CN208112524U - 一种输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，包括第一功率放大管、第一级输入偏置网络、第一级输出偏置网络、第二功率放大管、第二级输入偏置网络和输出谐振升压网络；第一功率放大管栅极连接的第一级输入偏置网络为其提供偏置电压，第一功率放大管及其漏极和栅极之间的第一级反馈网络构成了第一级功率放大电路；第一级功率放大电路通过级间电容连接第二功率放大管，第二功率放大管连接输出谐振升压网路，其中，第一级功率放大电路为输出谐振升压网路及负载所构成第二级谐振电路提供足够的驱动谐振射频信号。本实用新型具有输出电压连续可调，输出波形失真小及电路稳定性高的优点，适用于射频接插件和连接件射频信号下耐压试验测试。

Description

一种输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路

技术领域

本实用新型涉及射频技术领域，特别涉及一种输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路。

背景技术

当今射频技术应用的领域越来越广泛，射频接插件和连接件的种类也越来越多，但是对这些接插件和连接件的“耐射频高电位电压”的测试近似乎空白。射频高压谐振电路是射频高电位电压产生的重要组成部分，而其输出的高电压幅度连续可调，是解决“耐射频高电位电压”测试中射频升压方案实用电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，该电路具有输出电压连续可调，输出波形失真小以及电路稳定性高的优点，适用于射频接插件和连接件射频信号下耐压试验测试。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，包括第一功率放大管V1、第一级输入偏置网络、第一级输出偏置网络、第二功率放大管V2、第二级输入偏置网络和输出谐振升压网络；其中：

第一功率放大管V1的栅极连接输入阻抗匹配网络，通过输入阻抗匹配网络连接到射频信号源输出端，所述第一功率放大管V1的栅极通过第一级输入偏置网络连接电源，第一功率放大管V1的漏极通过第一级输出偏置网络连接电源，第一功率放大管V1的漏极通过第一级反馈网络连接第一功率放大管V1的栅极，第一功率放大管V1的源极接地；所述第一功率放大管V1的漏极通过级间耦合电容连接第二功率放大管V2的栅极；

第二功率放大管V2的栅极通过第二级输入偏置网络连接电源，第二功率放大管V2的漏极连接输出谐振升压网络输入端，第二功率放大管V2的漏极通过第二级反馈网络连接第二功率放大管V2的栅极。

优选的，还包括第一直流电源和稳压电路；稳压电路的电源输入端连接第一直流电源；

所述第一功率放大管V1的栅极通过第一级输入偏置网络连接稳压电路输出端；

所述第二功率放大管V2的栅极通过第二级输入偏置网络连接稳压电路输出端；

所述第一功率放大管V1的漏极通过第一级输出偏置网络连接第一直流电源。

优选的，所述输入阻抗匹配网络包括第一变压器T1、电阻R1、电容C10和电容C11，所述第一变压器T1的初级同名端连接射频信号源输出端，所述第一变压器T1的初级异名端接地，所述第一变压器T1的次级同名端依次连接电阻R1和电容C11后连接第一功率放大管V1的栅极；所述第一变压器T1的次级同名端连接电容C10后接地，所述第一变压器T1的次级异名端接地。

优选的，所述第一级输入偏置网络包括电感L4、电容C9、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电位器SR1；其中，电感L4的一端连接电源，作为第一级输入偏置网络的输入端，电感L4的另一端分别连接电容C9、电阻R2和电阻R3的一端；电容C9的另一端接地，电阻R2和电阻R3的另一端和电阻R4的一端连接并且均连接第一功率放大管V1的栅极，作为第一级输入偏置网络的输出端；电阻R4的另一端接地，电位器SR1的电阻体两端分别对应连接电阻R4的两端，电位器SR1的滑动端接地。

优选的，所述第一级输出偏置网络包括电感L1、电感L2、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8，其中电感L2的一端连接第一功率放大管V1的漏极，作为第一级输出偏置网络的输出端，电感L2的另一端连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电源，作为第一级输出偏置网络的输入端；其中电感L2和电感L1连接一端通过并联的电容C7和电容C8接地，电感L1和电源连接的一端通过并联的电容C6和电容C5接地，其中电容C6和电容C7为无极性电容，电容C5和电容C8为电解电容。

