CN207926549U - 一种基于开关电路的数控衰减电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于开关电路的数控衰减电路，涉及射频通信技术领域，该数控衰减电路包括信号处理电路和开关驱动电路，信号处理电路包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关以及固定衰减器，两个单刀双掷开关的第一信号端分别作为信号处理电路的输入端和输出端，两个单刀双掷开关的第二信号端分别相连、第三信号端分别相连，开关驱动电路连接并驱动两个单刀双掷开关；本申请公开的数控衰减电路基于开关电路，利用固定衰减器的直通和旁路二选一来实现数控衰减器功能，电路由最常用器件构成，电路结构简单、工艺性好、调试便利、成本低。

Description

一种基于开关电路的数控衰减电路

技术领域

本实用新型涉及射频通信技术领域，尤其是一种基于开关电路的数控衰减电路。

背景技术

衰减电路，尤其是数控衰减电路在射频电路中的应用非常普遍，目前的数控衰减电路主要以数控衰减器和驱动器的结合使用为主，但数控衰减器和驱动器的成品成本较高，为了降低成本同时降低电路调试难度，急需设计一款简单易实现的数控衰减电路。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于开关电路的数控衰减电路，该电路基于二极管的开关原理，利用固定衰减器的直通和旁路二选一来实现数控衰减器功能，电路结构简单、工艺性好、调试便利、成本低。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于开关电路的数控衰减电路，该数控衰减电路包括信号处理电路和开关驱动电路，信号处理电路包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关以及固定衰减器，第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关分别包括三个信号端和两个偏置端，第一信号端是单刀双掷开关中的固定端，第二信号端和第三信号端分别是单刀双掷开关中的两个活动端，第一单刀双掷开关的第一信号端作为信号处理电路的输入端，射频信号从信号处理电路的输入端输入，第二单刀双掷开关的第一信号端作为信号处理电路的输出端，第一单刀双掷开关的第二信号端与第二单刀双掷开关的第二信号端相连，第一单刀双掷开关的第三信号端通过固定衰减器与第二单刀双掷开关的第三信号端相连；开关驱动电路包括一个信号输入端和两个信号输出端，驱动信号从开关驱动电路的信号输入端输入，开关驱动电路的第一信号输出端分别连接第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的第一偏置端，开关驱动电路的第二信号输出端分别连接第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的第二偏置端。

其进一步的技术方案为，第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的电路结构相同，单刀双掷开关的第一信号端分别连接第一二极管和第二二极管的正极，第一二极管的负极通过第一电容连接单刀双掷开关的第二信号端，第二二极管的负极通过第二电容连接单刀双掷开关的第三信号端；第一二极管和第一电容的公共端依次通过第一电感和第一电阻后连接单刀双掷开关的第一偏置端，第一电感和第一电阻的公共端通过第三电容接地；第二二极管和第二电容的公共端依次通过第二电感和第二电阻后连接单刀双掷开关的第二偏置端，第二电感和第二电阻的公共端通过第四电容接地；第一二极管和第二二极管的公共端还通过第三电感接地。

其进一步的技术方案为，第一二极管和第二二极管采用PIN开关二极管。

其进一步的技术方案为，开关驱动电路的信号输入端连接比较器的正向输入端，比较器的负向输入端连接基准电压，比较器的输出端连接开关驱动电路的第一信号输出端，比较器的输出端还通过非门连接开关驱动电路的第二信号输出端。

其进一步的技术方案为，输入开关驱动电路的驱动信号为高电平时，开关驱动电路的第一信号输出端输出正电压、第二信号输出端输出负电压；输入开关驱动电路的驱动信号为低电平时，开关驱动电路的第一信号输出端输出负电压、第二信号输出端输出正电压。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开的数控衰减电路基于开关电路，利用固定衰减器的直通和旁路二选一来实现数控衰减器功能，电路由最常用器件构成，电路结构简单、工艺性好、调试便利、成本低。电路中的单刀双掷开关是由最基础的元器件二极管搭配而成，尺寸小、成本低，二极管通常采用PIN二极管实现，适用频段较宽，通用性较好且适用频率范围广，由于单刀双掷开关使用一对串联PIN二极管，因此插入损耗也非常小。

