CN220693121U - 一种开关移相组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种开关移相组件，包括：输入通道模块，输入通道模块用于接收多路外部输入信号，对接收的多路外部输入信号进行选择后进行放大；开关滤波模块，用于将输入通道模块输出的信号进行滤波处理；功分器网络模块，用于将开关滤波模块输出的信号分成多路后输出；移相模块，用于分别对功分器网络模块输出的多路信号分别进行移相处理；输出通道模块的输入端与移相模块的输出端连接。本实用新型的有益效果是：本实用新型可实现通道选择,对不同频率采取不同选择，提高信号的强度和质量,多路输出选择；增加系统灵活性,衰减其他频率成分来减少干扰噪声；提高效率,降低其插入损耗节约系统空间。

Description

一种开关移相组件

技术领域

本实用新型涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种开关移相组件。

背景技术

移相器是一种对波的相位进行调整的器件，广泛应用于雷达系统、导弹姿态控制、加速器、通信系统、仪器仪表甚至乐器等设备仪器中。随着相控阵雷达、微波通信系统和微波测量仪器等的迅速发展，微波移相器的应用也日益广泛，并在各系统中起着举足轻重的作用。

现有移相器有PIN二极管移相器,GaAs FET数控移相器,铁氧体移相器。他们都有着较为明显的缺点--第一种移相器在低频率插入损耗较低,转换时间长；第二种移相器,插入损耗较高,功率电平也比较低,第三种移相器体积大,控制电路复杂。

随着现代雷达技术的发展，对移相器提出了小型、轻量、多功能、低功耗、低成本以及可覆盖微波、毫米波和亚毫米波宽频频段等方面的要求，传统移相器已经不能满用户的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种开关移相组件，提高移相组件频率范围,对开关隔离度的提高,增大移相范围,降低成本,减少体积,实现多功能、低成本，提高其稳定性、准确性、抗干扰等能力。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种开关移相组件，包括：

输入通道模块，所述输入通道模块用于接收多路外部输入信号，对接收的多路外部输入信号进行选择后进行放大；

开关滤波模块，所述开关滤波模块的输入端与所述输入通道模块的输出端连接，用于将所述输入通道模块输出的信号进行滤波处理；

功分器网络模块，所述功分器网络模块的输入端与所述开关滤波模块的输出端连接，用于将所述开关滤波模块输出的信号分成多路后输出；

移相模块，所述移相模块的输入端与所述功分器网络模块的输出端连接，用于分别对所述功分器网络模块输出的多路信号分别进行移相处理；

输出通道模块，所述输出通道模块的输入端与所述移相模块的输出端连接，用于对经过所述移相模块移相处理后的多路信号进行输出。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可实现通道选择,对不同频率采取不同选择，通过对信号的放大可以将输入信号放大到更高的幅度，提高信号的强度和质量,多路输出选择，可以同时将信号输出到不同的设备或系统，满足多种应用的需求；增加系统灵活性,通过开关滤波模块可以使特定的频率成分通过,而衰减其他频率成分来减少干扰噪声；通过多路合一的方式来减少组件体积,降低组件成本；提高效率,降低其插入损耗节约系统空间。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述输入通道模块包括三个第一2选1开关、一个第一4选1开关以及第一放大器，3个所述第一2选1开关的输入端分别用于连接一外部输入信号，三个所述第一2选1开关的一输出端分别连接所述第一4选1开关的三个输入端，所述第一4选1开关的另一输入端连接负载电路，所述第一4选1开关的输出端连接所述第一放大器的输入端，所述第一放大器的输出端连接所述开关滤波模块的输入端。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过三个第一2选1开关和一个第一4选1开关，能根据需要选择外部输入信号，然后通过第一放大器的放大，可以将输入信号放大到更高的幅度，提高信号的强度和质量。