优选的，所述第二级输入偏置网络包括电感L5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；其中，电感L5的一端接电源，作为第二级输入偏置网络的输入端；电感L5的另一端通过并联的电阻R6和电阻R7连接电阻R8的一端，其中电阻R6和电阻R7与电阻R8的一端连接第二功率放大管V2的栅极，作为第二级输入偏置网络的输出端。

优选的，所述第一级反馈网络包括串联的电阻R5和电容C12；所述第二级反馈网络包括串联的电阻R9和电容C14。

优选的，还包括电流检测电路；

所述输出谐振升压网络连接电流检测电路的输出端，电流检测电路的输入端连接电源。

更进一步的，所述输出谐振升压网络包括第二变压器T2，其中第二变压器T2的初级异名端连接第二功率放大管V2的漏极，第二变压器T2的初级同名端连接电流检测器的输出端，负载连接在第二变压器T2的次级同名端和次级异名端之间。

更进一步的，所述电流检测电路包括电流检测芯片D1、电感L3、电阻R10和电阻R11，其中电感L3的一端连接输出谐振升压网络，作为电流检测器的输出端，电感L3的另一端连接电流检测芯片D1的电流输出端，电流检测芯片D1的电流输入端连接第二直流电源，电流检测芯片D1的电流检测信号输出端依次连接电阻R11和电阻R10后接地，电阻R11和电阻R10连接的一端作为电流检测电路的电流检测端，同时电阻R10和电阻R11连接的一端通过电容C17接地。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本实用新型射频高压谐振电路包括第一功率放大管V1、第一级输入偏置网络、第一级输出偏置网络、第二功率放大管V2、第二级输入偏置网络和输出谐振升压网络；在本实用新型中，第一功率放大管V1的栅极所连接的第一级输入偏置网络为其提供偏置电压，第一功率放大管V1及其漏极和栅极之间所连接的第一级反馈网络构成了第一级功率放大电路；第一级功率放大电路通过级间隔直耦合电容连接第二功率放大管V2，由第二功率放大管V2连接输出谐振升压网路，其中，设置在第二级谐振电路前端的第一级功率放大电路为输出谐振升压网路及负载所构成第二级谐振电路提供足够的驱动谐振射频信号。本实用新型中，射频信号源输出的射频信号经过输入阻抗匹配网络进行阻抗匹配后传到第一功率放大管V1进行功率放大，经过级间隔直耦合电容传到第二功率放大管V2，在第二功率放大管V2与变压器T2进行电压谐振后从变压器T2次级输出射频高压信号，调节射频信号源的输出频率可寻找到最佳的谐振频率点，在谐振频率点上，当连续调节射频信号源的输出幅度时，输出谐振升压网络谐振输出的射频高压信号的幅度也会跟随其连续变化；可见，本实用新型射频高压谐振电路具有输出电压连续可调的优点；相比现有技术中其他传统电路，本实用新型射频高压谐振电路还具有输出波形失真小以及电路稳定性高的优点，适用于射频接插件和连接件射频信号下耐压试验测试。

(2)本实用新型射频高压谐振电路中，设置在第一功率放大管V1栅极和漏极直接的第一级反馈网络以及设置在第二功率放大管V2栅极和漏极直接的第二级反馈网络能够提高本实用新型射频高压谐振电路全频段工作频率的稳定性。

(3)本实用新型射频高压谐振电路中，设置输出谐振升压网络连接电流检测电路的输出端，通过电流检测电路进行电流大小检测。电流检测电路可以实时检测到输出谐振升压网络的工作电流，防止输出谐振升压网络所构成的谐振电路因电流过大导致输出谐振升压网络所连接的第二功率放大管损坏。

(4)本实用新型射频高压谐振电路中，输入阻抗匹配网络采用贴片式射频变压器匹配元件，能够隔离后级对信号源的干扰，提高本实用新型电路的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型射频高压谐振电路的结构框图。

图2是本实用新型射频高压谐振电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，如图1所示，包括第一功率放大管V1、第一级输入偏置网络、第一级输出偏置网络、第二功率放大管V2、第二级输入偏置网络、输出谐振升压网络、电流检测电路、第一直流电源VD1、第二直流电源VD2和稳压电路；其中：

