CN218633873U - 用于环形器的大功率开关限幅电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及射频通信技术领域，公开了一种用于环形器的大功率开关限幅电路，旨在解决现有限幅方式无法限制大功率以及噪声系数较高的问题，方案主要包括：第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第一电感、第二电感、第三电感、第一开关二极管、第二开关二极管、第一限幅二极管和第二限幅二极管，第一电容分别与第一开关二极管的正极和第二开关二极管的正极连接，还通过第一电感接地，第一开关二极管的负极与第三电感连接，还依次通过第三电容和第一电阻接地，第二开关二极管的负极与第二电感连接，还通过第二电容分别与第一限幅二极管和第二限幅二极管的正极连接。本实用新型提高了承受功率，降低了噪声。

Description

用于环形器的大功率开关限幅电路

技术领域

本实用新型涉及射频通信技术领域，具体来说涉及一种用于环形器的大功率开关限幅电路。

背景技术

环形器是将进入其任一端口的入射波，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件。突出特点是单向传输能量，它控制电磁波沿某一环行方向传输。在通过环形器进行射频通信时，为了保护接收电路，通常会设计相应的限幅器进行功率限幅，但整机系统的发射功率越大，就需要能抗更大功率的限幅器进行限幅，但功率越大引入接收端的噪声系数就越大，即对接收机灵敏度的影响更大。

现有技术通常采用以下几种限幅方式：一是在环形器与接收机之间设置纯无源限幅器，但由于纯无源限幅器所能承受的功率较小，无法限制大功率，噪声系数较低。二是在环形器与接收机之间设置有源检波的限幅器，有源检波的限幅器承受功率大，目前大功率的限幅器均使用此类型，但缺点是引入的噪声系数较高，不利于提高接收机灵敏度。三是利用开关切换天线的发射、接收，在接收进行限幅，这种方式的开关限幅方式容易烧毁开关，并且引入接收的噪声系数也较高。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有的限幅方式无法限制大功率以及噪声系数较高的问题，提出一种用于环形器的大功率开关限幅电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

用于环形器的大功率开关限幅电路，包括：第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第一电感、第二电感、第三电感、第一开关二极管、第二开关二极管、第一限幅二极管和第二限幅二极管，所述第一电容的一端与信号输入端连接，所述第一电容的另一端分别与第一开关二极管的正极和第二开关二极管的正极连接，所述第一电容的另一端还通过第一电感接地，所述第一开关二极管的负极通过第三电感与第二电源输入端连接，所述第一开关二极管的负极还依次通过第三电容和第一电阻接地，所述第二开关二极管的负极通过第二电感与第一电源输入端连接，所述第二开关二极管的负极还与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端分别与第一限幅二极管的正极、第二限幅二极管的正极和信号输出端连接，所述第一限幅二极管的负极和第二限幅二极管的负极分别接地。

进一步地，所述环形器的第一端口为信号发射端，所述环形器的第二端口与天线连接，所述环形器的第三端口与信号输入端连接，所述信号输出端与接收机连接。

进一步地，所述第一电阻的阻值为50Ω。

进一步地，所述第二开关二极管的损耗小于或等于0.1dB，所述第一限幅二极管和第二限幅二极管的总损耗小于或等于0.1dB。

进一步地，所述第一开关二极管能承受的功率峰值大于或等于2000W。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的用于环形器的大功率开关限幅电路，在整机系统处于发射时，能有效提高在天线开短路等极端情况下的承受功率，保护接收通道不损坏；在整机系统处于接收时，引入增加的噪声极低，保证接收机的接收灵敏度更高。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的用于环形器的大功率开关限幅电路的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的用于环形器的大功率开关限幅电路的另一种结构示意图；