进一步，所述开关滤波模块包括一个第二4选1开关、一个第一直通信号电路、三个第一滤波器和一个第三4选1开关，所述第二4选1开关的输入端与所述输入通道模块的输出端连接，所述第二4选1开关的四个输出端分别连接所述第一直通信号电路的输入端和三个所述第一滤波器的输入端，所述第一直通信号电路的输出端和三个所述第一滤波器的输出端分别连接所述第三4选1开关的输入端，所述第三4选1开关的输出端与所述功分器网络模块的输入端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：在第二4选1开关和第三4选1开关之间设置一第一直通信号电路和三个第一滤波器，根据需要将输入通道模块输出端的信号通过对应的第一滤波器或第一直通信号电路，使特定的频率成分通过,而衰减其他频率成分来减少干扰噪声；各个第一滤波器允许通过的信号频率范围各不相同，实现对连续输入的不同频率的信号进行分配，每一路仅对与该路第一滤波器允许通过的频率范围向匹配的信号进行滤波处理，从而可减小第一滤波器的负担，提高工作效率。

进一步，所述功分器网络模块包括一个所述功分器，所述功分器的输入端与所述开关滤波模块的输出端连接，所述功分器的四个输出端分别与所述移相模块连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过功分器将开关滤波模块的输出的信号分成四路进行输送。

进一步，所述功分器网络模块包括三个同相功分器，一个所述功分器的输入端与所述开关滤波模块的输出端连接，其两个输出端分别与两外两个所述功分器的输入端连接，另外两个所述功分器的两个输出端分别与所述移相模块的输入端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过三个同相功分器，将开关滤波模块的输出的信号分成四路进行输送，单个功分器的负担降低，提高工作效率。

进一步，所述移相模块包括四个同相移相器，四个所述移相器的输入端均与所述功分器网络模块的输出端连接，四个所述移相器的输出端分别连接所述输出通道模块的输入端。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置四个移相器，调节各个移相器，使得各输出通道所对应的相位差相等，保证输出通道间的相位一致性。

进一步，还包括控制供电模块，所述控制供电模块分别与所述输入通道模块、所述开关滤波模块、所述功分器网络模块、所述移相模块以及所述输出通道模块连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：控制供电模块能为整个调试系统进行供电，并且能对信号的传输方向进行控制。

进一步，所述控制供电模块包括控制模块和供电电源，所述控制模块与所述输入通道模块、所述开关滤波模块的控制输入端连接，所述供电电源与所述输入通道模块、所述开关滤波模块、所述功分器网络模块、所述移相模块以及所述输出通道模块连接用于提供电源。

采用上述进一步方案的有益效果是：供电电源能为整个调试系统进行供电，控制模块实现对输入通道模块、开关滤波模块的信号的传输方向进行控制。

进一步，所述控制模块和所述供电电源均集成设置在PCB板上。

采用上述进一步方案的有益效果是：供电电源与控制模块集成在PCB板的方式，大大的减小了组件体积，降低了功耗，使得组件的适用性与兼容性进一步提高。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例二的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、输入通道模块；1-1、第一2选1开关；1-2、第一4选1开关；1-3、第一放大器；2、开关滤波模块；2-1、第二4选1开关；2-2、第一直通信号电路；2-3、第一滤波器；2-4、第三4选1开关；3、功分器网络模块；3-1、功分器；4、移相模块；4-1、移相器；5、输出通道模块；6、第二2选1开关；7、第三2选1开关；8、第二放大器；9、第四4选1开关；10、第五4选1开关；11、第二直通信号电路；12、第二滤波器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例一

