CN204681364U

CN204681364U - 一种高频无线接收器天线匹配电路

Info

Publication number: CN204681364U
Application number: CN201520284636.3U
Authority: CN
Inventors: 程东风; 李建平
Original assignee: Shenzhen Ewrf Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Ewrf Technology Co Ltd
Priority date: 2015-05-05
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2025-05-05

Abstract

本实用新型公开一种高频无线接收器天线匹配电路，其特征在于，包括一个信号处理芯片U5，两个电阻R7、R8，三个电感L5、L6、L7，四个电容C4、C5、C12、C14，两个PIN二级管D1、D2，一个单端非平衡端口RF，两个天线接口ANT1、ANT2。本实用新型设计成本低、器件少，相应的尺寸小，是实现天线匹配保护电路多功能小型化的重要改进，并且，自适应双天线接收的设计，有效解决天线的方向性问题。

Description

一种高频无线接收器天线匹配电路

技术领域

本实用新型涉及高频电子电路设计领域，具体涉及UHF频段、5.8G频段等无线接收器的天线匹配电路的稳定性、抗干扰性设计，具体是一种高频无线接收器天线匹配电路。

背景技术

无线数据信号的发射和接收都是通过天线的辐射和感应来完成，所以好的无线产品要充分发挥和利用好天线的作用。一方面要增强天线的发射和接收增益，获得良好的数据通信效果，另一方面要避免其他无用信号或大信号通过天线感应，对接收器的产生干扰甚至造成电路器件的损坏。阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。无线收发器的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗应达到一致。如果阻抗值不一致，收发器输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及收发器末级功放管的损坏。为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择天线最重要的参数之一。增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高，所以说天线在实际使用中是有方向性的。增益好的天线同样易会受到其他无关信号的干扰，这需要天线的匹配电路和其他辅助滤波电路在设计上考虑带通的问题。同时，一些大的信号或静电会通过天线对无线产品造成冲击，可能直接损坏接收电路，也需要在天线匹配电路里考虑这些因素。目前在无线产品中天线匹配电路设计一般用专用的滤波器件和L型、π型或T型网络结合实现天线的匹配和无用信号的剔除，在保护方面使用ESD专用器件、高频抗浪涌专用器件来保护电路受冲击。

民用无线接收器产品一般都是用普通的全向天线，它制作简单、尺寸小、成本低，适合大批量使用。从下天线波瓣图(参见图1)中可看出，全向天线的一般在水平方向辐射较好，在垂直方向较差，这对于无线接收器意味着在某些方向上信号接收灵敏度高，在其他方向上接收灵敏度较弱。而对应像飞行器这样的不停移动和变换姿态的无线接收器来说，忽强忽弱的信号接收强度会直接影响接收器最大稳定接收距离。民用无线接收器产品从成本和体积上考虑不适合用天线自动追踪技术，天线的阻抗匹配可以用LC或π型电路等实现，ESD和抗冲击器件也能对天线的接收电路起到保护作用，但这几个加在一起，增加PCB的面积和成本，同时对阻抗匹配造成影响。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提出一种高频无线接收器天线匹配电路，该电路用较少的分立器件实现多天线接收切换、阻抗匹配滤波、防大信号冲击和抗静电损坏等功能，既克服天线的方向性问题，有效提高天线接收稳定性和抗多种干扰冲击能力，也没有增加太多pcb尺寸和器件成本。

为了解决上述的技术问题，本实用新型设计的基本技术方案为：一种高频无线接收器天线匹配电路，其特征在于，包括一个信号处理芯片U5，两个电阻R7、R8，三个电感L5、L6、L7，四个电容C4、C5、C12、C14，两个PIN二级管D1、D2，一个单端非平衡端口RF，两个天线接口ANT1、ANT2；所述信号处理芯片U5含有6个接口，分别为两个电压接口V1、V2，一个RFC接口，两个射频接口RF1、RF2，一个地线接口GND；所述两个电阻R7、R8的一端分别连接供电电压的两端，另一端分别连接信号处理芯片U5上的两个电压接口V1、V2；所述单端非平衡端口RF连接一个电感L5，所述电感L5与信号处理芯片U5上的RFC接口连接，并且，两个电容C4、C5分别连接在电感L5的两端，电容C4、C5的另一端均接地；另两个电容C12、C14分别连接在射频接口RF1与天线接口ANT1之间、射频接口RF2与天线接口ANT2之间，并且，在射频接口RF1与电容C12之间、射频接口RF2与电容C14之间分别接入PIN二极管D1、D2的一端，在电容C12与天线接口ANT1之间、电容C14与天线接口ANT2之间分别接入电感L6、L7的一端，两个PIN二极管D1、D2和两个电感L6、L7的另一端均接地。所述两个天线接口ANT1、ANT2分别安装有一根接收天线，两根接收天线相对成90°。