第一功率放大管V1的栅极连接输入阻抗匹配网络，通过输入阻抗匹配网络连接到射频信号源P1输出端，所述第一功率放大管V1的栅极通过第一级输入偏置网络连接电源，由第一级输入偏置网络为第一功率放大管V1提供直流偏置电压，使得功率放大管能够良好且正常的工作；第一功率放大管V1的漏极通过第一级输出偏置网络连接电源，由第一级输出偏置网络提供漏极电源；第一功率放大管V1的漏极通过第一级反馈网络连接第一功率放大管V1的栅极，第一功率放大管V1的源极接地；所述第一功率放大管V1的漏极通过级间隔直耦合电容C13连接第二功率放大管V2的栅极。

第二功率放大管V2的栅极通过第二级输入偏置网络连接电源，由第二级输入偏置网络提供偏置电压，第二功率放大管V2的漏极连接输出谐振升压网络输入端，通过输出谐振升压网络的输出端连接负载P2，第二功率放大管V2的漏极通过第二级反馈网络连接第二功率放大管V2的栅极。

在本实施例中，第一功率放大管V1及其连接的第一级反馈网络构成了本实施例射频高压谐振电路的第一级功率放大电路，该第一级功率放大电路为后级输出谐振升压网络所构成的第二级谐振电路提供了足够的驱动谐振射频信号。

本实施例中，输出谐振升压网络连接电流检测电路的输出端，通过电流检测电路进行电流大小检测。电流检测电路可以实时检测到输出谐振升压网络的工作电流，防止输出谐振升压网络所构成的谐振电路因电流过大导致输出谐振升压网络所连接的第二功率放大管损坏。

本实施例中，第一功率放大管V1为射频功率放大管，第二功率放大管V2可以使用功率场效应管，第一功率放大管V1和第二功率放大管V2均采用的是单管结构，能够简化电路并提高系统效率，有效降低成本和体积。

在本实施例中，稳压电路的电源输入端连接第一直流电源；第一功率放大管V1的栅极通过第一级输入偏置网络连接稳压电路输出端；第二功率放大管V2的栅极通过第二级输入偏置网络连接稳压电路输出端；第一功率放大管V1的漏极通过第一级输出偏置网络连接第一直流电源。

在本实施例中，如图2所示，稳压电路包括稳压管Q1、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，其中稳压管的电源输入端连接第一直流电源，并且通过电容C1接地，稳压管的输出端分别与电容C2、电容C3和电容C4的一端连接，作为稳压电路的电压输出端，电容C2、电容C3和电容C4的另一端均接地。在本实施例中第一直流电源提供的是+27V的电压，第一直流电源提供的+27V电压经过稳压电路后，输出+5V的稳定电压给第一级输入偏置网络和第二级输入偏置网络的输入端。

如图2所示，本实施例中输入阻抗匹配网络包括第一变压器T1、电阻R1、电容C10和电容C11，所述第一变压器T1的初级同名端连接射频信号源输出端，所述第一变压器T1的初级异名端接地，所述第一变压器T1的次级同名端依次连接电阻R1和电容C11后连接第一功率放大管V1的栅极；所述第一变压器T1的次级同名端连接电容C10后接地，第一变压器T1的次级异名端接地。在本实施例中，第一变压器T1为射频变压器。在本实施例中第一变压器T1的初级同名端连接射频信号源的输出电压范围为0～20Vp-p。

在本实施例中，第一级输入偏置网络包括电感L4、电容C9、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电位器SR1；其中，电感L4的一端连接电源，作为第一级输入偏置网络的输入端，电感L4的另一端分别连接电容C9、电阻R2和电阻R3的一端；电容C9的另一端接地，电阻R2和电阻R3的另一端和电阻R4的一端连接并且均连接第一功率放大管V1的栅极，作为第一级输入偏置网络的输出端；电阻R4的另一端接地，电位器SR1的电阻体两端分别对应连接电阻R4的两端，电位器SR1的滑动端接地。在本实施例中，通过调节电位器SR1能够调节第一级输入偏置网络输出电压，在本实施例中调节调节电位器SR1使得第一级输入偏置网络的输出电压为3.1V。

在本实施例中，如图2所示，第一级输出偏置网络包括电感L1、电感L2、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8，其中电感L2的一端连接第一功率放大管V1的漏极，作为第一级输出偏置网络的输出端，电感L2的另一端连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电源，作为第一级输出偏置网络的输入端；其中电感L2和电感L1连接一端通过并联的电容C7和电容C8接地，电感L1和电源连接的一端通过并联的电容C6和电容C5接地，其中电容C6和电容C7为无极性电容，电容C5和电容C8为电解电容。上述电感L2为空心电感，由漆包线绕制而成。

