一种短波信号射频低频隔离式收发装置的制作方法

1.本实用新型涉及射频技术领域，更具体地说，涉及一种短波信号射频低频隔离式收发装置。


背景技术：

2.短波通信是一种无线电通信方式，主要是指1.6m～30m频段内信号通信，具有设备简单、成本低、使用方便灵活等优点，是近、中、远距离军用、民用通信的重要手段之一。
3.现有短波信号收发装置中既存在控制等低频电路，也存在放大等射频电路，低频信号与射频信号之间相互干扰，影响装置工作的稳定性和可靠性。为减少信号干扰影响，需要对装置内各个模块进行合理排布，并将低频电路与射频电路相隔较大距离，不利于缩小装置体积。


技术实现要素：

4.为克服现有技术中的缺点与不足，本实用新型的目的在于提供一种可防止射频信号和低频信号相互干扰、具有良好稳定性和可靠性、体积小的短波信号射频低频隔离式收发装置。
5.为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种短波信号射频低频隔离式收发装置，其特征在于：包括内部设有容纳腔的盒体和信号收发功能组件；所述容纳腔中设有隔墙，使容纳腔形成两个相互密闭隔离的腔体一和腔体二；盒体外侧设有两个信号输入接头、供电接头、控制输入接头、接收接头、天线接头和耦合接头；
6.所述信号收发功能组件包括两路放大电路、选段开关、收发开关电路、定耦检波电路和用于供电的供电模块；两路放大电路的输入端分别与两个信号输入接头连接；两路放大电路的输出端分别与选段开关连接，以实现其中一路放大电路导通，另一路放大电路关闭；所述选段开关通过收发开关电路分别与接收接头和天线接头连接，以实现接收和发射功能切换；定耦检波电路连接在选段开关与收发开关电路的连接处，并与耦合接头连接；
7.所述供电模块与供电接头连接；控制输入接头通过ptt模块分别与两路放大电路的射频器件连接，并通过依次连接的t/r处理模块和驱动电路与收发开关电路连接；
8.所述供电模块、ptt模块和t/r处理模块均位于腔体一中；两路放大电路、选段开关、收发开关电路、驱动电路和定耦检波电路均位于腔体二中；所述隔墙设有若干穿芯电容；ptt模块与两路放大电路的射频器件之间的连接、t/r处理模块与驱动电路之间的连接，以及供电模块的电源传输均通过所述穿芯电容实现。
9.本实用新型将射频部分与低频部分通过隔墙进行隔离，通过穿芯电容实现射频部分与低频部分之间的电连接和信号连接，可防止射频信号和低频信号相互干扰，提高装置工作的稳定性和可靠性；有利于缩短射频器件与低频器件之间的距离，从而缩小装置体积。
10.优选地，两路放大电路均包括依次连接的前级放大单元、推动级放大单元和末级放大单元；其中，前级放大单元与信号输入接头连接，末级放大单元与选段开关连接；
11.在腔体二中，前级放大单元、推动级放大单元、末级放大单元、选段开关和收发开关电路依次排布；驱动电路位于收发开关电路的一侧。
12.优选地，所述射频器件包括射频放大模块u1和射频管；其中，射频放大模块位于前级放大单元，射频管位于末级放大单元。
13.优选地，所述末级放大单元的射频管为两个，分别是射频管vq1和射频管vq2；末级放大单元还包括相匹配的分配式磁芯电缆变压器和合成式磁芯电缆变压器；
14.所述推动级放大单元与分配式磁芯电缆变压器的输入连接，分配式磁芯电缆变压器的两个输出分别与射频管vq1和射频管vq2连接；射频管vq1和射频管vq2串联；射频管vq1和射频管vq2分别与合成式磁芯电缆变压器的两个输入连接；合成式磁芯电缆变压器的输出连接选段开关。
15.本实用新型放大电路的末级放大单元通过分配式磁芯电缆变压器和合成式磁芯电缆变压器配合两个射频管使用，有效减少电路总功耗，提高电路效率。例如本实用新型采用4：1的分配式磁芯电缆变压器和合成式磁芯电缆变压器；额定功率105w工作时，末级射频管输出110w，效率≥83%，即功耗约133w；推动级放大单元功耗约5w；其余功耗约3w；因此整机输出105w时总功耗约141w，总效率≥74%。
16.优选地，所述腔体二设有隔板；所述隔板的下端设有镂空位；两路放大电路的射频管vq1和射频管vq2通过镂空位设置在隔板的下方；分配式磁芯电缆变压器位于隔板靠近推动级放大单元的一侧；合成式磁芯电缆变压器位于隔板靠近选段开关的一侧。
17.由于末级放大单元增益较高，因此本实用新型采用隔板将末级放大单元的输入和输出进行隔离，可进一步提高稳定性和可靠性。
18.优选地，所述驱动电路为两路；两路驱动电路结构相同；工作时，两路驱动电路输出相反的驱动信号；两路驱动电路均包括场效应管vq301、场效应管vq302和场效应管vq303；
