一种低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路的制作方法

本发明涉及一种微波开关双工电路，具体涉及一种低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路。

背景技术：

微波测试仪器的工作带宽越来越宽，因为使用元件带宽限制及高低波段信号的处理的方式不同。在大多数情况下，宽带微波测试仪器的发射通道分高低波段分别进行信号的产生和处理。在信号的接收通道，也需要将宽带的微波输入信号转换分配到高低不同波段的通道分波段进行分析处理。现在，微波毫米波测试仪器的最低工作频率越来越低，一般测试仪器的最低工作频率到几千赫兹(khz)。这样，宽带微波测试仪器的发射和接收通道中需要实现一种电路，这种电路能将包含到几千赫兹(khz)低频的低波段信号和微波频段的高波段信号转换合成到一个通路中发射输出，反之，需要将包含几千赫兹(khz)的低频的宽带的接收信号转换分配到高低频率不同波段的通道分别进行分析处理。同时因为仪器测试速度要求，要求这种电路具有较快的切换速度。

对于能将不同通道微波信号进行转换，主要有微波同轴机电开关、微波电子开关、微波开关双工电路等。

微波同轴机电开关尽管插损、端口驻波、承受功率等都具有优势，但是其开关速度慢、使用寿命有限是不可克服的缺点，由于现在快速测试的需求，微波同轴机电开关在测试仪器中使用越来越少。

微波电子开关主要包括pin二极管开关和fet开关。其中pin二极管开关因为pin二极管的固有特性，低频存在截止频率的限制，限制其在低频段的使用。fet开关尽管不存在截止频率的限制，但是fet开关存在低频信号传输时，输入功率压缩点降低的问题，频率越低输入功率压缩点越低，这样也限制其在低频的使用。因为以上原因，当转换通路中工作频段有低于1mhz-10mhz的低频信号时，限制了微波电子开关的使用。

微波开关双工电路适用于高低波段不同频率波段信号的转换，一般微波开关双工电路采用电感电容元件实现双工电路，因为使用元件的限制，特别是高波段小容值电容限制，当高低波段的分段点频率较高时非常难以实现。同时，因为双工电路的分段点由电容和电感确定，电容和电感的精度误差，会造成微波开关双工器分段点偏移，实现一致性较差。同时微波开关双工电路需要使用开关控制元件来实现高隔离，一般使用pin二极管，微波开关双工电路中pin二极管开关的通断需要提供正负电压变换的直流偏置。在开关变换状态，偏置电压快速阶跃变化会产生低频的视频馈通信号(一般会根据驱动速度产生直流到几百mhz的信号谱)。因为微波开关双工器一般需要工作到低频率甚至到直流(dc)，产生的视频馈通干扰在开关双工电路的工作频率内，会干扰正常传输的信号，特别是在需要快速捷变的仪器设备中，对后续的信号正常使用和处理产生非常大影响。

技术实现要素：

本发明提供了一种低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路，解决了现有技术在开关变换状态，偏置电压快速阶跃变化会产生低频的视频馈通信号，对信号的正常传输造成干扰的技术问题。

本发明的低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路，包括高波段端口、高波段偏置电路、低波段端口、低波段偏置电路和公共端口，所述高波段偏置电路设置在所述高波段端口与所述公共端口之间，所述低波段偏置电路设置在所述低波段端口与所述公共端口之间；

所述高波段偏置电路包括与所述高波段端口串联的第一隔直电容、第一pin二极管，以及与所述高波段端口并联的高波段偏置，高波段偏置通过第一限流电阻和扼流电感连接在所述第一隔直电容和所述第一pin二极管之间；

所述低波段偏置电路包括与所述低波段端口串联的低波段耦合电感，以及与低波段端口并联的多个低波段pin二极管，所述低波段耦合电感的另一端连接公共端口，所述低波段pin二极管分别通过低波段隔直电容接地，并通过第二限流电阻连接低波段偏置。

作为优选，所述第一限流电阻和第二限流电阻的阻值相同。高低波段的偏置控制，偏置电压绝对值相同，极性相反，能在微波通路上抵消驱动控制产生的影响，降低视频馈通泄露。

作为优选，所述低波段pin二极管包括第二pin二极管和第三pin二极管，所述第二pin二极管通过第二隔直电容接地，所述第三pin二极管通过第三隔直电容接地。为了提高低波段的隔离度，可以增加并联的低波段pin二极管的数量。

作为优选，所述低波段耦合电感采用微带电路实现。微带电路的耦合电感工作频率能够非常高，可以提高开关双工电路的工作频率。

作为优选，所述扼流电感采用加电的金丝实现，实现较小的电感值，以适应高波段偏置电路较高的工作频率。

作为优选，所述第一隔直电容采用梁式引线电容，适于装配。

作为优选，所述低波段隔直电容采用平板电容，接地端通过微带电路过孔接地。

作为优选，所述第一限流电阻和第二限流电阻采用薄膜电阻实现。

本发明的低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路，能够实现包含极低频率的宽带信号的高低波段转换合成或转换分配，工作频率达到dc-50ghz，具有较快的切换速度，高低波段频率分段点能够在较高频段点实现，频率分段点可以根据微带耦合电感设计不同，选择5ghz-20ghz频段内的任一频率。