附图标记说明：

C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；R1-第一电阻；L1-第一电感；L2-第二电感；L3-第三电感；V1-第一开关二极管；V2-第二开关二极管；V3-第一限幅二极管；V4-第二限幅二极管；IN-信号输入端；OUT-信号输出端；U1-第一电源输入端；U2-第二电源输入端。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实用新型旨在提供一种用于环形器的大功率开关限幅电路，以在极端情况下能够承受大功率并且降低接收信号时的噪声，进而提高接收灵敏度。其主要的技术方案包括：第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第一电感、第二电感、第三电感、第一开关二极管、第二开关二极管、第一限幅二极管和第二限幅二极管，所述第一电容的一端与信号输入端连接，所述第一电容的另一端分别与第一开关二极管的正极和第二开关二极管的正极连接，所述第一电容的另一端还通过第一电感接地，所述第一开关二极管的负极通过第三电感与第二电源输入端连接，所述第一开关二极管的负极还依次通过第三电容和第一电阻接地，所述第二开关二极管的负极通过第二电感与第一电源输入端连接，所述第二开关二极管的负极还与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端分别与第一限幅二极管的正极、第二限幅二极管的正极和信号输出端连接，所述第一限幅二极管的负极和第二限幅二极管的负极分别接地。

具体而言，在整机系统处于发射时，控制第一开关二极管导通，第二开关二极管关闭，第二开关二极管处于高隔离状态，此时发射泄漏或极端情况下的发射信号将被负载第一电阻吸收，并且此时环形器相当于隔离器，对发射输出匹配较好；在整机系统处于接收时，控制第二开关二极管导通，第一开关二极管关闭，此时由于第一开关二极管处于高隔离状态，引入的限幅噪声仅由第二开关二极管、第一限幅二极管和第二限幅二极管产生，使得增加的噪声系数较小。

实施例

请参阅图1，本实用新型实施例所述的用于环形器的大功率开关限幅电路，包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一开关二极管V1、第二开关二极管V2、第一限幅二极管V3和第二限幅二极管V4，所述第一电容C1的一端与信号输入端IN连接，所述第一电容C1的另一端分别与第一开关二极管V1的正极和第二开关二极管V2的正极连接，所述第一电容C1的另一端还通过第一电感L1接地，所述第一开关二极管V1的负极通过第三电感L3与第二电源输入端U2连接，所述第一开关二极管V1的负极还依次通过第三电容C3和第一电阻R1接地，所述第二开关二极管V2的负极通过第二电感L2与第一电源输入端U1连接，所述第二开关二极管V2的负极还与第二电容C2的一端连接，所述第二电容C2的另一端分别与第一限幅二极管V3的正极、第二限幅二极管V4的正极和信号输出端连接，所述第一限幅二极管V3的负极和第二限幅二极管V4的负极分别接地。

其中，第一电阻R1用于作为大功率负载，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3用于隔离直流，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3用于隔离交流，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3可以为扼流馈电电感，扼流馈电电感不仅能够隔交通直，还能够抑制电路中的电磁感应，第一开关二极管V1为大功率开关二极管，第二开关二极管V2只需要满足反向隔离时，不被击穿的低损耗开关二极管即可，第一限幅二极管V3和第二限幅二极管V4可以为无源低功率限幅二极管。

本实施例中，第一电阻R1的阻值为50Ω，第一开关二极管V1能承受的功率峰值大于或等于2000W，第二开关二极管V2的损耗小于或等于0.1dB，第一限幅二极管V3和第二限幅二极管V4的总损耗小于或等于0.1dB。

请参阅图2，本实施例中，所述环形器的第一端口A为信号发射端，所述环形器的第二端口B与天线连接，在实际应用时，所述环形器的第三端口C与信号输入端IN连接，所述信号输出端OUT与接收机连接。

其电路原理是：

在整机系统处于发射时，即信号发射端通过环形器和天线发射信号时，向第一电源输入端U1输入高电平信号，使得第二开关二极管V2关闭，第二开关二极管V2处于高隔离状态，向第二电源输入端U2输入低电平信号，使得第一开关二极管V1导通，此时发射泄露或极端情况下的反射信号将直接被负载第一电阻R1吸收，并且由于接收处于50Ω负载，此时的环形器相当于隔离器，对发射输出匹配非常好。