如图1所示，本实施例包括输入通道模块1，所述输入通道模块1用于接收多路外部输入信号，对接收的多路外部输入信号进行选择后进行放大；

开关滤波模块2，所述开关滤波模块2的输入端与所述输入通道模块1的输出端连接，用于将所述输入通道模块1输出的信号进行滤波处理；

功分器网络模块3，所述功分器网络模块3的输入端与所述开关滤波模块2的输出端连接，用于将所述开关滤波模块2输出的信号分成多路后输出；

移相模块4，所述移相模块4的输入端与所述功分器网络模块3的输出端连接，用于分别对所述功分器网络模块3输出的多路信号分别进行移相处理；

输出通道模块5，所述输出通道模块5的输入端与所述移相模块4的输出端连接，用于对经过所述移相模块4移相处理后的多路信号进行输出。

在本实施例中，所述输入通道模块1包括三个第一2选1开关1-1、一个第一4选1开关1-2以及第一放大器1-3，3个所述第一2选1开关1-1的输入端分别用于连接一外部输入信号，三个所述第一2选1开关1-1的一输出端分别连接所述第一4选1开关1-2的三个输入端，所述第一4选1开关1-2的另一输入端连接负载电路，所述第一4选1开关1-2的输出端连接所述第一放大器1-3的输入端，所述第一放大器1-3的输出端连接所述第二4选1开关2-1的输入端，通过三个第一2选1开关1-1和一个第一4选1开关1-2，能根据需要选择外部输入信号，然后通过第一放大器1-3的放大，可以将输入信号放大到更高的幅度，提高信号的强度和质量。

所述开关滤波模块2包括一个第二4选1开关2-1、一个第一直通信号电路2-2、三个第一滤波器2-3和一个第三4选1开关2-4，所述第二4选1开关2-1的输入端与所述第一放大器1-3的输出端连接，所述第二4选1开关2-1的四个输出端分别连接所述第一直通信号电路2-2的输入端和三个所述第一滤波器2-3的输入端，所述第一直通信号电路2-2的输出端和三个所述第一滤波器2-3的输出端分别连接所述第三4选1开关2-4的输入端，所述第三4选1开关2-4的输出端与所述功分器网络模块3的输入端连接，在第二4选1开关2-1和第三4选1开关2-4之间设置一第一直通信号电路2-2和三个第一滤波器2-3，根据需要将输入通道模块1输出端的信号通过对应的第一滤波器2-3或第一直通信号电路2-2，使特定的频率成分通过,而衰减其他频率成分来减少干扰噪声；各个第一滤波器2-3允许通过的信号频率范围各不相同，实现对连续输入的不同频率的信号进行分配，每一路仅对与该路第一滤波器2-3允许通过的频率范围向匹配的信号进行滤波处理，从而可减小第一滤波器2-3的负担，提高工作效率。

具体的，所述功分器网络模块3包括三个同相功分器3-1，一个所述功分器3-1的输入端与所述第四4选1开关9的输出端连接，其两个输出端分别与两外两个所述功分器3-1的输入端连接，另外两个所述功分器3-1的两个输出端分别与四个所述移相器4-1的输入端连接，通过三个同相功分器3-1，将开关滤波模块2的输出的信号分成四路进行输送，单个功分器3-1的负担降低，提高工作效率。

在本实施例中，所述移相模块4包括四个同相移相器4-1，四个所述移相器4-1的输入端均与所述功分器网络模块3的输出端连接，四个所述移相器4-1的输出端分别连接所述输出通道模块5的输入端，设置四个移相器4-1，调节各个移相器4-1，使得各输出通道所对应的相位差相等，保证输出通道间的相位一致性。

在本实施例中，还包括控制供电模块，所述控制供电模块包括控制模块和供电电源，所述控制模块与所述输入通道模块1、所述开关滤波模块2的控制输入端连接，具体的，所述控制模块与第一2选1开关1-1、第一4选1开关1-2、第二4选1开关2-1、第三4选1开关2-4的控制输入端连接，用于控制开关的切换，所述供电电源与所述输入通道模块1、所述开关滤波模块2、所述功分器网络模块3、所述移相模块4以及所述输出通道模块5连接用于提供电源，所述控制模块和所述供电电源均集成设置在PCB板上，大大的减小了组件体积，降低了功耗，使得组件的适用性与兼容性进一步提高。

在本实用新型的实施例中，采用第一2选1开关1-1、第一4选1开关1-2、第二4选1开关2-1、第三4选1开关2-4是根据需要实现三路外部信号输入，四路信号输出，在本实用新型的实际运用中，可以根据需要调整各个开关的数量以及第一滤波器2-3、功分器3-1的数量，以实现多路外部信号输入、多路信号输出的需要。

