一种实现高速切换的收发电路的制作方法

本申请涉及雷达，尤其是涉及一种实现高速切换的收发电路。

背景技术：

1、相控阵雷达中收发电路通常采用分时体制，当收发电路接收信号时，会关闭发射通道放大器的电源；当收发电路发射信号时，会关闭接收通道放大器的电源，以此来提高接收通道和发射通道之间的隔离度；否则，很容易引起收发电路环路自激，导致收发电路乃至雷达系统不能正常工作。

2、关闭收发电路中放大器的电源，需要对放大器的漏极或栅极进行调制，来实现放大器漏极或栅极工作电压的开启和关断。通常，对放大器进行漏极调制方案，是在漏极电源通路上引入功率pmos调制开关电路，对放大器进行栅极调制方案，是在栅极电源通路上引入ttl驱动电路。这里，pmos是指n型衬底、p沟道，靠空穴的流动运送电流的mos管。ttl（transistor-transistor-logic）驱动电路是一种晶体管-晶体管逻辑电路，属于数字集成电路的一大门类，采用双极型工艺制造，具有高速度和品种多等特点。

3、目前，相控阵雷达的收发电路中常用漏极调制方案电路如附图1所示，是放大器正常工作时的栅极电源，是放大器正常工作时的漏极电源，是控制功率pmos晶体管的使能电源；通过切换电压来控制功率pmos晶体管的开启与关断，当功率pmos晶体管关断时，与放大器断开，放大器停止工作；当功率pmos晶体管开启时，与放大器连接，放大器开始工作。

4、相控阵雷达的收发电路中常用栅极调制方案电路如附图2所示，是放大器正常工作时的栅极电源，是放大器正常工作时的漏极电源，是ttl驱动电路的外部电源，是ttl驱动电路的控制电源；通过控制电压，使得在高低电平间切换，当为低电平时，放大器停止工作，为高电平时，放大器开始工作。

5、常规收发电路中的放大器拓扑结构如附图3所示，包括晶体管、栅极偏置电路和漏极偏置电路；其中，栅极偏置电路由电阻、电感和电容组成；栅极偏置电路一端与晶体管的栅极连接，同时连接至射频信号输入端，栅极偏置电路另一端连接栅极电源；漏极偏置电路由电感和电容组成；漏极偏置电路一端与晶体管的漏极连接，同时晶体管的漏极连接至射频信号输出端，漏极偏置电路另一端连接漏极电源。

6、综合漏极调制方案电路、栅极调制方案电路以及放大器拓扑结构电路可知，栅极调制方案的收发切换时间主要受ttl驱动电路、电阻和电容的影响，漏极调制方案的收发切换时间主要受功率pmos晶体管和电容的影响。电路中的时间常数τ表示过渡反应的时间过程常数,在电阻、电容的电路中τ是电阻和电容的乘积：。若电容c的单位是uf(微法),电阻r的单位是mω（毫欧），时间常数τ的单位是秒。若要减小时间常数τ，可以从减小电阻r或电容c入手。

7、常规收发电路中放大器拓扑结构中电阻r在100～1000ω之间，电容在1～10pf之间，则时间常数τ在100～10000ns之间。在相控阵雷达某些要求收发切换时间≤40ns的应用场景下，现有常规技术无法达到要求。

技术实现思路

1、为了实现相控阵雷达中收发电路的收发高速切换，本申请提供了一种实现高速切换的收发电路。

2、本申请提出了一种实现高速切换的收发电路，收发电路中放大器的栅极电源通路上设置栅极调制电路；所述收发电路的结构包括栅极调制电路、晶体管和漏极偏置电路；其中，所述栅极调制电路包含一调制模块，用于快速切换放大器栅极工作电压的开启或关断；所述栅极调制电路一端与晶体管的栅极连接，同时连接至射频信号输入端，所述栅极调制电路的另一端连接至外部电源；晶体管的源极接地；晶体管的漏极与漏极偏置电路一端连接，同时连接至射频信号输出端；漏极偏置电路另一端连接至漏极电源。

3、优选的，所述栅极调制电路还包括电阻和电感；其中，所述调制模块一端连接至外部控制电源；所述调制模块另一端与电阻一端连接，同时与电感一端连接，电阻另一端连接至外部电源；电感另一端与晶体管的栅极连接，同时连接至射频信号输入端。

4、优选的，所述栅极调制电路中调制模块的结构包括晶体管和电阻；栅极调制电路中，电阻一端连接至外部控制电源，电阻另一端与晶体管的栅极连接；晶体管的源极接地，晶体管的漏极与电阻连接，电阻另一端连接至外部电源；

