CN205039792U - 微波频段电子开关及其射频前端电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路领域，公开了一种微波频段电子开关及其射频前端电路。本实用新型中，该微波频段电子开关包含：第一二极管、第二二极管、第一控制端、第二控制端、第一信号端、第二信号端和第三信号端。其中，第一控制端连接第一二极管的正极和第二二极管的负极；第二控制端连接第一二极管的负极和第二二极管的正极；第一信号端连接第一二极管的正极和第二二极管的负极；第二信号端连接第一二极管的负极；第三信号端连接第二二极管的正极。通过该微波频段电子开关能实现在一个微波电路中切换不同波段的天线信号，从而减轻技术人员的负担，还能降低成本。

Description

微波频段电子开关及其射频前端电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，特别涉及微波频段电子开关。

背景技术

随着科学技术的发展，微波电路的应用范围也日益广泛，随着低频段不断被占用，无线系统的工作频率在不断提高，工作波段也在不断增多。因此，在现代微波电路中，越来越多地需要天线信号在不同波段的电路之间切换。比如，在卫星通信或广播中，会传输多个波段的信号，由于卫星上空间有限，这些不同波段的信号只能通过一个天线来传输；此时可以通过微波开关来切换。

在现有技术中，微波切换开关设计复杂、调试困难，每个波段都需要精心调试，因此非常耗费技术人员的时间和精力，而且大大增加了成本费用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微波频段电子开关，使得通过该微波频段电子开关能实现在一个微波电路中切换不同波段的天线信号，从而减轻技术人员的负担，还能降低成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种微波频段电子开关，包含：第一二极管、第二二极管、第一控制端、第二控制端、第一信号端、第二信号端和第三信号端；所述第一控制端连接所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极；所述第二控制端连接所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极；所述第一信号端连接所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极；所述第二信号端连接所述第一二极管的负极；所述第三信号端连接所述第二二极管的正极。

本实用新型的实施方式还提供了一种微波频段的射频前端电路，包含：第一波段信号收发电路、第二波段信号收发电路、切换控制器、天线以及微波频段电子开关；所述天线与所述第一信号端相连，所述第一波段信号收发电路与所述第二信号端相连，所述第二波段信号收发电路与所述第三信号端相连；所述微波频段电子开关在所述切换控制器的控制下，将所述第一信号端二选一地与所述第二信号端和所述第三信号端接通。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，由于第一控制端连接第一二极管的正极和第二二极管的负极，第二控制端连接第一二极管的负极和第二二极管的正极，所以第一控制端为高电平且第二控制端为低电平使第一二极管导通，第二二极管截止，进而使得高频信号从第一信号端流向第二信号端；第一控制端为低电平且第二控制端为高电平使第一二极管截止，第二二极管导通，进而使得高频信号从第一信号端流向第三信号端。这样，通过该微波频段电子开关就能实现在一个微波电路中切换不同波段的天线信号。

另外，所述微波频段电子开关还包含第一至第四电容；所述第一电容连接在所述第一信号端与所述第一二极管的正极之间；所述第二电容连接在所述第一信号端与所述第二二极管的负极之间；所述第三电容连接在所述第二信号端与所述第一二极管的负极之间；所述第四电容连接在所述第三信号端与所述第二二极管的正极之间。第一电容、第二电容、第三电容和第四电容能使高频信号通过，阻隔直流的开关信号。

另外，所述第一至第四电容的电容值在3至10皮法之间取值。因为所述电子开关是在信号数吉赫到数十吉赫的频段下工作，所以第一至第四电容的电容值在3至10皮法之间，可以使电容的自谐振频率略大于信号频率，从而使电容的容抗较小，更好的通过高频信号。进一步地，该电容可以用电路板上的2片一定尺寸的导体来代替。

另外，所述微波频段电子开关还包含第一至第四电感、第一至第三电阻；所述第一电感和所述第一电阻串联连接在所述第一控制端与所述第一二极管的正极之间；所述第二电感和所述第二电阻串联连接在所述第一控制端与所述第二二极管的负极之间；所述第三电感和所述第三电阻串联连接在所述第二控制端与所述第一二极管的负极之间；所述第四电感和所述第三电阻串联连接在所述第二控制端与所述第二二极管的正极之间。第一电阻、第二电阻和以及第三电阻可以为给二极管提供合适的偏置电流。第一电感、第二电感、第三电感和第四电感可以阻隔高频信号，通过直流的开关信号。

另外，所述第一至第四电感的电感值在1至10纳亨之间取值。因为所述电子开关是在信号数吉赫到数十吉赫的频段下工作，所以第一至第二电感的电感值在1至10纳亨之间，可以使电感的自谐振频率大于信号频率，从而使电感的感抗随信号频率的增加而增加，进而使电感更好的阻隔高频信号。进一步地，该电感可以用电路板上的一段曲形走线来代替。