本实用新型的有益效果是：

1、有效地克服了天线方向性问题对无线接收器尤其是不断移动变化的无线接收器的影响，大幅度提高稳定接收距离。

2、有效地防护天线端串入的各种直流、交流信号的干扰和冲击，提升了接收器的抗干扰能力和器件保护能力，增强了产品的稳定性和使用寿命。

附图说明

图1为普通全向天线垂直辐射范围示意图。

图2为普通全向天线水平辐射范围示意图

图3本实用新型高频无线接收器天线匹配电路一种实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图1至附图3对本实用新型做进一步的说明，但不应以此来限制本实用新型的保护范围。

为了方便说明并且理解本实用新型的技术方案，以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。

本实用新型高频无线接收器天线匹配电路(参见图3)，包括一个信号处理芯片U5，两个电阻R7、R8，三个电感L5、L6、L7，四个电容C4、C5、C12、C14，两个PIN二级管D1、D2，一个单端非平衡端口RF，两个天线接口ANT1、ANT2；所述信号处理芯片U5含有6个接口，分别为两个电压接口V1、V2，一个RFC接口，两个射频接口RF1、RF2，一个地线接口GND；所述两个电阻R7、R8的一端分别连接供电电压的两端，另一端分别连接信号处理芯片U5上的两个电压接口V1、V2；所述单端非平衡端口RF连接一个电感L5，所述电感L5与信号处理芯片U5上的RFC接口连接，并且，两个电容C4、C5分别连接在电感L5的两端，电容C4、C5的另一端均接地；另两个电容C12、C14分别连接在射频接口RF1与天线接口ANT1之间、射频接口RF2与天线接口ANT2之间，并且，在射频接口RF1与电容C12之间、射频接口RF2与电容C14之间分别接入PIN二极管D1、D2的一端，在电容C12与天线接口ANT1之间、电容C14与天线接口ANT2之间分别接入电感L6、L7的一端，两个PIN二极管D1、D2和两个电感L6、L7的另一端均接地。所述两个天线接口ANT1、ANT2分别安装有一根接收天线，两根接收天线相对成90°。

本实用新型高频无线接收器天线匹配电路为基本的50Ω匹配电路上加载防静电和抗大信号冲击的功能，采用π型网络电路的原理，用分离器件实现。图3中，C4、C5、L5构成π型阻抗匹配和滤波电路主体，配合L6、L7防ESD等直流冲击，配合D1、D2PIN二级管放大的模拟信号冲击，整体保持50欧匹配阻抗不变。经过仿真和计算得出的适当电感接地防护静电等直流干扰，再使用PIN二极管对从天线端串入的强模拟信号进行削波处理来保护接收端的放大电路。这些都是用分立元件实现，综合考虑并统一进行整体仿真和计算，并多次实践校正最终完成。

具体使用时，结合软件判别算法，根据每根天线的接收信号强度来自动切换接收天线，有效地提供了稳定接收距离。目前航模、无人机上有越来越多的无线设备和机载电子设备，如1.5G的GPS、无线视频，2.4G的WIFI图传、5.8G 的无线视频等，有些功率很大，各种强直流和交流信号的冲击对接收器的使用造成威胁，本实用新型的综合性天线匹配和保护电路可以有效地降低这些冲击。这个电路设计成本低、器件少，相应的尺寸小，是实现天线匹配保护电路多功能小型化的重要改进，并且，自适应双天线接收的设计，有效解决天线的方向性问题。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种高频无线接收器天线匹配电路，其特征在于，包括一个信号处理芯片U5，两个电阻R7、R8，三个电感L5、L6、L7，四个电容C4、C5、C12、C14，两个PIN二级管D1、D2，一个单端非平衡端口RF，两个天线接口ANT1、ANT2；所述信号处理芯片U5含有6个接口，分别为两个电压接口V1、V2，一个RFC接口，两个射频接口RF1、RF2，一个地线接口GND；所述两个电阻R7、R8的一端分别连接供电电压的两端，另一端分别连接信号处理芯片U5上的两个电压接口V1、V2；所述单端非平衡端口RF连接一个电感L5，所述电感L5与信号处理芯片U5上的RFC接口连接，并且，两个电容C4、C5分别连接在电感L5的两端，电容C4、C5的另一端均接地；另两个电容C12、C14分别连接在射频接口RF1与天线接口ANT1之间、射频接口RF2与天线接口ANT2之间，并且，在射频接口RF1与电容C12之间、射频接口RF2与电容C14之间分别接入PIN二极管D1、D2的一端，在电容C12与天线接口ANT1之间、电容C14与天线接口ANT2之间分别接入电感L6、L7的一端，两个PIN二极管D1、D2和两个电感L6、L7的另一端均接地。

2.根据权利要求1所述的高频无线接收器天线匹配电路，其特征在于，所述两个天线接口ANT1、ANT2分别安装有一根接收天线，两根接收天线相对成90°。