与现有技术相比，本发明的低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路具有如下优点：

1)较高频率的高低波段分段点实现：高波段pin二极管采用串联结构，避免高频率分段点时小容值电容难实现的限制，实现较高频率的分段点频率。

2)电路结构简单，控制编制少：高低波段pin二极管采用串并联结构，一个偏置通路实现高低波段二级管的全控制，电路简单，控制偏置少。

3)具有较低的视频馈通泄露：开关双工电路的pin二极管控制采用正负平衡加电方式，大大降低了开关驱动控制产生的视频馈通泄露，减少视频馈通对信号传输通路信号的影响。

4)宽频带，低插损：低波段耦合电感采用微带匹配设计，工作频率高；高波段采用微带匹配设计，降低串联pin二极管产生的寄生参数，降低插损，提高工作频率。

5)生产一致性好：决定分段点频率的低波段耦合电感采用微带电路实现，加工精度高，生产一致性；高波段不使用小容值电容实现双工电路，消除电容精度对双工电路一致性的影响。

附图说明

图1为本发明的低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路原理图；

图2为简化的微波开关双工电路原理图；

图3为dc-50ghz微波开关双工电路(6ghz分段点)的装配结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例的低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路，包括高波段端口1、高波段偏置电路、低波段端口2、低波段偏置电路和公共端口3，所述高波段偏置电路设置在所述高波段端口1与所述公共端口3之间，所述低波段偏置电路设置在所述低波段端口2与所述公共端口3之间；

所述高波段偏置电路包括与所述高波段端口1串联的第一隔直电容c1、第一pin二极管d1，以及与所述高波段端口1并联的高波段偏置4，高波段偏置4通过第一限流电阻r1和扼流电感l1连接在所述第一隔直电容c1和所述第一pin二极管d1之间；

所述低波段偏置电路包括与所述低波段端口2串联的低波段耦合电感l2，以及与低波段端口2并联的第二pin二极管d2和第三pin二极管d3，为了提高低波段的隔离度，可以增加并联的低波段pin二极管的数量。所述低波段耦合电感l2的另一端连接公共端口3，所述第二pin二极管d2和第三pin二极管d3分别通过第二隔直电容c2和第三隔直电容c3接地，并通过第二限流电阻r2连接低波段偏置5。既能保证射频接地，也能加入低波段偏置电压。

进一步的，本实施例中的第一限流电阻r1和第二限流电阻r2的阻值相同。高低波段的偏置控制，偏置电压绝对值相同，极性相反，能在微波通路上抵消驱动控制产生的影响，降低视频馈通泄露。

进一步的，本实施例中的低波段耦合电感l2采用微带电路实现。微带电路的耦合电感工作频率能够非常高，可以提高开关双工电路的工作频率。

进一步的，本实施例中的扼流电感l1采用加电的金丝实现，实现较小的电感值，以适应高波段偏置电路较高的工作频率。

实施例2：

如图1所示，本实施例的低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路的具体工作状态为：当高波段偏置4加正电压，低波段偏置5加相同的负电压时，高波段偏置电路串联的pin二极管和低波段偏置电路并联的pin二极管全部导通，这样高波段端口1实现直通，低波段端口2实现隔离。同时，因为两个控制端的电压相同，低波段端口2到公共端口3的通路上电位保持在零电位。当高波段偏置4加负电压，低波段偏置5加相同正电压，高波段偏置电路串联的pin二极管和低波段偏置电路并联的pin二极管全部截止，这样高波段端口1实现隔离，低波段端口2实现直通。同时因为串并联的pin二级管全部处于截止状态，低波段端口2到公共端口3的通路上电位也保持在零电位。在开关的驱动状态，低波段端口2到公共端口3的通路上电位都保持在零电位，所以，可以极大降低开关驱动产生的视频馈通，且低波段端口2到公共端口3的通路上可以不使用隔直电容，使开关双工电路工作到dc。

实施例3：

如图2所示，本实施例为简化的微波开关双工电路原理图。pin二极管还采取串并联形式，但低波段偏置电路中并联的pin二极管直接接地，这样也可以也实现一种比较简单的微波开关双工电路。

具体工作原理为：当开关双工电路加偏置电压时，低波段端口2和公共端口3通路存在直流电压，通路上需要添加隔直电容，同时驱动电压的快速变化，会在通路上产生视频馈通泄露。图2的电路只通过高波段偏置电路的一个加电偏置端就能控制微波开关双工电路，驱动简单，这种电路适用于对视频馈通泄露的影响不要求或最低工作频率相对较高时的使用。

实施例4：

如图3所示，本实施公开了低视频馈通泄露的宽带微波开关双工电路的一种具体实施方式，即dc-50ghz微波开关双工电路(6ghz分段点)的装配结构图，其中第一pin二极管d1、第二pin二极管d2、第三pin二极管d3均采用梁式引线的pin二极管管芯，高波段的第一隔直电容c1采用梁式引线电容，低波段的第二隔直电容c2、第三隔直电容c3采用平板电容，接地端通过微带电路过孔接地，高低波段的第一限流电阻r1和第二限流电阻r2均采用薄膜电阻实现。第一隔直电容c1和第一pin二极管d1间的电路为仿真设计的匹配电路，主要作用为抵消串联的第一pin二极管d1的影响，降低插入损耗，提高工作频率。低波段微带耦合电感l2决定了高低波段的分段点，图3中高低波段的分段点为6ghz。当微带耦合电感l2变化时，能够改变高低波段的分段点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应视为包含在本发明的保护范围之内。