另外，所述第一至第三电阻的电阻值在100至900欧姆之间取值。第一至第三电阻有较大的取值范围可以更好的调节微波电路中电流的大小，从而使开关二极管的导通阻抗最小，进而使整个电路更好的工作。

另外，所述微波频段电子开关还包含第一三极管和第二三极管；所述第一三极管的基极为外部控制端，发射极接地，集电极连接所述第一控制端；所述第二三极管的基极连接所述第一三极管的集电极，发射极接地，集电极连接所述第二控制端。第一三极管和第二三极管可以给第一至第二二极管提供控制电压，而且第一至第二二极管都可以放大第一控制端或第二控制端的电压，从而使外部控制端不需要输入较大的驱动电流就能使微波频段电子开关工作。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施方式的微波频段电子开关电路原理示意图；

图2是根据本实用新型第一实施方式的微波频段电子开关的电路原理示意图；

图3是根据本实用新型第二实施方式的微波频段的射频前端电路的结构模块示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及一种微波频段电子开关。

如图1所示，该微波频段电子开关包含：第一二极管D1、第二二极管D2、第一控制端即控制A、第二控制端即控制B、第一信号端RF1、第二信号端RF2、第三信号端RF3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1和第二三极管Q2。

其中，第一控制端即控制A连接第一二极管D1的正极和第二二极管D2的负极；第二控制端即控制B连接第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极；第一信号端RF1连接第一二极管D1的正极和第二二极管D2的负极；第二信号端RF2连接第一二极管D1的负极；第三信号端RF3连接第二二极管D2的正极；第一电容C1连接在第一信号端RF1与第一二极管D1的正极之间；第二电容C2连接在第一信号端RF1与第二二极管D2的负极之间；第三电容C3连接在第二信号端RF2与第一二极管D1的负极之间；第四电容C4连接在第三信号端RF3与第二二极管D2的正极之间；第一电感L1和第一电阻R1串联连接在第一控制端即控制A与第一二极管D1的正极之间；第二电感L2和第二电阻R2串联连接在第一控制端即控制A与第二二极管D2的负极之间；第三电感L3和第三电阻R3串联连接在第二控制端即控制B与第一二极管D1的负极之间；第四电感L4和第三电阻R3串联连接在第二控制端即控制B与第二二极管D2的正极之间。

此外，值得说明的是，本实施方式还可以采用三极管作为驱动电路，使外部控制端不需要输入较大的驱动电流就能使微波频段电子开关工作。如图2所示，第一三极管Q1的基极为外部控制端即控制，发射极接地，集电极连接第一控制端；第二三极管Q2的基极连接所述第一三极管Q1的集电极，发射极接地，集电极连接第二控制端即控制B。

具体的说，外部控制端即控制C输入的控制信号为低电平信号，低电平信号通过第一三极管Q1，由于第一三极管Q1的基极B和接地的发射极E两端的电压差过低，所以第一三极管处于截止状态，第一三极管Q1的集电极C端的电压约等于VCC，处于高电平状态，也就是第一控制端即控制A处于高电平状态；由于控制A即第一控制端处于高电平状态，与控制A串联的第二三极管Q2的基极B也就处于高电平状态，第二三极管Q2的发射极E接地，基极B与发射极E两端有足够的电压差，基极B和发射极E进入导通状态，也就是说第二三极管Q2进入导通状态，第二二极管Q2的集电极C的电压约等于发射极E的电压加上导通电压，发射极E的电压由于接地是0伏，导通电压远小于1伏，所以集电极C的电压小于1伏，处于低电平状态，也就是说控制B即第二控制端处于低电平状态。控制A处于高电平状态，控制B处于低电平状态，由于第一二极管正极电压高于负极电压，所以第一二极管D1就会导通；由于第二二极管正极电压小于负极电压，所以第二二极管D2截止。又由于只有高频信号能通过第一电容C1和第三电容C3，所以经电容过滤后的高频信号从第一信号端RF1流向第二信号端RF2，且第一信号端RF1和第三信号端RF3之间不导通，从而使此微波电路能接收各个频段的低电平天线信号。

外部控制端即控制C输入的控制信号为高电平信号，高电平信号通过第一三极管Q1，由于第一三极管Q1的基极B和接地的发射极E两端的有足够的电压差，所以第一三极管处于导通状态，第一三极管Q1的集电极C端的电压约等于发射极E的电压加上导通电压，发射极E的电压由于接地是0伏，导通电压小于1伏，所以集电极C的电压小于1伏，处于低电平状态，也就是第一控制端即控制A处于低电平状态；由于控制A即第一控制端处于低电平状态，与控制A串联的第二三极管Q2的基极B也就处于低电平状态，第二三极管Q2的发射极E接地，基极B与发射极E两端电压差过低导致基极B和发射极E进入截止状态，也就是说第二三极管Q2进入截止状态，第二二极管Q2的集电极C的电压约等于VCC，处于高电平状态，也就是说控制B即第二控制端处于高电平状态。如图1所示，控制A处于低电平状态，控制B处于高电平状态，由于第一二极管D1负极电压高于正极电压，所以第一二极管D1就会截止；由于第二二极管D2正极电压高于负极电压，所以第二二极管D2导通。又由于只有高频信号能通过第二电容C2和第四电容C4，所以经电容过滤后的高频信号从第一信号端RF1流向第三信号端RF3，且第一信号端RF1和第二信号端RF2之间不导通，从而使此微波电路能接收各个频段的高电平天线信号。

