CN2331090Y - S波段pin二极管移相器－开关模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型为S波段PIN二极管移相器—开关模块,由一个PIN二极管四位数字式移相器1和一个PIN二极管数字式单刀三掷开关2组成。有E1－E4端口输入TTL电平控制二极管D1－D2组成的参考路和D3－D4组成的移相路的转换,有J2－J3通道端口,有E5－E6端口输入TTL电平控制通道的转换,移相器1和开关2通过匹配网络电路连接。

Description

S波段PIN二极管移相器-开关模块

本实用新型与相控阵T R组件的S波段PIN二极管数字移相器有关，尤其与S波段PIN二极管移相器-开关模块有关。

已有的S波段PIN二极管移相器电路均采用负载线和3dB分支线电桥设计，器件多选用国产2K4PIN管、微带电容、金属膜电阻等分高器件，其缺点在于移相器的精度不高，均方根误差通常为5°；驻波系数较大，通常水平为VSWR＜1.5；PIN管的驱动电流大，如ZK4需要100mA/只的驱动电流，由于每台雷达需要数十万只管子，这样雷达的电源制造成本较高，且可靠性水平相应下降；转换时间较长，如2K4的转换时间为lus，使雷达对高速移动目标的跟踪受到限制；频带内相位、驻波和插损起伏较大，只与只之间零相一致性和驻波系数误差等很难达到工程上的要求；采用分离器件由于分布参数的影响不适合于计算机优化设计，非密封的封装也降低了使用的长期可靠性。总之以上诸多因素不利于产品的批量生产，满足不了工程的需要。

本实用新型的目的是提供一种体积小，重量轻，耗电小，移相精度高，插损小，驻波系数小，开关速度快，可靠性高，集成化的S波段PIN二极管移相器-开关模块。

本实用新型是这样实现的：由一个PIN二极管四位数字式移相器1和一个PIN二极管数字式单刀三掷开关2组成，移相器1有E1-E4端口输入TTL电平控制二极管D1-D2组成的参考路和D3-D4组成的移相路的转换，有J2-J3通道端口，有E5-E6端口输入TTL电平控制J3,J2通道的转换，E7端口输入TTL电乎控制吸收负载，移相器1和开关2通过匹配网络电路连接。

本实用新型移相器1的串联的支路D1-D4,D5-D8,D9-D12,D13-D16经阻抗变换而匹配，直流信号通过低通滤波器从E1-E4端口馈入，有隔直电容C1,C3,C6,C13防止直流信号的泄漏，单刀三掷开关采用三级PIN二极管串联电路D17-D19,D20-D22,D23-D25组成星形结构，直流信号通过低通滤波器从E5-E7端口馈入。

本实用新型的P1N二极管ID1-D25采用MA4P166-134型PIN管芯片，隔直电容C1,C3,C6,C13采用CC11型芯片电容，电路基片采用ROGERS,RT/dusoid5580基片。

本实用新型E1-E7端口和J1-J3端口玻珠引出线3通过烧结方法式与玻胚4连接，玻胚4通过烧结方式与金属套5连接，金属套5与模块腔体6固连，模块电路基片密封在模块腔体6中。

本实用新型由一个PIN管四位数字式移相器和一个PIN管数字式单刀三掷开关组成，移相器用于控制微波信号的相位以实现相控阵雷达天线的电扫描，单刀三掷开关的功能是使发射通道，接收通道和监测共用一个移相器。此模块作为TR组件的关键部件主要用于S波段舰载、炮瞄等相控阵雷达。

本实用新型的主要优点在于：(1)移相精度高，在整个频带，绝对相差＜±3°，(2)括损小，整个模块32种状态插损＜2.5dB，(3)驻波系数小，33种状态驻波系数＜1.3(4)零相一致性好，适合干批量生产。(5)开关速度快，每个开关节速度＜50ns，提高了雷达的跟踪速度，(6)驱动电流＜30m/位，降低了电源制作成本，(7)器件可靠性高，选用MA-COM生产的PIN芯片，可靠性等级比国产器件提高了一个数量级，(8)密封性好，具有防盐雾，防霉菌能力，(9)体积小，重量轻。

综上所述，本实用新型的电性能，机械性能已完全到达工程的需要。

如下是本实用新型的附图：

图1为本实用新型的框图。

图2为本实用新型电路原理图。

图3为本实用新型玻珠结构图。

图4为本实用新型主视图。

图5为图4的俯视图。

图6为图4的左视图。

如下是本实用新型的实施例：

本实用新型由一个PIN管四位数字式移相器和一个PIN管数字式单刀三掷开关组成，移相器采用四路独立的TTL电平控制，开关采用三路独立的TTL电平控制(见图1)，微波信号由J1输入，经过移相器到单刀三掷开关，从J2输出到发射通道，从J3输出到接收通道。

