基于检波的有源微波限幅器及通信系统的制作方法

1.本发明属于微波设备技术领域，尤其涉及一种基于检波的有源微波限幅器及通信系统。


背景技术：

2.微波限幅器是一种功率调制器件，在小功率时，信号几乎无衰减地通过，但输入功率增大到一定值时，信号会产生很大的衰减，常被用于接收机的防护，保护低噪声放大器。
3.现有技术中，微波限幅器通常为双向的，不能用于发射机的单向防护，缺少一种单向限幅器，无法满足实际应用需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于检波的有源微波限幅器及通信系统，以解决现有技术中微波限幅器通常为双向，无法满足实际应用需求的问题。
5.本发明实施例提供了一种基于检波的有源微波限幅器，包括：双向耦合器、第一检波模块、第二检波模块、限幅驱动模块、pin二极管、天线端及功率发射端；
6.双向耦合器的第一主支路端与天线端连接，双向耦合器的第二主支路端分别与pin二极管的正极、限幅驱动模块的输出端及功率发射端连接，双向耦合器的第一耦合端与第一检波模块的输入端连接，双向耦合器的第二耦合端与第二检波模块的输入端连接；
7.第一检波模块的输出端与限幅驱动模块的第一输入端连接，第二检波模块的输出端与限幅驱动模块的第二输入端连接；pin二极管的负极接地；
8.天线端用于与天线连接，功率发射端用于与发射机连接；
9.限幅驱动模块用于根据第一检波模块输出的第一检波信号和第二检波模块输出的第二检波信号生成驱动信号；驱动信号用于驱动pin二极管导通。
10.可选的，第一检波模块为正向检波模块，第二检波模块为反向检波模块；限幅驱动模块包括：加法器及第一电感；
11.加法器的第一输入端与限幅驱动模块的第一输入端连接，加法器的第二输入端与限幅驱动模块的第二输入端连接，加法器的输出端与第一电感的第一端连接；
12.第一电感的第二端与限幅驱动模块的输出端连接。
13.可选的，限幅驱动模块还包括：放大器；
14.放大器的输入端与加法器的输出端连接，放大器的输出端与第一电感的第一端连接。
15.可选的，第一检波模块包括：第一检波二极管、第一滤波单元及第二电感；
16.第一检波二极管的正极与第一检波模块的输入端连接，第一检波二极管的负极与第一滤波单元的输入端连接；
17.第一滤波单元的输出端通过第二电感与第一检波模块的输出端连接。
18.可选的，第一滤波单元包括：第一电阻及第一电容；
19.第一电阻的第一端分别与第一电容的第一端、第一滤波单元的输入端及第一滤波单元的输出端连接；
20.第一电阻的第二端及第一电容的第二端均接地。
21.可选的，第二检波模块包括：第二检波二极管、第二滤波单元及第三电感；
22.第二检波二极管的负极与第二检波模块的输入端连接，第二检波二极管的正极与第二滤波单元的输入端连接；
23.第二滤波单元的输出端通过第三电感与第二检波模块的输出端连接。
24.可选的，第一检波模块和第二检波模块均为正向检波模块，限幅驱动模块包括：比较器和第四电感；
25.比较器的同相输入端与限幅驱动模块的第一输入端连接，比较器的反相输入端与限幅驱动模块的第二输入端连接，比较器的输出端通过第四电感与限幅驱动模块的输出端连接。
26.可选的，基于检波的有源微波限幅器还包括：第一隔离器和第二隔离器；
27.第一隔离器的输入端与双向耦合器的第一耦合端连接，第一隔离器的输出端与第一检波模块的输入端连接；
28.第二隔离器的输入端与双向耦合器的第二耦合端连接，第二隔离器的输出端与第二检波模块的输入端连接。
29.可选的，基于检波的有源微波限幅器还包括：第二电容及第三电容；
30.第二电容的第一端与双向耦合器的第一主支路端连接，第二电容的第二端与天线端连接；
31.第三电容的第一端分别与双向耦合器的第二主支路端、限幅驱动模块的输出端及pin二极管的正极连接，第三电容的第二端与功率发射端连接。
32.本发明实施例的第二方面提供了一种通信系统，包括本发明实施例第一方面提供的基于检波的有源微波限幅器。
33.本发明实施例提供了一种基于检波的有源微波限幅器及通信系统，上述限幅器包括：双向耦合器、第一检波模块、第二检波模块、限幅驱动模块、pin二极管、天线端及功率发射端；双向耦合器的第一主支路端与天线端连接，双向耦合器的第二主支路端分别与pin二极管的正极、限幅驱动模块的输出端及功率发射端连接，双向耦合器的第一耦合端与第一检波模块的输入端连接，双向耦合器的第二耦合端与第二检波模块的输入端连接；第一检波模块的输出端与限幅驱动模块的第一输入端连接，第二检波模块的输出端与限幅驱动模块的第二输入端连接；pin二极管的负极接地；天线端用于与天线连接，功率发射端用于与发射机连接；限幅驱动模块用于根据第一检波模块输出的第一检波信号和第二检波模块输出的第二检波信号生成驱动信号；驱动信号用于驱动pin二极管导通。本发明实施例基于双向耦合器的特性，当天线端有大功率信号注入时，正向检波输出和反向检波输出通过限幅驱动模块叠加作用到pin二极管的正极，驱动其导通，实现了对大功率信号的单向防护。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明实施例提供的一种基于检波的有源微波限幅器的结构示意图；