实施例二

如图2所示，在实施例一的基础上，本实施例还包括三个第二2选1开关6、两个第三2选1开关7、两个第二放大器8、两个第四4选1开关9、两个第五4选1开关10、两个第二直通信号电路11以及六个第二滤波器12，三个所述第二2选1开关6的输入端分别两个三个外部输入信号，两个所述第二2选1开关6的一输出端分别连接外部负载电路，该两个所述第二2选1开关6的另一输出端分别连接两个所述第三2选1开关7的输入端，另一个第二2选1开关6的两个输出端分别连接两个第三2选1开关7的另一输入端，两个第三2选1开关7的输出端分别连接两个所述第二放大器8的输入端，两个所述第二放大器8的输出端分别连接两个第四4选1开关9的输入端，每个所述第四4选1开关9的四个所述输出端分别连接一第二直通信号电路11的输入端以及三个第二滤波器12的输入端，连接同一第四4选1开关9的第二直通信号电路11的输出端以及三个第二滤波器12的输出端分别连接同一第五4选1开关10的四个输入端，所述第五4选1开关10的输出端连接一输出通道。

采用本实施例，可以实现开关移相组件相位一致性调试，具体方法为：S1.三路输入信号(DA1、DA3、DA4)分别连接三个第二2选1开关6的输入端,再通过第三2选1开关7混合经第二放大器8和第四4选1开关9经过第二直通信号电路11输出直通信号或三个经过第二滤波器12的信号最后通过第五4选1开关10得到输出OUT-DA1、OUT-DA2信号。

S2.输入信号(DA2、DA5、DA6)分别连接一个第一2选1开关1-1输出信号通过一个第一4选1开关1-2混合后经过第一放大器1-3放大,然后经第二4选1开关2-1经过第一直通信号电路2-2输出直通信号或三个分别经过第一滤波器2-3的信号经第三4选1开关到达功分器3-1,在经移相器4-1，最后输出四路OUT-DA3,OUT-DA4,OUT-DA5,OUT-DA6。

S3.调节各个通道中的移相器4-1，使得各输出通道所对应的相位差相等，保证输出通道间的相位一致性。

通过集成芯片式的单刀四掷开关作为相位选能开关，使开关线式移相器4-1更加小型化，与常用的单刀双掷开关的4位移相器4-1相比，该开关线式移相器4-1的每个相位使用的开关数减少了一半，因此降低了移相器4-1的损耗，同时采用串联接触式悬臂梁射频开关可以提高不同通道移相器4-1的隔离度。

输入信号频率范围在30-520MHz,通过开关选择需要的信号,再经放大,滤波,移相器4-1,功分器3-1输出得到想要的信号。各个第一滤波器2-3和第二滤波器12允许通过的信号频率范围各不相同，实现对连续输入的不同频率的信号进行分配，每一路仅对与该路滤波器允许通过的频率范围向匹配的信号进行滤波处理，从而可减小滤波器的负担，提高工作效率。另一方面，供电电源与控制模块集成在PCB板的方式，大大的减小了组件体积，降低了功耗，使得组件的适用性与兼容性进一步提高。

为进一步说明整个移相组件的滤波与频率,移相器4-1的关系，现具体说明如下：输入的信号的频率范围为30MHz～520MHz通过滤波、放大处理后在通过开关选择实现,步进为5.625°,11.25°,22.5°,45°,90°,180°的移相选择。

本实用新型可实现通道选择,对不同频率采取不同选择，通过对信号的放大可以将输入信号放大到更高的幅度，提高信号的强度和质量,多路输出选择，可以同时将信号输出到不同的设备或系统，满足多种应用的需求；增加系统灵活性,通过开关滤波模块2可以使特定的频率成分通过,而衰减其他频率成分来减少干扰噪声；通过多路合一的方式来减少组件体积,降低组件成本；提高效率,降低其插入损耗节约系统空间。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种开关移相组件，其特征在于，包括：