19.场效应管vq301的g极与场效应管vq302的d极连接，并通过串联的电阻r301和电阻r302与场效应管vq301的d极连接，还通过并联的二极管d301和电感l301与场效应管vq303的d极连接；场效应管vq301的s极与场效应管vq303的d极连接，并通过电容c301接地；场效应管vq302的g极通过串联的电阻r303和电阻r304与场效应管vq303的g极连接；场效应管vq302的s极与场效应管vq303的s极连接，并与+5v电压连接；电阻r301与电阻r302连接处与
‑
200v电压连接；
20.其中一路驱动电路中，电阻r303与电阻r304连接处通过集成反相器与外部t/r控制端口连接，场效应管vq301的s极作为接收控制端与收发开关电路连接；另一路驱动电路中，电阻r303与电阻r304连接处通过集成同相器与外部t/r控制端口连接，场效应管vq301的s极作为发射控制端与收发开关电路连接。本实用新型采用两路结构相同、输出相反的驱动电路来驱动收发开关电路，有效减少收发开关电路的切换时间，从而加速开关响应速度；本实用新型收发开关电路的切换时间可在4us以内。
21.优选地，所述收发开关电路包括依次连接的电容c404、二极管d403和电容c403；其中电容c404与选段开关连接；电容c403与天线口连接；电容c403与二极管d403连接处通过串联的二极管d404和电容c402与接收口连接；电容c403与二极管d403连接处还通过电感l404和电阻r401接地；电容c404与二极管d403连接处通过电感l403与驱动电路的发射控制
端连接；驱动电路的发射控制端通过电容c401接地；电容c402和二极管d404连接处通过电感l401与驱动电路的接收控制端连接；驱动电路的接收控制端通过电容c405接地。
22.优选地，所述信号收发功能组件还包括脉宽占空比保护电路；所述脉宽占空比保护电路的输入端通过电流检测模块与供电模块连接，以采集供电模块的输出总电流值；脉宽占空比保护电路用于对电流检测模块采集的电流值进行积分并判断，当脉宽或者占空比大于设定值时输出关停信号；所述ptt模块与脉宽占空比保护电路的输出端连接；所述脉宽占空比保护电路位于腔体一中。
23.在通信过程或产品测试过程中会出现脉宽占空比过高的情况，甚至出现连续波工作情况；但是现有短波通信收发电路缺乏脉宽占空比保护；若脉宽和占空比过高，则会导致射频器件过负载运行，快速发热而又不能及时排走热量，容易使射频器件烧坏，不利于电路可靠地运行。本实用新型加入脉宽占空比保护电路，通过对电流检测器采集的供电模块电流值进行积分和分析，当脉宽或者占空比大于设定值时输出关停信号使放大电路射频器件停止工作关闭功放功能；待热量释放后再启动射频器件启动功放，实现脉宽占空比保护；脉宽占空比保护可避免脉宽或占空比过大而使射频器件过热导致烧坏，提高电路工作可靠性。
24.优选地，所述脉宽占空比保护电路包括依次连接的比较器积分模块和三极管放大模块。
25.优选地，所述比较器积分模块包括比较器a1、比较器a2、与非门g1和与非门g2；所述三极管放大模块包括三极管q201；
26.所述脉宽占空比保护电路的输入端与比较器a1正极输入连接，比较器a1负极输入连接比较电压一；比较器a1输出端通过二极管d201与比较器a2负极输入连接，比较器a2正极输入与比较电压二连接，比较器a2正极输入还通过电阻r209与比较器a2输出端连接；比较器a1输出端还通过与非门g1和与非门g2的输入端一连接；与非门g2的输入端二与比较器a2输出端连接，与非门g2的输出端通过串联的二极管d202和电阻r205与比较器a2负极输入连接；比较器a2负极输入通过串联的电阻r206和二极管d203与比较器a2输出端连接；比较器a2输出端通过三极管q201与ptt模块连接。该脉宽占空比保护电路可有效实现脉宽占空比保护功能。
27.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：
28.1、本实用新型将射频部分与低频部分通过隔墙进行隔离，通过穿芯电容实现射频部分与低频部分之间的电连接和信号连接，可防止射频信号和低频信号相互干扰，提高装置工作的稳定性和可靠性；有利于缩短射频器件与低频器件之间的距离，从而缩小装置体积；
29.2、本实用新型装置可避免信号相互干扰，具有良好的稳定性和可靠性；