36.图2是本发明实施例提供的一种基于检波的有源微波限幅器的电路原理图；
37.图3是本发明实施例提供的又一种基于检波的有源微波限幅器的电路原理图。
具体实施方式
38.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
39.为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
40.参考图1，本发明实施例提供了一种基于检波的有源微波限幅器，包括：双向耦合器11、第一检波模块12、第二检波模块13、限幅驱动模块14、pin二极管d1、天线端a及功率发射端b；
41.双向耦合器11的第一主支路端与天线端a连接，双向耦合器11的第二主支路端分别与pin二极管d1的正极、限幅驱动模块14的输出端及功率发射端b连接，双向耦合器11的第一耦合端与第一检波模块12的输入端连接，双向耦合器11的第二耦合端与第二检波模块13的输入端连接；
42.第一检波模块12的输出端与限幅驱动模块14的第一输入端连接，第二检波模块13的输出端与限幅驱动模块14的第二输入端连接；pin二极管d1的负极接地；
43.天线端a用于与天线连接，功率发射端b用于与发射机连接；
44.限幅驱动模块14用于根据第一检波模块12输出的第一检波信号和第二检波模块13输出的第二检波信号生成驱动信号；驱动信号用于驱动pin二极管d1导通。
45.基于双向耦合器11的特性，当天线端a注入信号时，第一耦合端实际为耦合端，耦合一部分能量，通过第一检波模块12实现正向或反向电压的整流，输出较大的第一检波电压；第二耦合端实际为隔离端，耦合少部分能量，通过第二检波模块13实现正向或反向电压的整流，输出较小的第二检波电压。反之，当功率发射端b注入信号时，输出较小的第一检波电压，输出较小的第二检波电压。根据以上，本发明实施例中，限幅驱动模块14根据第一检波电压和第二检波电压驱动pin二极管d1的导通，从而实现单向限幅。当天线端a注入大功率信号时，限幅驱动模块14输出正向电压，pin二极管d1正偏导通，天线端a注入的大功率信号被泄放；反之，当功率发射端b注入信号时，pin二极管d1反偏截止，信号通过天线发射出去。
46.由此可知，本发明实施例提供的基于检波的有源微波限幅器为单向限幅器，可用于发射机的单向防护。发射方向不起限幅作用，不影响信号的正常发射；反向接收方向可防护大功率信号的干扰及攻击，应用于发射机可有效防止外界信号干扰及攻击，耐受大功率，提高了发射机的微波防护能力，有效提供了通信系统的安全性及可靠性，填补了微波防护方向的空白。且本发明实施例提供的单向限幅器电路结构简单，成本低，非常适于实际应用。
47.一些实施例中，参考图2，第一检波模块12为正向检波模块，第二检波模块13为反向检波模块；限幅驱动模块14可以包括：加法器u1及第一电感l1；
48.加法器u1的第一输入端与限幅驱动模块14的第一输入端连接，加法器u1的第二输入端与限幅驱动模块14的第二输入端连接，加法器u1的输出端与第一电感l1的第一端连接；
49.第一电感l1的第二端与限幅驱动模块14的输出端连接。
50.本发明实施例中限幅驱动模块14为加法器u1，通过加法器u1实现两个检波电压的叠加，例如，当第一检波模块12为正向检波，第二检波模块13为反向检波时，两个检波电压通过加法器u1叠加通过第一电感馈电到pin二极管d1的正极，控制pin二极管d1的导通。当天线端a接收到大功率信号时，第一检波电压为正，第二检波电压为负，通过加法器u1相加后馈电使pin二极管d1导通，实现大功率信号的防护。
51.本发明实施例中通过加法器u1将双向耦合器11两个耦合端口的信号叠加以控制pin二极管d1，可防止小信号导通pin二极管d1，考虑双向耦合器11隔离端的泄露，控制更精确。
52.一些实施例中，参考图2，限幅驱动模块14还可以包括：放大器u2；
53.放大器u2的输入端与加法器u1的输出端连接，放大器u2的输出端与第一电感l1的第一端连接。
54.本发明实施例还设置有放大器u2，对加法器u1的输出电压进行放大，从而降低了对加法器u1选型的限制，提高了通用性。
55.一些实施例中，参考图2，第一检波模块12可以包括：第一检波二极管d2、第一滤波单元121及第二电感l2；
56.第一检波二极管d2的正极与第一检波模块12的输入端连接，第一检波二极管d2的负极与第一滤波单元121的输入端连接；
57.第一滤波单元121的输出端通过第二电感l2与第一检波模块12的输出端连接。