在本实施例中，如图2所示，第二级输入偏置网络包括电感L5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；其中，电感L5的一端接电源，作为第二级输入偏置网络的输入端；电感L5的另一端通过并联的电阻R6和电阻R7连接电阻R8的一端，其中电阻R6和电阻R7与电阻R8的一端连接第二功率放大管V2的栅极，作为第二级输入偏置网络的输出端。

在本实施例中，如图2所示，第一级反馈网络包括串联的电阻R5和电容C12第二级反馈网络包括串联的电阻R9和电容C14。

在本实施例中，如图2所示，输出谐振升压网络包括第二变压器T2，其中变压器T2初级同名端为输出谐振升压网络初级输入端，变压器T2初级异名端为输出谐振升压网络初级输出端，变压器T2次级同名端为输出谐振升压网络次级第一输出端，变压器T2次级异名端为输出谐振升压网络次级第二输出端。在本实施例中，第二变压器T2的初级异名端连接第二功率放大管V2的漏极，第二变压器T2的初级同名端连接电流检测器的输出端，第二变压器T2的次级同名端和次级异名端之间连接负载。

本实施例中第二变压器T2谐振升压变压器，其采用空心骨架绕制而成，初级、次级导线由射频线和漆包线绕制而成，第二变压器T2的变比为2:3。

本实施例中，输出谐振升压网络所连接电流检测电路包括电流检测芯片D1、电感L3、电阻R10和电阻R11，在本实施例中上述电流检测芯片D1为ACS712芯片，当然也可以是其他能够实现电流检测的芯片或电流检测模块；

在本实施例电流检测电路中，电感L3的一端连接输出谐振升压网络，作为电流检测器的输出端连接第二变压器T2的初级同名端，电感L3的另一端连接电流检测芯片D1的电流输出端，即ACS712芯片的第3和4引脚，电流检测芯片D1的电流输入端即ACS712芯片的第1和2引脚连接第二直流电源，其中电感L3与电流检测芯片D1的电流输出端连接的一端通过并联的电容C23和电解电容C22接地；电流检测芯片D1的电流输入端通过并联的电容C21和电解电容C20接地。电流检测芯片D1的电流检测信号输出端即ACS712芯片的7引脚依次连接电阻R11和电阻R10后接地，电阻R11和电阻R10连接的一端作为电流检测电路的电流检测端，另外电流检测端分别通过并联的电容C15和电容C16接地；电阻R10和电阻R11连接的一端通过电容C17接地。ACS712芯片的第5引脚接地，第6引脚通过电容C18接地，第8引脚接5V直流电源，同时通过电容C19接地。在本实施例中，电感L3为空心电感。第二直流电源输出的电压为+48V。

在本实施例中，输出谐振升压网络中变压器T2的次级与负载的连接后，形成了谐振回路，该谐振回路的谐振频率f计算公式如下：

其中L为变压器T2次级电感值，C为输出谐振升压网络输出回路连接线等效容值、线路分布电容、负载电容。

本实施例中射频高压谐振电路的工作原理具体如下：

(1)首先调节好输出谐振升压网络的变压器T2，按谐振频率的计算方法，确定变压器T2的次级电感值，并根据变压器T2次级的变比2:3确定初级线圈圈数。

(2)通过第一级输入偏置网络中电位器SR1调整第一级输入偏置网络输出电流，使得第一功率放大管V1工作在合适的工作状态；

(3)在调节好第一功率放大管V1工作状态的前提下，射频信号源输出5～7.5MHz频率范围的射频信号，射频信号经过输入阻抗匹配网络进行阻抗匹配后传到第一功率放大管V1进行功率放大，经过级间隔直耦合电容传到第二功率放大管V2，在第二功率放大管V2、变压器T2和负载进行电压谐振后，从变压器T2次级输出射频高压信号到负载，在本实施例中，调节射频信号源的输出频率可寻找到最佳的谐振频率点，当射频信号源的输出频率和输出谐振升压网络谐振回路的谐振频率f相同时，即寻找到最佳的谐振频率点，在谐振频率点上，当连续调节射频信号源的输出幅度时，输出谐振升压网络谐振输出的射频高压信号的幅度也会跟随其连续变化，并且输出谐振升压网络输出电压均方值在2KV以上。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，包括第一功率放大管V1、第一级输入偏置网络、第一级输出偏置网络、第二功率放大管V2、第二级输入偏置网络和输出谐振升压网络；其中：