附图说明

图1是本申请公开的数控衰减电路的电路结构图。

图2是本申请中的单刀双掷开关的电路图。

图3是本申请中的开关驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种基于开关电路的数控衰减电路，请参考图1，该数控衰减电路包括信号处理电路和开关驱动电路，信号处理电路包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关以及固定衰减器，该固定衰减器是现有市售的任意一款衰减器，其成本较低，具有固定的衰减量，本申请中的固定衰减器的衰减量根据需要选择，比如衰减量为30dB。第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关分别包括三个信号端(分别为第一信号端RFx、第二信号端ch1和第三信号端ch2)和两个偏置端(分别为第一偏置端Vc1和第二偏置端Vc2)，其中，第一信号端RFx是单刀双掷开关中的固定端，第二信号端ch1和第三信号端c2分别是单刀双掷开关中的两个活动端。第一单刀双掷开关的第一信号端RFx作为信号处理电路的输入端RFin，射频信号从信号处理电路的输入端RFin输入，第二单刀双掷开关的第一信号端RFx作为信号处理电路的输出端RFout，第一单刀双掷开关的第二信号端ch1与第二单刀双掷开关的第二信号端ch1相连形成通道ch1，第一单刀双掷开关的第三信号端ch2通过固定衰减器与第二单刀双掷开关的第三信号端ch2相连形成通道ch2。开关驱动电路连接并驱动信号处理电路中的第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，开关驱动电路包括一个信号输入端Vin和两个信号输出端(分别为第一信号输出端out1和第二信号输出端out2)，驱动信号从开关驱动电路的信号输入端Vin输入，开关驱动电路的第一信号输出端out1分别连接第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的第一偏置端Vc1，开关驱动电路的第二信号输出端out2分别连接第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的第二偏置端Vc2。

在本申请中，第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的电路结构相同，且第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关均采用二极管实现，请参考图2，单刀双掷开关的第一信号端RFx分别连接第一二极管D1和第二二极管D2的正极，可选的，第一二极管D1和第二二极管D2采用PIN开关二极管，适用频段较宽、通用性好切适用频率范围广。第一二极管D1的负极通过第一电容C1连接单刀双掷开关的第二信号端ch1，第二二极管D2的负极通过第二电容C2连接单刀双掷开关的第三信号端ch2。第一二极管D1和第一电容C1的公共端依次通过第一电感L1和第一电阻R1后连接单刀双掷开关的第一偏置端Vc1，第一电感L1和第一电阻R1的公共端通过第三电容C3接地。第二二极管D2和第二电容C2的公共端依次通过第二电感L2和第二电阻R2后连接单刀双掷开关的第二偏置端Vc2，第二电感L2和第二电阻R2的公共端通过第四电容C4接地。第一二极管D1和第二二极管D2的公共端还通过第三电感L3接地。单刀双掷开关中的各个元器件的器件参数可以根据实际需要选择，本申请对此不做限定。由上可见，本申请中的两个单刀双掷开关采用一对串联的PIN二极管实现，使得单刀双掷开关的插入损耗非常小。

本申请的开关驱动电路包括比较器和非门，请参考图3，开关驱动电路的信号输入端Vin连接比较器U1的正向输入端，比较器U1的负向输入端连接基准电压Vref，比较器U1的输出端连接开关驱动电路的第一信号输出端out1，比较器U1的输出端还通过非门U2连接开关驱动电路的第二信号输出端out2。驱动信号从开关驱动电路的信号输入端Vin输入比较器U1与基准电压Vref进行比较，根据比较结果，第一信号输出端out1和第二信号输出端out2输出相反的信号，在本申请中：输入开关驱动电路的驱动信号为高电平时，驱动信号的电压值大于基准电压Vref的电压值，开关驱动电路的第一信号输出端out1输出正电压、第二信号输出端out2输出负电压；输入开关驱动电路的驱动信号为低电平时，驱动信号的电压值小于基准电压Vref的电压值，开关驱动电路的第一信号输出端out1输出负电压、第二信号输出端out2输出正电压。比如，基准电压Vref为2V电压，当输入开关驱动电路的驱动信号为高电平(一般为+3.3V～+5V时)，第一信号输出端out1输出+5V、第二信号输出端out2输出-5V；当输入开关驱动电路的驱动信号为低电平(一般为0V时)，第一信号输出端out1输出-5V、第二信号输出端out2输出+5V。

