专利名称：大功率信号开关装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子对抗通信领域的一种连续波大功率信号开关装置，特别适合 于作高频、大功率、快速切换等场合的信号开关装置。
背景技术：
微波开关作为微波控制电路的重要组成部分，主要功能是通断和转换RF和微波 信号，在电子对抗、微波通信、卫星通信以及微波测量等军事和民用领域有非常广泛的应 用。现在应用的微波开关按工作方式分主要有机电开关和电子开关(固态电路开关) 两种，机电开关具有插损小、承受功率大等优点，但开关速度慢、机械寿命有限是其不可克 服的缺点。电子开关一般是采用微波固体器件来实现开关，其切换速度快、损耗略大于机电 开关。电子开关常用的控制器件主要有两种，一种为PIN 二极管，另一种为MESFET管。因 为易于集成、使用简单，近些年MESFET集成开关发展非常迅猛。PIN管开关要比MESFET开 关的开关时间稍长，设计电路相对复杂，但PIN管开关构成电路灵活，承受的功率容量大， 开关的线性也非常好，可靠性高，所以PIN管开关在无线通信系统中应用很广泛，特别对于 大功率应用，PIN管开关占用很大的优势。但是大功率应用中的PIN管要求耐压值高，功率容量为连续波上千瓦时，为了高 可靠性，需要PIN管耐压值为千伏量级，此时二极管结电容偏大，导致频率高段损耗偏大， 限制了 PIN管大功率开关向频率高段扩展。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一 种采用M0S控制电路与PIN管开关电路相结合的大功率信号开关装置，本实用新型能将连 续波1000W电子开关扩展到L波段工作频率。且本实用新型还具有散热好、损耗低、功率容 量大于1000瓦、工作频率高、开关切换时间短等特点。本实用新型的目的是这样实现的它包括电源1、控制单元2和切换单元3 ；所述的电源1入端口与电源输入端口 A 连接，两路电压输出端口分别与控制单元2各入端口连接；控制单元2电压出端口与切换单 元3电压入端口相连，控制入端口与控制信号端口 B连接，状态出端口与控制状态指示C相 连；切换单元3信号入端口与信号输入端口 E连接，信号出端口与信号输出端口 D连接。本实用新型控制单元2包括控制驱动器4、第1 二极管VI、第2 二极管V2、第1M0S 管V3、第2M0S管V4 ；所述的控制驱动器4两路入端口分别与控制信号端口 B、控制状态指 示C连接，一路输出端口并接电阻R1、R2 —端，电阻R1另一端串接第1 二极管VI后与电阻 R2另一端、电阻R3 —端、第1M0S管V3栅极并接，另一路输出端口串接电容C1、电阻R4 — 端、第2 二极管V2负极、第2M0S管V4栅极并接；电源1的一路输出端与电阻R3的另一端、 第1M0S管V3源极并接，电源1的另一路输出端与电阻R4另一端、第2 二极管V2正极、第2M0S管V4源极、电阻R5 —端并接；电阻R5另一端与第1M0S管V3漏极、第2M0S管V4漏 极、切换单元3入端口并接。本实用新型切换单元3包括第3至第5PIN 二极管V5、V6、V7，第2电容C2、第3电 容C3，电感L1 ；所述的第2电容C2 —端与信号输入端口 E连接，第2电容C2另一端与第3 至第5PIN 二极管V5、V6、V7的正极、电感L1 一端、第3电容C3 —端并接，第3至第5PIN 二 极管V5、V6、V7的负极接地端，电感L1另一端与控制单元2的电压出端口连接，第3电容 C3另一端与信号输出端口 D连接。本实用新型相比背景技术具有如下优点1.本实用新型切换单元3采用PIN 二极管V5、V6、V7制作，实现高频段、低损耗、 散热快、开关切换时间短大功率开关，开关功率容量大于1000瓦。2.本实用新型控制单元2采用mos管V3、V4制作，实现控制电压快速切换，提高 开关切换速度。3.本实用新型实现电路简单、性能可靠、成本低，在工程中具有推广应用价值。
图1是本实用新型实施例的电原理方框图。图2是本实用新型控制单元2实施例的电原理图。图3是本实用新型切换单元3实施例的电原理图。
具体实施方式
参照图1至图3，本实用新型由电源1、控制单元2、切换单元3组成。图1是本实 用新型的电原理方框图，实施例按图1连接线路。电源1将电源输入端口 A输入的交流电 源转换为+5V、-400V两路直流电压输入至控制单元2，控制单元2在控制信号端口 B输入的 控制信号控制下将输入的两路直流电压快速切换输出，控制切换单元3的开关状态及检测 输出电压状态，检测输出电压状态由控制状态指示C输出；切换单元3在控制单元2输出直 流电压控制下，将信号输入端口 E输入的连续波大功率信号进行开关输出，输出的连续波 大功率信号经信号输出端口 D输出。电源1的作用是将输入的交流电源转换为+5V、-400V 电压输出，实施采用市售4NIC-XDY56I电源模块制作。本实用新型控制单元2作用是接收外部控制信号，译码后控制M0S管V3、V4工作 状态，完成输出电压切换。控制单元2包括控制驱动器4、第1 二极管VI、第2 二极管V2、 第1M0S管V3、第2M0S管V4。图2是本实用新型控制单元2实施例的电原理图，实施例按 图2连接线路。驱动器4接收控制信号端口 B的控制信号及反馈控制信号状态至控制状态 指示C ；驱动器4输出的一路控制信号通过电阻R1、电阻R2、第1 二极管VI后控制第1M0S 管V3，第1M0S管V3在控制信号作用下将输入电源1的+5V电压开关输出；驱动器4输出 的另一路控制信号通过电容C1后控制第2M0S管V4，第2M0S管V4在控制信号作用下将输 入电源1的-400V电压开关输出。