5、同时晶体管的漏极与电感一端连接；电感另一端与晶体管的栅极连接，同时连接至射频信号输入端。

6、优选的，所述漏极偏置电路的结构包括电容和电感，电感一端与晶体管的漏极连接；电感另一端接入栅极电源，同时与电容一端连接；电容另一端接地。

7、优选的，所述栅极调制电路一端增加设置一个ttl驱动电路，用于缩小所述收发电路的收发切换时间。

8、优选的，所述ttl驱动电路连接至外部电源和外部控制电源；ttl驱动电路的输出端与电阻一端连接，向电阻提供控制电源，电阻一端连接至外部电源。

9、优选的，所述外部控制电源在高/低电之间切换，所述ttl驱动电路的输出电压相应的在高/低电平之间切换。

10、优选的，所述ttl驱动电路的输出电压切换至低电平，晶体管截止；外部电源的电源电压通过电阻和电感输入到晶体管的栅极，导致晶体管截止，此时放大器关断；

11、所述ttl驱动电路的输出电压切换至高电平，晶体管导通；晶体管的栅极通过电感和晶体管接地，导致晶体管导通，此时放大器开启。

12、优选的，所述晶体管采用hemt或mesfet类型的放大晶体管。

13、优选的，所述晶体管采用fet类型的开关晶体管。

14、综上所述，本申请实现高速切换的收发电路具有如下有益效果：通过在放大器的栅极电源通路上设置栅极调制电路，同时增设ttl驱动电路，实现快速切换放大器栅极工作电压的开启或关断；解决了常规放大器栅极或漏极调制方案用时较长的问题；

15、放大器的栅极调制电路的响应时间可以控制在30ns以内，满足收发电路切换时间≤40ns的应用场景下，克服了现有常规技术无法解决的技术问题，填补行业技术空白，具有显著的进步性；

16、实现对相控阵雷达收发电路中放大器的高速调制，显著提高了相控阵雷达收发电路的切换速度；有效提高相控阵雷达探测目标时的分辨率；并且电路结构设计简单，实现方便，在行业应用中具有很好的实用性。

技术特征：

1.一种实现高速切换的收发电路，在收发电路的放大器的栅极电源通路上设置栅极调制电路，其特征在于：所述收发电路的结构包括栅极调制电路、晶体管和漏极偏置电路；其中，所述栅极调制电路包含一调制模块，用于快速切换放大器栅极工作电压的开启或关断；

2.根据权利要求1所述收发电路，其特征在于：所述漏极偏置电路的结构包括电容和电感；所述电感一端与所述晶体管的漏极连接；所述电感另一端接入栅极电源，同时与电容一端连接；所述电容另一端接地。

3.根据权利要求2所述收发电路，其特征在于：所述栅极调制电路还包括电阻和电感；其中，所述调制模块一端连接至外部控制电源；所述调制模块另一端与电阻一端连接，同时与电感一端连接，所述电阻另一端连接至外部电源；所述电感另一端与所述晶体管的栅极连接，同时连接至射频信号输入端。

4.根据权利要求3所述收发电路，其特征在于：所述栅极调制电路中调制模块的结构包括晶体管和电阻；所述电阻一端连接至外部控制电源，电阻另一端与晶体管的栅极连接；所述晶体管的源极接地，所述晶体管的漏极与电阻连接，所述电阻另一端连接至外部电源；

5.根据权利要求4所述收发电路，其特征在于：所述栅极调制电路一端增加设置一个ttl驱动电路，用于缩小所述收发电路的收发切换时间。

6.根据权利要求5所述收发电路，其特征在于：所述ttl驱动电路连接至外部电源和外部控制电源；所述ttl驱动电路的输出端与所述电阻一端连接，向电阻提供控制电源，所述电阻一端连接至所述外部电源。

7.根据权利要求6所述收发电路，其特征在于：所述外部控制电源在高/低电之间切换时，所述ttl驱动电路的输出电压相应的在高/低电平之间切换。

8.根据权利要求7所述收发电路，其特征在于：所述ttl驱动电路的输出电压切换至低电平，所述晶体管截止；所述外部电源的电源电压通过电阻和电感输入到晶体管的栅极，导致所述晶体管截止，则放大器关断；

9.根据权利要求1至8任一所述收发电路，其特征在于：所述晶体管采用hemt或mesfet类型的放大晶体管。

10.根据权利要求3至8任一所述收发电路，其特征在于：所述栅极调制电路中晶体管采用fet类型的开关晶体管。

技术总结
本申请提出一种实现高速切换的收发电路，收发电路中放大器的栅极电源通路上设置栅极调制电路，栅极调制电路设置一调制模块，能够快速切换放大器栅极工作电压的开启或关断；该收发电路还包括晶体管和漏极偏置电路；栅极调制电路一端与晶体管的栅极连接，另一端连接至外部电源；晶体管的源极接地；晶体管的漏极与漏极偏置电路一端连接，漏极偏置电路另一端连接至漏极电源。本申请解决了常规放大器栅极或漏极调制方案用时较长的问题；实现对相控阵雷达收发电路中放大器的高速调制，显著提高了相控阵雷达收发电路的切换速度；有效提高相控阵雷达探测目标时的分辨率；电路结构相对简单，具有很好的实用性。

技术研发人员：杨洲,黄华,陈普锋,全金海
受保护的技术使用者：中科海高（成都）电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13