58.一些实施例中，参考图2，第一滤波单元121可以包括：第一电阻r1及第一电容c1；
59.第一电阻r1的第一端分别与第一电容c1的第一端、第一滤波单元121的输入端及第一滤波单元121的输出端连接；
60.第一电阻r1的第二端及第一电容c1的第二端均接地。
61.本发明实施例中通过第一检波二极管d2和积分电路实现较高的正向电压和正向电流的整流，同时通过第二电感l2与加法器u1的输入端匹配。
62.一些实施例中，参考图2，第二检波模块13可以包括：第二检波二极管d3、第二滤波单元131及第三电感l3；
63.第二检波二极管d3的负极与第二检波模块13的输入端连接，第二检波二极管d3的正极与第二滤波单元131的输入端连接；
64.第二滤波单元131的输出端通过第三电感l3与第二检波模块13的输出端连接。
65.一些实施例中，参考图2，第二滤波单元131可以包括：第二电阻r2及第四电容c4；
66.第二电阻r2的第一端分别与第四电容c4的第一端、第二滤波单元131的输入端及第二滤波单元131的输出端连接；
67.第二电阻r2的第二端及第四电容c4的第二端均接地。
68.第二滤波电源的电路结构可以与第一滤波单元121的电路结构相同，采用rc积分电路结合第二检波二极管d3实现反向电压或电流的整流，具体电路原理参考图2。
69.一些实施例中，第一检波二极管d2和第二检波二极管d3均可以为肖特基二极管。
70.一些实施例中，参考图3，第一检波模块12和第二检波模块13均为正向检波模块，限幅驱动模块14可以包括：比较器u3和第四电感l4；
71.比较器u3的同相输入端与限幅驱动模块14的第一输入端连接，比较器u3的反相输入端与限幅驱动模块14的第二输入端连接，比较器u3的输出端通过第四电感l4与限幅驱动模块14的输出端连接。
72.本发明实施例中，第一检波模块12和第二检波模块13可以均为正向检波模块；当天线端a注入大功率信号时，比较器u3的同相输入端电压大于反相输入端电压，比较器u3输出高电平，通过第四电感馈电到pin二极管d1的正极，pin二极管d1导通接地；反之，当功率发射端b注入信号时，比较器u3的同相输入端信号小于反相输入端信号，比较器u3输出低电平，pin二极管d1不导通，不影响信号正常发射。
73.一些实施例中，第一检波模块12和第二检波模块13均可以为反向检波模块，限幅驱动模块14可以包括：比较器u3和第四电感l4；
74.比较器u3的反相输入端与限幅驱动模块14的第一输入端连接，比较器u3的同相输入端与限幅驱动模块14的第二输入端连接，比较器u3的输出端通过第四电感l4与限幅驱动模块14的输出端连接。
75.原理同上，在此不再赘述。
76.一些实施例中，参考图2或图3，基于检波的有源微波限幅器还可以包括：第一隔离器15和第二隔离器16；
77.第一隔离器15的输入端与双向耦合器11的第一耦合端连接，第一隔离器15的输出端与第一检波模块12的输入端连接；
78.第二隔离器16的输入端与双向耦合器11的第二耦合端连接，第二隔离器16的输出端与第二检波模块13的输入端连接。
79.本发明实施例中还设置有第一隔离器15和第二隔离器16，提高双向耦合器11两个耦合端之间的隔离度，实现了两个端口信号的单向检波，提高了限幅器的稳定性及可靠性。
80.其中，第一隔离器15和第二隔离器16还可以为环形器。
81.一些实施例中，参考图2或图3，基于检波的有源微波限幅器还可以包括：第二电容c2及第三电容c3；
82.第二电容c2的第一端与双向耦合器11的第一主支路端连接，第二电容c2的第二端与天线端a连接；
83.第三电容c3的第一端分别与双向耦合器11的第二主支路端、限幅驱动模块14的输出端及pin二极管d1的正极连接，第三电容c3的第二端与功率发射端b连接。
84.本发明实施例中天线端a和功率发射端b还设置有电容，用于隔离滤波，滤除低频信号。
85.对应于上述任一种基于检波的有源微波限幅器，本发明实施例还提供了一种发射装置，该发射装置包括：天线、发射机及上述基于检波的有源微波限幅器；
86.基于检波的有源微波限幅器，天线端a与天线连接，功率发射端b与发射机连接。
87.对应于上述任一种基于检波的有源微波限幅器，本发明实施例还提供了一种收发装置，该收发装置包括：天线、t/r组件及上述基于检波的有源微波限幅器；
88.基于检波的有源微波限幅器，天线端a与天线连接，功率发射端b与t/r组件连接。
89.基于检波的有源微波限幅器应用于上述发射装置或收发装置，可有效防护外部干扰及攻击，有效提高了装置的安全性及稳定性。
90.对应于上述任一种基于检波的有源微波限幅器，本发明实施例还提供了一种通信系统，该通信系统包括上述任一种基于检波的有源微波限幅器，且具有上述基于检波的有源微波限幅器所具有的优点，在此不再赘述。
91.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。