驱动器4作用是提高控制信号驱动能力，实施例采用市 售TC4427ACPA模块制作。第1M0S管V3、第2M0S管V4作用是切换+5V/-400V电压输出，实 施例第1M0S管V3采用市售MTP2P50E模块制作，第2M0S管V4采用市售IRF820模块制作。 第1 二极管VI作用是控制信号整形，采用市售2CK84F模块制作。第2 二极管V2作用是钳位电压，保护第2M0S管V4、采用市售HZ12A1模块制作。电路中的电阻R1至R5、电容C1采 用市售通用器件制作。切换单元3作用是完成射频信号通断控制。切换单元3包括第3至第5PIN 二极 管V5、V6、V7，第2电容C2、第3电容C3，电感L1。图3是本实用新型切换单元3的电原理 图，实施例按图3连接线路。第2电容C2、第3电容C3用于信号的耦合及隔断直流，将信号 输入端口 E输入的信号耦合至信号输出端口 D输出，电感L1将控制单元(2)电压出端口输 出的+5V/-400V控制电压加到第3至第5PIN 二极管V5、V6、V7的正极，第3至第5PIN 二 极管乂5^6、乂7在+5乂控制电压的作用下导通，输入信号由信号输出端口 D输出，第3至第 5PIN 二极管V5、V6、V7在-400V控制电压的作用下截止，输入信号关断，信号输出端口 D无 输出。电感L1提供PIN 二极管V5、V6、V7工作需要的直流电压，提供射频信号隔离，实施 例采用空心线圈实现，选择合适绕线直径及圈数，消除带内谐振。第2电容C2、第3电容C3 用于耦合射频信号，隔断直流，实施例采用耐压值高的电容制作。PIN 二极管V5、V6、V7用 于控制信号通断，通过调节连接处微带线阻抗，匹配结电容，消除结电容对频率高段指标的 影响，实施例选用市售MA4PK2000制作。本实用新型简要工作原理如下电源1将电源输入端口 A输入的交流电源转换为+5V、_400V两路直流电压输入至 控制单元2，控制单元2在控制信号端口 B输入的控制信号控制下将输入的两路直流电压快 速切换输出，控制切换单元3的开关状态及检测输出电压状态，检测输出电压状态由控制 状态指示C输出；切换单元3在控制单元2输出直流电压控制下，将信号输入端口 E输入的 连续波大功率信号进行开关输出，输出的连续波大功率信号经信号输出端口 D输出。本实用新型安装结构如下将图1、图2、图3中的各部件安装在独立的屏蔽盒内，屏蔽盒安装在标准19英寸 4U机箱内。面板上安装控制电源输入端口 A、信号端口 B、控制状态指示C、信号输出端口 D、 信号输入端口 E的连接电缆插座。
权利要求一种大功率信号开关装置，它包括电源(1)，其特征在于还包括控制单元(2)、切换单元(3)；所述的电源(1)入端口与电源输入端口A连接，两路电压输出端口分别与控制单元(2)各入端口连接；控制单元(2)电压出端口与切换单元(3)电压入端口相连，控制入端口与控制信号端口B连接，状态出端口与控制状态指示C相连；切换单元(3)信号入端口与信号输入端口E连接，信号出端口与信号输出端口D连接。
2.根据权利要求1所述的大功率信号开关装置，其特征在于控制单元(2)包括控制 驱动器(4)、第1 二极管VI、第2 二极管V2、第1M0S管V3、第2M0S管V4 ；所述的控制驱动器 (4)两路入端口分别与控制信号端口 B、控制状态指示C连接，一路输出端口并接电阻R1、R2 一端，电阻R1另一端串接第1 二极管VI后与电阻R2另一端、电阻R3 —端、第1M0S管V3 栅极并接，另一路输出端口串接电容C1、电阻R4 —端、第2 二极管V2负极、第2M0S管V4栅 极并接；电源(1)的一路输出端与电阻R3的另一端、第1M0S管V3源极并接，电源(1)的另 一路输出端与电阻R4另一端、第2 二极管V2正极、第2M0S管V4源极、电阻R5 —端并接； 电阻R5另一端与第1M0S管V3漏极、第2M0S管V4漏极、切换单元(3)入端口并接。
3.根据权利要求1所述的大功率信号开关装置，其特征在于切换单元(3)包括第3至 第5PIN 二极管V5、V6、V7，第2电容C2、第3电容C3，电感L1 ；所述的第2电容C2 —端与 信号输入端口 E连接，第2电容C2另一端与第3至第5PIN 二极管V5、V6、V7的正极、电感 L1 一端、第3电容C3 —端并接，第3至第5PIN 二极管V5、V6、V7的负极接地端，电感L1另 一端与控制单元(2)的电压出端口连接，第3电容C3另一端与信号输出端口 D连接。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率信号开关装置，它涉及电子对抗通信领域中的连续波大功率信号开关设备。本实用新型由切换单元、控制单元、电源等部件组成，电源入端口与电源输入端口A连接，两路电压输出端口分别与控制单元各入端口连接；控制单元电压出端口与切换单元电压入端口相连，控制入端口与控制信号端口B连接，状态出端口与控制状态指示C相连；切换单元3信号入端口与信号输入端口E连接，信号出端口与信号输出端口D连接。本实用新型切换单元采用PIN管电路实现，控制单元采用mos管电路实现，控制单元快速切换输出电压，控制切换单元开关状态，实现大功率信号开关快速切换。
文档编号H03K17/10GK201584952SQ201020046100
公开日2010年9月15日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者刘俭成 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所