一种大功率高速电离层探测仪收发开关的制作方法

本实用新型属于雷达设备收发技术领域，尤其涉及一种大功率高速电离层探测仪收发开关。

背景技术：

电离层探测仪是一种工作在短波频段的雷达系统，依据电离层对短波频段的无线电信号进行反射的原理，它可以对电离层进行实时观测并获取电离层信道的散射函数，进而通过反演得到电离层高度及其电子浓度的变化特征。目前的电离层探测仪基本上都是采用的两副或者多副天线进行探测，发射天线和接收天线分开放置，对探测场地要求较高，同时，天线架设的复杂度和天线之间信号能量的耦合也会对探测效果有一定影响。

因此，利用收发开关转换单根短波天线的收发模式对电离层探测具有重要的工程实践意义。而电离层探测仪采用的编码方式和工作时序又要求使用的收发开关不仅要工作在短波频段，同时要具备承受功率大、转换速度快、隔离度高的特点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电离层探测仪通过单根天线实现快速在发射大功信号和接收回波信号之间切换的大功率高速电离层探测仪收发开关，具有承受功率大、转换速度快、隔离度高的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种大功率高速电离层探测仪收发开关，包括计算机，电离层探测仪和短波偶极子天线；还包括驱动电路、收发开关，所述驱动电路与收发开关相连，所述收发开关通过控制总线与电离层探测仪连接，所述计算机连接控制总线；所述短波偶极子天线接入收发开关。

在上述的大功率高速电离层探测仪收发开关中，所述收发开关的时序控制接口、发射端口和接收端口分别与所述电离层探测仪连接。

在上述的大功率高速电离层探测仪收发开关中，所述控制总线采用USB总线控制，使用USB2.0协议进行控制。

在上述的大功率高速电离层探测仪收发开关中，所述驱动电路为所述收发开关提供±240V以上的大电压驱动。

在上述的大功率高速电离层探测仪收发开关中，所述收发开关的插入损耗低于0.5dB，隔离度大于80dB，响应发射指令与接收指令的切换速度在30微秒以内；所述收发开关与所述短波偶极子天线的驻波比低于1.5。

在上述的大功率高速电离层探测仪收发开关中，所述收发开关的基本拓扑结构为串并结构，核心器件为PIN二极管。

在上述的大功率高速电离层探测仪收发开关中，所述驱动电路采用 MOSFET和三极管对称结构。

在上述的大功率高速电离层探测仪收发开关中，所述收发开关承受功率最高可达300W。

本实用新型的有益效果是：将收发开关的优点运用于电离层探测仪中，实现了大功率高速切换的目标；通过改进驱动电路结构和开关拓扑结构，实现了单幅天线收发一体化，具有大功率高速切换的特点，同时提供低插入损耗和高隔离度。降低了对场地的要求和架设的复杂程度，同时解决了信号能量耦合的问题，使得电离层探测仪具备了便携式的特点。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的驱动电路图；

图3为本实用新型一个实施例的开关拓扑结构图；

图4为本实用新型一个实施例的收发开关与短波偶极子天线的驻波比图；

图5为本实用新型一个实施例的收发开关驱动电压输出图；

图6为本实用新型一个实施例的收发开关的开状态与关状态切换速度图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关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的具体含义。

本实施例采用如下技术方案：一种大功率高速电离层探测仪收发开关，包括计算机，电离层探测仪和短波偶极子天线；还包括驱动电路、收发开关，所述驱动电路与收发开关相连，所述收发开关通过控制总线与电离层探测仪连接，所述计算机连接控制总线；所述短波偶极子天线接入收发开关。

进一步，所述收发开关的时序控制接口、发射端口和接收端口分别与所述电离层探测仪连接。

进一步，所述控制总线采用USB总线控制，使用USB2.0协议进行控制。

进一步，所述驱动电路为所述收发开关提供±240V以上的大电压驱动。

进一步，所述收发开关的插入损耗低于0.5dB，隔离度大于80dB，响应发射指令与接收指令的切换速度在30微秒以内；所述收发开关与所述短波偶极子天线的驻波比低于1.5。

进一步，所述收发开关的基本拓扑结构为串并结构，核心器件为PIN二极管。

进一步，所述驱动电路采用MOSFET和三极管对称结构。

更进一步，所述收发开关承受功率最高可达300W。

具体实施时，一种大功率高速电离层探测仪收发开关，包括：驱动电路、收发开关、电离层探测仪和短波偶极子天线，驱动电路为收发开关提供大电压驱动，电离层探测仪控制收发开关可仅通过单根短波偶极子天线实现发射大功率信号与接收回波信号的功能切换。

而且，驱动电路与收发开关相连，为收发开关提供高达±240V以上的大电压驱动。

而且，收发开关与电离层探测仪的发射端口、接收端口、单根短波偶极子天线相连，收发开关根据电离层探测仪发射大功率信号的要求将单根短波偶极子天线与电离层探测仪的发射端口连接且与接收端口隔离，形成大功率信号发射。收发开关根据电离层探测仪接收回波信号的要求将短波偶极子天线与电离层探测仪的接收端口连接且与发射端口隔离，形成回波信号接收。

而且，收发开关的插入损耗低于0.5dB，隔离度大于80dB；收发开关响应发射指令与接收指令的切换速度在30微秒以内；收发开关与短波偶极子天线的驻波比低于1.5。

而且，控制总线采用USB总线控制，使用USB2.0协议进行控制。

而且，收发开关使用基本拓扑结构为串并结构。收发开关的核心器件为PIN 二极管。

而且，驱动电路使用MOSFET和三极管对称结构。

而且，收发开关承受功率最高可达300W。

如图1所示，本实施例的电离层探测仪收发开关，包括：驱动电路、收发开关、电离层探测仪和短波偶极子天线。驱动电路与收发开关相连，收发开关的时序控制接口、发射端口、接收端口分别与电离层探测仪相接，而短波偶极子天线接入收发开关，由电离层探测仪控制选择发射通道或者接收通道的导通，实现发射大功率信号或者接收回波信号的切换。

如图2所示，驱动电路巧用电路对称结构，为收发开关提供大电压需求。

如图3所示，收发开关的拓扑结构带来较低的插入损耗以及较高的隔离度。

如图4-6所示，传统的收发开关的驱动电路电压不够高、切换速度不够快且与收发天线相连接后驻波比也较高，本实施例的大功率高速收发开关可提供高达±240V的电压，收发开关切换速度在20微秒以内，并且与短波偶极子天线的驻波比在1.5内。

实际探测结果表明本实施例的收发效果与常用的收发天线分置的效果相近，拥有较高的信噪比，二跳回波信号的获取进一步说明了探测效果的有效性，满足了电离层探测仪对大功率高速收发开关的应用需求。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。