30.3、本实用新型具有脉宽占空比保护功能，可避免脉宽或占空比过大而使射频器件过热导致烧坏，提高电路工作可靠性；采用两路结构相同、输出相反的驱动电路来驱动收发开关电路，有效减少收发开关电路的切换时间，从而加速开关响应速度；末级放大单元通过分配式磁芯电缆变压器和合成式磁芯电缆变压器配合两个射频管使用，有效减少电路总功耗，提高电路效率。
附图说明
31.图1是本实用新型短波信号射频低频隔离式收发装置隐藏盒盖后的结构示意图之一；
32.图2是本实用新型短波信号射频低频隔离式收发装置隐藏盒盖后的结构示意图之二；
33.图3是本实用新型短波信号射频低频隔离式收发装置中信号收发功能组件在盒体的布设示意图；
34.图4是本实用新型短波信号射频低频隔离式收发装置中信号收发功能组件的结构框图；
35.图5是本实用新型短波信号射频低频隔离式收发装置中放大电路的电路原理图；
36.图6是本实用新型短波信号射频低频隔离式收发装置中脉宽占空比保护电路的电路原理图；
37.图7是本实用新型短波信号射频低频隔离式收发装置中驱动电路的电路原理图；
38.图8是本实用新型短波信号射频低频隔离式收发装置中收发开关的电路原理图。
具体实施方式
39.下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。
40.实施例
41.如图1至图8所示，本实施例一种短波信号射频低频隔离式收发装置，包括内部设有容纳腔的盒体1和信号收发功能组件；容纳腔中设有隔墙3，使容纳腔形成两个相互密闭隔离的腔体一2和腔体二；盒体1外侧设有两个信号输入接头18、供电接头19、控制输入接头20、接收接头21、天线接头22和耦合接头23。
42.信号收发功能组件包括两路放大电路、选段开关、收发开关、脉宽占空比保护电路和用于供电的供电模块；两路放大电路的输入端分别与两个信号输入接头18连接；两路放大电路的输出端分别与选段开关连接，以实现其中一路放大电路导通，另一路放大电路关闭；所述选段开关通过收发开关电路分别与接收接头21和天线接头22连接，以实现接收和发射功能切换；选段开关与收发开关电路通过定耦连接，定耦检波电路与定耦连接；定耦检波电路与耦合接头23连接。
43.供电模块与供电接头19连接；控制输入接头20用于与ptt模块和t/r控制模块连接；控制输入接头20通过ptt模块分别与两路放大电路的射频器件连接，并通过依次连接的t/r处理模块和驱动电路与收发开关电路连接。
44.供电模块、ptt模块和t/r处理模块均位于腔体一2中；两路放大电路、选段开关、收发开关电路、驱动电路和定耦检波电路均位于腔体二中；隔墙3设有若干穿芯电容4；ptt模块与两路放大电路的射频器件之间的连接、t/r处理模块与驱动电路之间的连接，以及供电模块的电源传输均通过所述穿芯电容4实现。
45.本实用新型将射频部分与低频部分通过隔墙进行隔离，通过穿芯电容实现射频部分与低频部分之间的电连接和信号连接，可防止射频信号和低频信号相互干扰，提高装置工作的稳定性和可靠性；有利于缩短射频器件与低频器件之间的距离，从而缩小装置体积。
46.两路放大电路均包括依次连接的前级放大单元、推动级放大单元和末级放大单
元；其中，前级放大单元与信号输入口连接，末级放大单元与选段开关连接。前级放大单元和推动级放大单元可采用现有技术。
47.射频器件包括射频放大模块u1和射频管；其中，射频放大模块位于前级放大单元，射频管位于末级放大单元。
48.末级放大单元的射频管为两个，分别是射频管vq1和射频管vq2；末级放大单元还包括相匹配的分配式磁芯电缆变压器和合成式磁芯电缆变压器；
49.推动级放大单元与分配式磁芯电缆变压器的输入连接，分配式磁芯电缆变压器的两个输出分别与射频管vq1和射频管vq2连接；射频管vq1和射频管vq2串联；射频管vq1和射频管vq2分别与合成式磁芯电缆变压器的两个输入连接；合成式磁芯电缆变压器的输出连接选段开关。
50.本实用新型放大电路的末级放大单元通过分配式磁芯电缆变压器和合成式磁芯电缆变压器配合两个射频管使用，有效减少电路总功耗，提高电路效率。例如本实用新型采用4：1的分配式磁芯电缆变压器和合成式磁芯电缆变压器；额定功率105w工作时，末级射频管输出110w，效率≥83%，即功耗约133w；推动级放大单元功耗约5w；其余功耗约3w；因此整机输出105w时总功耗约141w，总效率≥74%。分配式磁芯电缆变压器和合成式磁芯电缆变压器可由巴伦组成。
51.收发开关连接有两路结构相同的驱动电路；工作时，两路驱动电路输出相反的驱动信号。