输入通道模块(1)，所述输入通道模块(1)用于接收多路外部输入信号，对接收的多路外部输入信号进行选择后进行放大；

开关滤波模块(2)，所述开关滤波模块(2)的输入端与所述输入通道模块(1)的输出端连接，用于将所述输入通道模块(1)输出的信号进行滤波处理；

功分器网络模块(3)，所述功分器网络模块(3)的输入端与所述开关滤波模块(2)的输出端连接，用于将所述开关滤波模块(2)输出的信号分成多路后输出；

移相模块(4)，所述移相模块(4)的输入端与所述功分器网络模块(3)的输出端连接，用于分别对所述功分器网络模块(3)输出的多路信号分别进行移相处理；

输出通道模块(5)，所述输出通道模块(5)的输入端与所述移相模块(4)的输出端连接，用于对经过所述移相模块(4)移相处理后的多路信号进行输出。

2.根据权利要求1所述的一种开关移相组件，其特征在于，所述输入通道模块(1)包括三个第一2选1开关(1-1)、一个第一4选1开关(1-2)以及第一放大器(1-3)，3个所述第一2选1开关(1-1)的输入端分别用于连接一外部输入信号，三个所述第一2选1开关(1-1)的一输出端分别连接所述第一4选1开关(1-2)的三个输入端，所述第一4选1开关(1-2)的另一输入端连接负载电路，所述第一4选1开关(1-2)的输出端连接所述第一放大器(1-3)的输入端，所述第一放大器(1-3)的输出端连接所述开关滤波模块(2)的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种开关移相组件，其特征在于，所述开关滤波模块(2)包括一个第二4选1开关(2-1)、一个第一直通信号电路(2-2)、三个第一滤波器(2-3)和一个第三4选1开关(2-4)，所述第二4选1开关(2-1)的输入端与所述输入通道模块(1)的输出端连接，所述第二4选1开关(2-1)的四个输出端分别连接所述第一直通信号电路(2-2)的输入端和三个所述第一滤波器(2-3)的输入端，所述第一直通信号电路(2-2)的输出端和三个所述第一滤波器(2-3)的输出端分别连接所述第三4选1开关(2-4)的输入端，所述第三4选1开关(2-4)的输出端与所述功分器网络模块(3)的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种开关移相组件，其特征在于，所述功分器网络模块(3)包括一个所述功分器(3-1)，所述功分器(3-1)的输入端与所述开关滤波模块(2)的输出端连接，所述功分器(3-1)的四个输出端分别与所述移相模块(4)连接。

5.根据权利要求1所述的一种开关移相组件，其特征在于，所述功分器网络模块(3)包括三个同相功分器(3-1)，一个所述功分器(3-1)的输入端与所述开关滤波模块(2)的输出端连接，其两个输出端分别与两外两个所述功分器(3-1)的输入端连接，另外两个所述功分器(3-1)的两个输出端分别与所述移相模块(4)的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种开关移相组件，其特征在于，所述移相模块(4)包括四个同相移相器(4-1)，四个所述移相器(4-1)的输入端均与所述功分器网络模块(3)的输出端连接，四个所述移相器(4-1)的输出端分别连接所述输出通道模块(5)的输入端。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种开关移相组件，其特征在于，还包括控制供电模块，所述控制供电模块分别与所述输入通道模块(1)、所述开关滤波模块(2)、所述功分器网络模块(3)、所述移相模块(4)以及所述输出通道模块(5)连接。

8.根据权利要求7所述的一种开关移相组件，其特征在于，所述控制供电模块包括控制模块和供电电源，所述控制模块与所述输入通道模块(1)、所述开关滤波模块(2)的控制输入端连接，所述供电电源与所述输入通道模块(1)、所述开关滤波模块(2)、所述功分器网络模块(3)、所述移相模块(4)以及所述输出通道模块(5)连接用于提供电源。

9.根据权利要求8所述的一种开关移相组件，其特征在于，所述控制模块和所述供电电源均集成设置在PCB板上。