在整机系统处于接收时，即通过天线和环形器接收信号时，向第一电源输入端U1输入低电平信号，使得第二开关二极管V2导通，向第二电源输入端U2输入高电平信号，使得第一开关二极管V1关闭，第一开关二极管V1处于高隔离状态，射频信号经过第二开关二极管V2，并经过第一限幅二极管V3和第二限幅二极管V4进行限幅保护后输入至接收机。此时由于第一开关二极管V1处于高隔离状态，产生的损耗极低，几乎忽略不计，而此时引入接收的限幅噪声主要由第二开关二极管V2、第一限幅二极管V3和第二限幅二极管V4产生。而此时的信号发射端不工作，就不会有大信号通过接收，通常在多通道收发系统中的天线之间隔离度不低于40dB，因此处于接收时的天线所接收到的最大信号是低于1W的，因此第一限幅二极管V3和第二限幅二极管V4只需要设计在2W以内甚至更低的限幅功率即可，而第二开关二极管V2和第一开关二极管V1选用的标准不一样，第一开关二极管V1需要通过大功率，需要选用面积更大具有良好散热的大功率开关，而第二开关二极管V2不会通过大功率，只需要满足反向隔离时，不被击穿的低损耗开关即可，这样的第一开关二极管V2损耗≤0.1dB，而第一限幅二极管V3和第二限幅二极管V4的总损耗≤0.1dB，使得开关限幅对接收引入的总损耗≤0.2dB，根据噪声与无源损耗的预估方式可知，当开关限幅引入接收增加的噪声系数≤0.2dB时，对接收机的接收灵敏影响极低，同时也满足发射大功率下对接收的保护作用。

本实施例选取承受功率峰值为3000W，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3选用100pF，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3选用120nH，通过实际应用测试，接收端的损耗在0.19dB，限幅功率≥2W(平均功率)，负载吸收功率200W(平均功率)，满足指标要求，并且在整机系统中接收机的整体噪声系数低至0.6dB，整体噪声系数极低，对接收机的接收灵敏度。

综上所述，本实施例所述的用于环形器的大功率开关限幅电路，在整机系统处于发射时，能有效提高在天线开短路等极端情况下的承受功率，保护接收通道不损坏；在整机系统处于接收时，引入增加的噪声极低，保证接收机的接收灵敏度更高。

Claims (5)

1.用于环形器的大功率开关限幅电路，其特征在于，包括：第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第一电感、第二电感、第三电感、第一开关二极管、第二开关二极管、第一限幅二极管和第二限幅二极管，所述第一电容的一端与信号输入端连接，所述第一电容的另一端分别与第一开关二极管的正极和第二开关二极管的正极连接，所述第一电容的另一端还通过第一电感接地，所述第一开关二极管的负极通过第三电感与第二电源输入端连接，所述第一开关二极管的负极还依次通过第三电容和第一电阻接地，所述第二开关二极管的负极通过第二电感与第一电源输入端连接，所述第二开关二极管的负极还与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端分别与第一限幅二极管的正极、第二限幅二极管的正极和信号输出端连接，所述第一限幅二极管的负极和第二限幅二极管的负极分别接地。

2.如权利要求1所述的用于环形器的大功率开关限幅电路，其特征在于，所述环形器的第一端口为信号发射端，所述环形器的第二端口与天线连接，所述环形器的第三端口与信号输入端连接，所述信号输出端与接收机连接。

3.如权利要求1或2所述的用于环形器的大功率开关限幅电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值为50Ω。

4.如权利要求1或2所述的用于环形器的大功率开关限幅电路，其特征在于，所述第二开关二极管的损耗小于或等于0.1dB，所述第一限幅二极管和第二限幅二极管的总损耗小于或等于0.1dB。

5.如权利要求4所述的用于环形器的大功率开关限幅电路，其特征在于，所述第一开关二极管能承受的功率峰值大于或等于2000W。

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