52.具体地说，路驱动电路均包括场效应管vq301、场效应管vq302和场效应管vq303；场效应管vq301的g极与场效应管vq302的d极连接，并通过串联的电阻r301和电阻r302与场效应管vq301的d极连接，还通过并联的二极管d301和电感l301与场效应管vq303的d极连接；场效应管vq301的s极与场效应管vq303的d极连接，并通过电容c301接地；场效应管vq302的g极通过串联的电阻r303和电阻r304与场效应管vq303的g极连接；场效应管vq302的s极与场效应管vq303的s极连接，并与+5v电压连接；电阻r301与电阻r302连接处与
‑
200v电压连接。
53.其中一路驱动电路中，电阻r303与电阻r304连接处（ra）通过集成反相器与外部t/r控制端口连接，场效应管vq301的s极作为接收控制端（vkg1）与收发开关电路连接；另一路驱动电路中，电阻r303与电阻r304连接处（rb）通过集成同相器与外部t/r控制端口连接，场效应管vq301的s极作为发射控制端（vkg2）与收发开关电路连接。本实用新型的驱动电路中，ra和rb分别通过集成同相器和集成反相器与外部t/r控制端口连接，因此ra和rb信号相反。本实用新型采用两路结构相同、输出相反的驱动电路来驱动收发开关，有效减少收发开关的切换时间，从而加速开关响应速度；本实用新型收发开关的切换时间可在4us以内。
54.收发开关电路包括依次连接的电容c404、二极管d403和电容c403；其中电容c404与选段开关连接；电容c403与天线口连接；电容c403与二极管d403连接处通过串联的二极管d404和电容c402与接收口连接；电容c403与二极管d403连接处还通过电感l404和电阻r401接地；电容c404与二极管d403连接处通过电感l403与驱动电路的发射控制端连接；驱动电路的发射控制端通过电容c401接地；电容c402和二极管d404连接处通过电感l401与驱动电路的接收控制端连接；驱动电路的接收控制端通过电容c405接地。
55.脉宽占空比保护电路包括依次连接的比较器积分模块和三极管放大模块。
56.具体地说，比较器积分模块包括比较器a1、比较器a2、与非门g1和与非门g2；三极管放大模块包括三极管q201。
57.脉宽占空比保护电路的输入端与比较器a1正极输入连接，比较器a1负极输入连接比较电压一（电阻r203与r204连接处电压）；比较器a1输出端通过二极管d201与比较器a2负极输入连接，比较器a2正极输入与比较电压二（电阻r207与r208连接处电压）连接，比较器a2正极输入还通过电阻r209与比较器a2输出端连接；比较器a1输出端还通过与非门g1和与非门g2的输入端一连接；与非门g2的输入端二与比较器a2输出端连接，与非门g2的输出端通过串联的二极管d202和电阻r205与比较器a2负极输入连接；比较器a2负极输入通过串联的电阻r206和二极管d203与比较器a2输出端连接；比较器a2输出端通过三极管q201与ptt模块连接。该脉宽占空比保护电路可有效实现脉宽占空比保护功能。
58.ptt模块分别与两路放大电路的前级放大单元的射频放大模块u1和末级放大单元的射频管vq1和射频管vq2（如图5中接口vg）连接。
59.脉宽占空比保护电路的输入端通过电流检测模块与供电模块连接，以采集供电模块的输出总电流值；脉宽占空比保护电路用于对电流检测模块采集的电流值进行积分并判断，当脉宽或者占空比大于设定值时输出关停信号；脉宽占空比保护电路的输出端通过ptt模块分别与两路放大电路的射频器件连接。
60.本实用新型加入脉宽占空比保护电路，通过对电流检测器采集的供电模块电流值进行积分和分析，当脉宽或者占空比大于设定值时输出关停信号使放大电路射频器件停止工作关闭功放功能；待热量释放后再启动射频器件启动功放，实现脉宽占空比保护；脉宽占空比保护可避免脉宽或占空比过大而使射频器件过热导致烧坏，提高电路工作可靠性。
61.在腔体二中，前级放大单元11、推动级放大单元12、末级放大单元13、选段开关14和收发开关电路15依次排布；驱动电路16位于收发开关电路15的一侧；定耦检波电路17位于收发开关电路15的另一侧。
62.腔体二设有隔板5；隔板5的下端设有镂空位6；两路放大电路的射频管vq1和射频管vq2通过镂空位6设置在隔板5的下方；分配式磁芯电缆变压器（未示出）位于隔板5靠近推动级放大单元12的一侧；合成式磁芯电缆变压器位于隔板5靠近选段开关14的一侧。由于末级放大单元增益较高，因此本实用新型采用隔板将末级放大单元的输入和输出进行隔离，可进一步提高稳定性和可靠性。
63.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。