第一功率放大管V1的栅极连接输入阻抗匹配网络，通过输入阻抗匹配网络连接到射频信号源输出端，所述第一功率放大管V1的栅极通过第一级输入偏置网络连接电源，第一功率放大管V1的漏极通过第一级输出偏置网络连接电源，第一功率放大管V1的漏极通过第一级反馈网络连接第一功率放大管V1的栅极，第一功率放大管V1的源极接地；所述第一功率放大管V1的漏极通过级间耦合电容连接第二功率放大管V2的栅极；

第二功率放大管V2的栅极通过第二级输入偏置网络连接电源，第二功率放大管V2的漏极连接输出谐振升压网络输入端，第二功率放大管V2的漏极通过第二级反馈网络连接第二功率放大管V2的栅极。

2.根据权利要求1所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，还包括第一直流电源和稳压电路；稳压电路的电源输入端连接第一直流电源；

所述第一功率放大管V1的栅极通过第一级输入偏置网络连接稳压电路输出端；

所述第二功率放大管V2的栅极通过第二级输入偏置网络连接稳压电路输出端；

所述第一功率放大管V1的漏极通过第一级输出偏置网络连接第一直流电源。

3.根据权利要求1所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，所述输入阻抗匹配网络包括第一变压器T1、电阻R1、电容C10和电容C11，所述第一变压器T1的初级同名端连接射频信号源输出端，所述第一变压器T1的初级异名端接地，所述第一变压器T1的次级同名端依次连接电阻R1和电容C11后连接第一功率放大管V1的栅极；所述第一变压器T1的次级同名端连接电容C10后接地，所述第一变压器T1的次级异名端接地。

4.根据权利要求1所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，所述第一级输入偏置网络包括电感L4、电容C9、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电位器SR1；其中，电感L4的一端连接电源，作为第一级输入偏置网络的输入端，电感L4的另一端分别连接电容C9、电阻R2和电阻R3的一端；电容C9的另一端接地，电阻R2和电阻R3的另一端和电阻R4的一端连接并且均连接第一功率放大管V1的栅极，作为第一级输入偏置网络的输出端；电阻R4的另一端接地，电位器SR1的电阻体两端分别对应连接电阻R4的两端，电位器SR1的滑动端接地。

5.根据权利要求1所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，所述第一级输出偏置网络包括电感L1、电感L2、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8，其中电感L2的一端连接第一功率放大管V1的漏极，作为第一级输出偏置网络的输出端，电感L2的另一端连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电源，作为第一级输出偏置网络的输入端；其中电感L2和电感L1连接一端通过并联的电容C7和电容C8接地，电感L1和电源连接的一端通过并联的电容C6和电容C5接地，其中电容C6和电容C7为无极性电容，电容C5和电容C8为电解电容。

6.根据权利要求1所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，所述第二级输入偏置网络包括电感L5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；其中，电感L5的一端接电源，作为第二级输入偏置网络的输入端；电感L5的另一端通过并联的电阻R6和电阻R7连接电阻R8的一端，其中电阻R6和电阻R7与电阻R8的一端连接第二功率放大管V2的栅极，作为第二级输入偏置网络的输出端。

7.根据权利要求1所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，所述第一级反馈网络包括串联的电阻R5和电容C12；所述第二级反馈网络包括串联的电阻R9和电容C14。

8.根据权利要求1所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，还包括电流检测电路；

所述输出谐振升压网络连接电流检测电路的输出端，电流检测电路的输入端连接电源。

9.根据权利要求8所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，所述输出谐振升压网络包括第二变压器T2，其中第二变压器T2的初级异名端连接第二功率放大管V2的漏极，第二变压器T2的初级同名端连接电流检测器的输出端，负载连接在第二变压器T2的次级同名端和次级异名端之间。

10.根据权利要求8或9所述的输出电压幅度连续可调的射频高压谐振电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电流检测芯片D1、电感L3、电阻R10和电阻R11，其中电感L3的一端连接输出谐振升压网络，作为电流检测器的输出端，电感L3的另一端连接电流检测芯片D1的电流输出端，电流检测芯片D1的电流输入端连接第二直流电源，电流检测芯片D1的电流检测信号输出端依次连接电阻R11和电阻R10后接地，电阻R11和电阻R10连接的一端作为电流检测电路的电流检测端，同时电阻R10和电阻R11连接的一端通过电容C17接地。