本申请公开的数控衰减电路利用PIN二极管的开关原理，利用固定衰减器的直通和旁路二选一来实现数控衰减器的功能，其具体工作原理如下：

射频信号从信号处理电路的输入端RFin处输入，当输入开关驱动电路的驱动信号为低电平时，第一信号输出端out1输出负电压，也即输入单刀双掷开关第一偏置端Vc1的是负电压，使得第一二极管D1导通，串联阻抗几乎为0，第一信号端RFx与第二信号端ch1之间的微波链路导通，微波信号可以顺利通过；第二信号输出端out2输出正电压，也即输入单刀双掷开关第二偏置端Vc2的是正电压，使得第二二极管D2截止，串联阻抗极大，第一信号端RFx与第三信号端ch2之间的微波链路关断，微波信号无法通过。因此，这种情况下两个单刀双掷开关之间的通道ch1导通、通道ch2截止，射频信号经过两个单刀双掷开关之间的通道ch1传输到信号处理电路的输入端RFout处输出，此时射频信号传输过程中只经过两个单刀双掷开关，信号处理电路的输入端RFin到输出端RFout之间插入损耗大概在0.5dB左右。

当输入开关驱动电路的驱动信号为高电平时，第一信号输出端out1输出正电压，也即输入单刀双掷开关第一偏置端Vc1的是正电压，使得第一二极管D1截止，串联阻抗极大，第一信号端RFx与第一二极管D1之间的微波链路关断，微波信号无法通过；第二信号输出端out2输出负电压，也即输入单刀双掷开关第二偏置端Vc2的是负电压，使得第二二极管D2导通，串联阻抗几乎为0，第一信号端RFx与第三信号端ch2之间的微波链路导通，微波信号可以顺利通过。因此，这种情况下两个单刀双掷开关之间的通道ch2导通、通道ch1截止，射频信号经过两个单刀双掷开关之间的通道ch2传输到信号处理电路的输入端RFout处输出，此时射频信号传输过程中经过两个单刀双掷开关以及一个具有一定衰减量(比如30dB)的固定衰减器，这样电路实现了一位30dB的数控衰减功能。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于开关电路的数控衰减电路，其特征在于，所述数控衰减电路包括信号处理电路和开关驱动电路，所述信号处理电路包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关以及固定衰减器，所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关分别包括三个信号端和两个偏置端，第一信号端是单刀双掷开关中的固定端，第二信号端和第三信号端分别是单刀双掷开关中的两个活动端，所述第一单刀双掷开关的第一信号端作为所述信号处理电路的输入端，射频信号从所述信号处理电路的输入端输入，所述第二单刀双掷开关的第一信号端作为所述信号处理电路的输出端，所述第一单刀双掷开关的第二信号端与所述第二单刀双掷开关的第二信号端相连，所述第一单刀双掷开关的第三信号端通过所述固定衰减器与所述第二单刀双掷开关的第三信号端相连；所述开关驱动电路包括一个信号输入端和两个信号输出端，驱动信号从所述开关驱动电路的信号输入端输入，所述开关驱动电路的第一信号输出端分别连接所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的第一偏置端，所述开关驱动电路的第二信号输出端分别连接所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的第二偏置端。

2.根据权利要求1所述的数控衰减电路，其特征在于，所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的电路结构相同，单刀双掷开关的第一信号端分别连接第一二极管和第二二极管的正极，所述第一二极管的负极通过第一电容连接所述单刀双掷开关的第二信号端，所述第二二极管的负极通过第二电容连接所述单刀双掷开关的第三信号端；所述第一二极管和所述第一电容的公共端依次通过第一电感和第一电阻后连接所述单刀双掷开关的第一偏置端，所述第一电感和所述第一电阻的公共端通过第三电容接地；所述第二二极管和所述第二电容的公共端依次通过第二电感和第二电阻后连接所述单刀双掷开关的第二偏置端，所述第二电感和所述第二电阻的公共端通过第四电容接地；所述第一二极管和所述第二二极管的公共端还通过第三电感接地。

3.根据权利要求2所述的数控衰减电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管采用PIN开关二极管。

4.根据权利要求1所述的数控衰减电路，其特征在于，所述开关驱动电路的信号输入端连接比较器的正向输入端，所述比较器的负向输入端连接基准电压，所述比较器的输出端连接所述开关驱动电路的第一信号输出端，所述比较器的输出端还通过非门连接所述开关驱动电路的第二信号输出端。

5.根据权利要求4所述的数控衰减电路，其特征在于，输入所述开关驱动电路的驱动信号为高电平时，所述开关驱动电路的第一信号输出端输出正电压、第二信号输出端输出负电压；输入所述开关驱动电路的驱动信号为低电平时，所述开关驱动电路的第一信号输出端输出负电压、第二信号输出端输出正电压。