CN218549875U - 一种降低功耗的大功率开关滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种降低功耗的大功率开关滤波器，射频通道由依次串联的第一开关二极管、第一电容、低通滤波器、第二电容、第二开关二极管构成，其导通与关断受控于第一控制电源，第一控制电源经第一电感接入第一开关二极管与第一电容之间，经第二电感接入第二电容与第二开关二极管之间；第一电感另一端通过第三电容接地，第二电感另一端通过第四电容接地；低通滤波器两端分别经第三开关二极管和第四开关二极管接地，第三开关二极管和第四开关二极管的导通与关断受控于第二控制电源；第二控制电源经第三电感接入低通滤波器的一端，第三电感一端接入低通滤波器，另一端通过第五电容接地。本实用新型在保证正常输出的前提下，降低了损耗。

Description

一种降低功耗的大功率开关滤波器

技术领域

本实用新型涉及开关滤波器技术领域，尤其是一种降低功耗的大功率开关滤波器。

背景技术

传统大功率开关滤波器采用图1所示的开关二极管串并联连接方式，开关二极管1、2串联入谐振回路，开关二极管3、4并联入谐振回路。当选择路导通时，控制电源1控制开关二极管1、2导通，控制电源2控制开关二极管3、4截止，射频信号从射频信号输入端经低通滤波器从射频信号输出端流出；当选择路关断时，控制电源1控制开关二极管1、2截止，控制电源2控制开关二极管3、4导通，射频通道因开关二极管1、2截止而关断。

参照图1，传统大功率开关滤波器控制电源1和控制电源2的两侧均设置有LC电路，其中电感的作用是，基于其通直隔交的特性，利用控制电源输出的直流信号控制开关二极管1、2或开关二极管3、4导通，并且阻隔射频信号流入数字通道，导致开关损耗的增大；电容的作用是，基于其通交流隔直流的特性，滤除部分经由电感泄露到数字通道的射频信号，进而提高开关滤波器的隔离度。

此外，从图1所示的传统大功率开关滤波器还可以看出，低通滤波器两侧连接有隔直电容，用于防止数字信号进入射频通道。

实用新型内容

本实用新型针对传统大功率开关滤波器进行改进，提出一种降低功耗的大功率开关滤波器。

一种降低功耗的大功率开关滤波器，射频通道由依次串联的第一开关二极管、第一电容、低通滤波器、第二电容、第二开关二极管构成，其导通与关断受控于第一控制电源，所述第一控制电源经第一电感接入所述第一开关二极管与所述第一电容之间，经第二电感接入所述第二电容与所述第二开关二极管之间；

所述第一电感一端连接在所述第一开关二极管与所述第一电容之间，另一端通过第三电容接地；所述第二电感一端连接在所述第二开关二极管与所述第二电容之间，另一端通过第四电容接地；

所述低通滤波器两端分别经第三开关二极管和第四开关二极管接地，所述第三开关二极管和所述第四开关二极管的导通与关断受控于第二控制电源；所述第二控制电源经第三电感接入所述低通滤波器的一端，所述第三电感一端接入所述低通滤波器，另一端通过第五电容接地。

进一步的，所述低通滤波器为LC低通滤波器。

进一步的，所述第一控制电源和所述第二控制电源分别提供-3.3V和+150V两种电压；

当第一控制电源输出-3.3V时，第一开关二极管、第二开关二极管均导通，交流射频信号依次经过第一开关二极管、第一电容、低通滤波器、第二电容、第二开关二极管输出；与此同时，第二控制电源输出+150V，第三开关二极管、第四开关二极管均关断；

当第一控制电源输出+150V时，第一开关二极管、第二开关二极管均关断；与此同时，第二控制电源输出-3.3V，第三开关二极管、第四开关二极管均导通。

本实用新型在传统大功率开关滤波器电路构造的基础上，省略了三个电容、一个电感，在保证正常输出的前提下，降低了损耗。

附图说明

图1为现有大功率开关滤波器电路图；

图2为本实用新型公开的第一种降低功耗的大功率开关滤波器电路图；

图3为本实用新型公开的第二种降低功耗的大功率开关滤波器电路图；

图4为传统大功率开关滤波器的输入输出及正向传输系数波形图；

图5为本实用新型改进后的大功率开关滤波器的输入输出及正向传输系数波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

实施例1

一种降低功耗的大功率开关滤波器，如图2所示，射频通道(亦为交流通道)由依次串联的第一开关二极管D1、第一电容C1、低通滤波器、第二电容C2、第二开关二极管D2构成，其导通与关断受控于第一控制电源V1，所述第一控制电源经第一电感L1接入所述第一开关二极管D1与所述第一电容C1之间，经第二电感L2接入所述第二电容C2与所述第二开关二极管D2之间。此处的低通滤波器可选LC低通滤波器。