综上所述，通过本实施方式的微波频段电子开关能实现在一个微波电路中切换不同波段的天线信号，无需重新设计电路，只需要改变其中元件的数值大小即可，比如说，第一至第四电容的电容值在3至10皮法之间取值，第一至第三电阻的电阻值在100至900欧姆之间取值。第一至第四电感的电感值在1至10纳亨之间取值。本实施方式的微波频段电子开关可以减轻技术人员的负担，还可以降低成本。

值得一提的是，第一至第四电容还可以用电路板上的2片一定尺寸的导体来代替；第一至第四电感也都可以用电路板上的一段曲形走线来代替。由于电容和电感的结构及其简单，所以可以轻松增加或减少电容值和电感值。通过此方式，微波频段电子开关也能实现在一个微波电路中切换不同波段的天线信号，无需重新设计电路，同时可以减轻技术人员的负担，还可以降低成本。

本实用新型第二实施方式涉及一种微波频段的射频前端电路，包含：第一波段信号收发电路、第二波段信号收发电路、切换控制器、天线以及第一实施方式中的微波频段电子开关。

请参阅图3所示，天线与第一信号端RF1相连，第一波段信号收发电路与第二信号端RF2相连，第二波段信号收发电路与第三信号端RF3相连；微波频段电子开关在切换控制器的控制下，将第一信号端RF1二选一地与第二信号端RF2和第三信号端RF3接通。

本实施方式的具体实施方式与第一实施方式大致相同，只是增加了用切换控制器控制外部控制端即控制C输入第一波段信号或第二波段信号，所以此处不做赘述。通过本实施方式使本发明具有了实用性和更好的可操作性，从而使本发明具有更好的推广前景。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (8)

1.一种微波频段电子开关，其特征在于，包含：第一二极管、第二二极管、第一控制端、第二控制端、第一信号端、第二信号端和第三信号端；

所述第一控制端连接所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极；

所述第二控制端连接所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极；

所述第一信号端连接所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极；

所述第二信号端连接所述第一二极管的负极；

所述第三信号端连接所述第二二极管的正极。

2.根据权利要求1所述的微波频段电子开关，其特征在于，所述微波频段电子开关还包含第一至第四电容；

所述第一电容连接在所述第一信号端与所述第一二极管的正极之间；

所述第二电容连接在所述第一信号端与所述第二二极管的负极之间；

所述第三电容连接在所述第二信号端与所述第一二极管的负极之间；

所述第四电容连接在所述第三信号端与所述第二二极管的正极之间。

3.根据权利要求2所述的微波频段电子开关，其特征在于，所述第一至第四电容的电容值在3至10皮法之间取值。

4.根据权利要求1所述的微波频段电子开关，其特征在于，所述微波频段电子开关还包含第一至第四电感、第一至第三电阻；

所述第一电感和所述第一电阻串联连接在所述第一控制端与所述第一二极管的正极之间；

所述第二电感和所述第二电阻串联连接在所述第一控制端与所述第二二极管的负极之间；

所述第三电感和所述第三电阻串联连接在所述第二控制端与所述第一二极管的负极之间；

所述第四电感和所述第三电阻串联连接在所述第二控制端与所述第二二极管的正极之间。

5.根据权利要求4所述的微波频段电子开关，其特征在于，所述第一至第四电感的电感值在1至10纳亨之间取值。

6.根据权利要求4所述的微波频段电子开关，其特征在于，所述第一至第三电阻的电阻值在100至900欧姆之间取值。

7.根据权利要求1所述的微波频段电子开关，其特征在于，所述微波频段电子开关还包含第一三极管和第二三极管；

所述第一三极管的基极为外部控制端，发射极接地，集电极连接所述第一控制端；

所述第二三极管的基极连接所述第一三极管的集电极，发射极接地，集电极连接所述第二控制端。

8.一种微波频段的射频前端电路，其特征在于，第一波段信号收发电路、第二波段信号收发电路、切换控制器、天线以及如权利要求1至7任意一项所述的微波频段电子开关；

所述天线与所述第一信号端相连，所述第一波段信号收发电路与所述第二信号端相连，所述第二波段信号收发电路与所述第三信号端相连；

所述微波频段电子开关在所述切换控制器的控制下，将所述第一信号端二选一地与所述第二信号端和所述第三信号端接通。