模块中移相器采用开关线原理设计(图2)，微波信号从J1输入，通过E1输入直流信号控制D1,D2,D3,D4的阻抗，输入+5V时，D1,D2打通。信号从参考路传输。输入-5V时，D3,D4打通，信号从移相路传输，由于两路之间传输的差异而达到移相的目的。同理其它三级移相器也照此工作，各级移相器间优化设计阻抗变换以达到匹配，直流信号通过C1,I1组成的低道滤波器结构馈入，防止微波信号的泄漏，隔直电容C1,C3,C6,C13用于防止直流信号的泄漏，R1为限流电阻，单刀三掷开关采用三级PIN管串联的方案设计，如信号从发射通道J2输出，需要从E5端口加入-5V电压，经C10,I10低通滤波器馈入，将D23,D24,D25管打通，其中R5为限流电阻，如果加入+5V电压，则移相器输出信号与发射通道隔离。

D5,D6,D9,D10,D13,D14的功能同D1,D2，用于控制参考路的通断，D7,D8,D11,D12,D15,D16功能同D3,D4，用于控制移相路的通断，D17～D19,D10～D22功能同D23～D25，用于控制接收通道和吸收负载两路的信号切换，C4,I3,C5,I4,C7,I6,C12,C8,I8功能同C2,J1一样，作为低通滤波器馈入直流信号。I2,I5,I9作为接地电感，以形成直流通路，R2,R3,R4,R5,R6,R7同R1一样是限流电阻。

模块中D1～D25号PIN管采用美国MA-COM生产的MA4P166-134型PlN管芯片，隔直电容C1,C3,C6,C13采用中国715厂产生的CC11型芯片电容。电路基片采用美国生产的ROGERS,RT/dusoid5880基片。

本实用新型中模块的各种射频端口，直流端口引出线均采用50Ω的玻珠结构(见图3)，通过烧结方法使它烧在模块腔体6上，这样模块电路就可以密封在模块腔体中，大大提高模块的可靠性，整个模块的机械结构没计适合于TR组件的装配(见图4)。

本实用新型中模块的主要参数如下：

(ⅰ)工作频率：3.1～3.4GHZ。

(ⅱ)移相位数：22.5°,45°,90°,180°。

(ⅲ)各端口驻波系数：＜1.3(33种状态)

(ⅳ)TR端口之间隔离度：＞30dB

(ⅴ)输入峰值功率：＞8W，平均功率：＞0.8W(300us脉宽占空比10％)。

(ⅵ)零相状态：相位不一致性＜±3°相位非线性度：＜±1°。

              幅度不一致性：＜±0.2dB

(ⅶ)移相精度，16种状态内，移相值与标称值相比：＜±3°。

(ⅷ)插入损耗：＜2.5dB幅频起伏：＜±0.2dB

                     跟踪起伏：＜±0.3dB

(ⅳⅴ)控制信号：驱动电流≤30mA/位，控制电压：±5V。

                TTL“1”对应“-5V”,TTL“0”对应+5V。

Claims (5)

1、S波段PIN二极管移相器-开关模块，其特征在于由一个PIN二极管四位数字式移相器(1)和一个PIN二极管数字式单刀三掷开关(2)组成，移相器(1)有E1-E4端口输入TTL电平控制二极管D1-D2组成的参考路和D3-D4组成的移相路的转换，有J2-J3通道端口，有E5-E6端口输入TTL电平控制J3,J2通道的转换，E7端口输入TTL电平控制吸收负载，移相器(1)和开关(2)通过匹配网络电路连接。

2、根据权利要求1所述的S波段PIN二极管移相器-开关模块，其特征在于移相器(1)的串联的支路D1-D4,D5-D8,D9-D12,D13-D16经阻抗变换而匹配，直流信号通过低通滤波器从E1-E4端口馈入，有隔直电容C1,C3,C6,C13防止直流信号的泄漏，单刀三掷开关采用三级PIN二极管串联电路D17-D19,D20-D22,D23-D25组成星形结构，直流信号通过低通滤波器从E5-E7端口馈入。

3、根据权利要求1或2所述的S波段PIN二极管移相器-开关模块，其特征在于PIN二极管D1-D25采用MA4P166-134型PIN管芯片，隔直电容C1,C3,C6,C13采用CC11型芯片电容，电路基片采用ROGERS,RT/dusoid5880基片。

4、根据权利要求1或2或所述的S波段PIN二极管移相器-开关模块，其特征在于E1-E7端口和J1-J3端口玻珠引出线(3)通过烧结方法式与玻胚(4)连接，玻胚(4)通过烧结方式与金属套(5)连接，金属套(5)与模块腔体(6)固连，模块电路基片密封在模块腔体(6)中。

5、根据权利要求3所述的S波段P1N二极管移相器-开关模块，其特征在于E1-E7端口和J1-J3端口玻珠引出线(3)通过烧结方式与玻胚(4)连接，玻胚(4)通过烧结方式与金属套(5)连接，金属套(5)与模块腔体(6)固连，模块电路基片密封在模块腔体(6)中。

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