所述第一电感L1一端连接在所述第一开关二极管D1与所述第一电容C1之间，另一端通过第三电容C3接地；所述第二电感L2一端连接在所述第二开关二极管D2与所述第二电容C2之间，另一端通过第四电容C4接地。

所述低通滤波器两端分别经第三开关二极管D3和第四开关二极管D4接地，所述第三开关二极管D3和所述第四开关二极管D4的导通与关断受控于第二控制电源；所述第二控制电源经第三电感L3接入所述低通滤波器的一端，所述第三电感L3一端接入所述低通滤波器，另一端通过第五电容C5接地。

此处介绍第二控制电源经第三电感L3接入所述低通滤波器的一端，是因为接入低通滤波器两端的任意一端均可，图2为接入低通滤波器的输出端，图3为接入低通滤波器的输入端。

所述第一控制电源和所述第二控制电源分别提供-3.3V和+150V两种电压。

当第一控制电源输出-3.3V时，第一开关二极管、第二开关二极管均导通，交流射频信号依次经过第一开关二极管、第一电容、低通滤波器、第二电容、第二开关二极管输出；与此同时，第二控制电源输出+150V，第三开关二极管、第四开关二极管均关断。

当第一控制电源输出+150V时，第一开关二极管、第二开关二极管均关断；与此同时，第二控制电源输出-3.3V，第三开关二极管、第四开关二极管均导通。

基于传统大功率开关滤波器电路构造的惯性思维，都认为低通滤波器与第三开关二极管和第四开关二极管之间，需要设置隔直电容，用于防止数字信号进入射频通道。

本申请省略上述隔直电容后，发现第二控制电源仅需一侧连接LC电路，亦可达到不输传统大功率开关滤波器的性能。

参照图2，从第二控制电源输出的数字信号(直流电压信号)经过第三电感L3接入第四开关二极管D4的负极，然后流经LC低通滤波器，到达第三开关二极管D3的负极，实现第三、第四开关二极管D3、D4的通断控制，由于第一、第二电容C1、C2隔直通交的特性，第二控制电源的数字信号并不会影响第一、第二开关二极管D1、D2的通断。

由于在传统大功率开关滤波器电路构造的基础上，省略了三个电容、一个电感，在保证正常输出的前提下，降低了损耗。保证输出，以及损耗降低都可以从图4、图5的对比中看出，其中S11为输入驻波，S22为输出驻波，S21为正向传输系数(可以理解为插损)。对比图4和图5中的S11和S22，输出性能表现基本一致；损耗降低从S21两个频点对应的dB值可以获知，为更直观地展现，将对应数据汇总至下表1。

	430MHz	678MHz	降低值
				图4	-0.6747	-0.7217	0.0470
图5	-1.3967	-1.4639	0.0402

表1

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

Claims (3)

1.一种降低功耗的大功率开关滤波器，其特征在于，射频通道由依次串联的第一开关二极管、第一电容、低通滤波器、第二电容、第二开关二极管构成，其导通与关断受控于第一控制电源，所述第一控制电源经第一电感接入所述第一开关二极管与所述第一电容之间，经第二电感接入所述第二电容与所述第二开关二极管之间；

所述第一电感一端连接在所述第一开关二极管与所述第一电容之间，另一端通过第三电容接地；所述第二电感一端连接在所述第二开关二极管与所述第二电容之间，另一端通过第四电容接地；

所述低通滤波器两端分别经第三开关二极管和第四开关二极管接地，所述第三开关二极管和所述第四开关二极管的导通与关断受控于第二控制电源；所述第二控制电源经第三电感接入所述低通滤波器的一端，所述第三电感一端接入所述低通滤波器，另一端通过第五电容接地。

2.根据权利要求1所述的大功率开关滤波器，其特征在于，所述低通滤波器为LC低通滤波器。

3.根据权利要求1或2所述的降低功耗的大功率开关滤波器，其特征在于，所述第一控制电源和所述第二控制电源分别提供-3.3V和+150V两种电压；

当第一控制电源输出-3.3V时，第一开关二极管、第二开关二极管均导通，交流射频信号依次经过第一开关二极管、第一电容、低通滤波器、第二电容、第二开关二极管输出；与此同时，第二控制电源输出+150V，第三开关二极管、第四开关二极管均关断；

当第一控制电源输出+150V时，第一开关二极管、第二开关二极管均关断；与此同时，第二控制电源输出-3.3V，第三开关二极管、第四开关二极管均导通。

Images