮化铝和蓝宝石等材质基板中的任一种。通过采用上述材质的介质基板，可以有效减轻设备的重量、提高设备的可靠性并保证各电路部件的可靠装设。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可做出若干变形和改进，都属于本申请保护范围。因此本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有源开关型非互易防护电路，其特征在于，包括第一端口电路、定向耦合器、防护模块、第一检波模块、第二检波模块、比较器模块、开关模块和第二端口电路；

所述定向耦合器的第一端连接所述第一端口电路，所述定向耦合器的第二端连接所述防护模块的第一端，所述定向耦合器的第三端连接所述第一检波模块的第一端，所述定向耦合器的第四端连接所述第二检波模块的第一端；所述防护模块的第二端连接所述第二端口电路，所述防护模块的第三端连接所述开关模块的第二端，所述第一检波模块的第二端连接所述比较器模块的第一输入端，所述第二检波模块的第二端连接所述比较器模块的第二输入端，所述比较器模块的输出端连接所述开关模块的第一端，所述开关模块的第三端接地，所述第一端口电路用于连接前端馈线，所述第二端口电路用于连接后端馈线；

所述定向耦合器用于将通路信号分别耦合到所述第一检波模块和所述第二检波模块，所述第一检波模块用于将耦合信号转换成第一检波电压，所述第二检波模块用于将耦合信号转换成第二检波电压，所述比较器模块用于在所述第一检波电压大于所述第二检波电压时输出第一电平以及在所述第一检波电压小于所述第二检波电压时输出第二电平；

所述开关模块用于在所述第一电平下控制所述防护模块启动工作，以及在所述第二电平下控制所述防护模块不启动工作，所述防护模块用于在启动工作时对超过起限电平的通路信号进行限幅；信号接收时所述第一检波电压大于所述第二检波电压，信号发射时所述第一检波电压小于所述第二检波电压。

2.根据权利要求1所述的有源开关型非互易防护电路，其特征在于，所述定向耦合器包括平行线定向耦合器、分支线定向耦合器或Lange定向耦合器。

3.根据权利要求1所述的有源开关型非互易防护电路，其特征在于，所述第一端口电路包括SMA型接头、N型接头、TNC型接头、BNC型接头或SSMA型接头。

4.根据权利要求1所述的有源开关型非互易防护电路，其特征在于，所述第二端口电路包括SMA型接头、N型接头、TNC型接头、BNC型接头或SSMA型接头。

5.根据权利要求1所述的有源开关型非互易防护电路，其特征在于，所述开关模块包括晶体管或场效应管。

6.根据权利要求1所述的有源开关型非互易防护电路，其特征在于，所述检波模块包括沃尔顿倍压整流模块或迪克森倍压整流模块，第二检波模块包括沃尔顿倍压整流模块或迪克森倍压整流模块。

7.根据权利要求1至6任一项所述的有源开关型非互易防护电路，其特征在于，所述防护模块包括第一电容、第二电容、第一电感和限幅单元，所述第一电容的一端连接所述定向耦合器的第二端，所述第一电容的另一端分别连接所述第二电容的一端、所述第一电感的一端和所述限幅单元的阳极，所述第二电容的另一端连接所述第二端口电路，所述第一电感的另一端接地，所述限幅单元的阴极连接所述开关模块的第二端。

8.根据权利要求7所述的有源开关型非互易防护电路，其特征在于，所述限幅单元包括串联的第一PIN二极管、第二PIN二极管和第三PIN二极管，所述开关模块为场效应管，所述第一检波模块包括第三电容、第四电容、第二电感、第一肖特基二极管和第二肖特基二极管，所述第二检波模块包括第五电容、第六电容、第三电感、第三肖特基二极管和第四肖特基二极管，所述定向耦合器为平行线定向耦合器，所述比较器模块为电压比较器；

所述第一PIN二极管的阳极连接所述第一电感的一端，所述第三PIN二极管的阴极连接所述场效应管的漏极，所述场效应管的源极接地，所述场效应管的栅极连接所述电压比较器的输出端，所述电压比较器的正相输入端连接所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端分别连接所述第二肖特基二极管的阴极和所述第四电容的一端，所述第四电容的另一端接地，所述第二肖特基二极管的阳极分别连接所述第一肖特基二极管的阴极和所述第三电容的一端，所述第一肖特基二极管的阳极接地，所述第三电容的另一端连接所述平行线定向耦合器的第三端；

所述电压比较器的反相输入端连接所述第三电感的一端，所述第三电感的另一端分别连接所述第四肖特基二极管的阴极和所述第六电容的一端，所述第六电容的另一端接地，所述第四肖特基二极管的阳极分别连接所述第三肖特基二极管的阴极和所述第五电容的一端，所述第三肖特基二极管的阳极接地，所述第五电容的另一端连接所述平行线定向耦合器的第四端，所述平行线定向耦合器的第二端连接所述第一电容的一端，所述平行线定向耦合器的第一端连接所述第一端口电路。

9.一种通信设备，其特征在于，包括介质基板和权利要求1至8任一项所述的有源开关型非互易防护电路，所述介质基板用于搭载所述有源开关型非互易防护电路。

10.根据权利要求9所述的通信设备，其特征在于，所述介质基板包括FR4基板、F4B基板、Rogers基板、GaAs基板、GaN基板、氧化铝基板、氮化铝基板或蓝宝石基板。