專利名稱：高頻超寬帶射頻開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高頻超寬帶射頻開關(guān)。
背景技術(shù)：
探地雷達(dá)的工作原理是向地下目標(biāo)發(fā)射電磁脈沖，根據(jù)接收的回波進(jìn)行檢測(cè)、解譯和成像等處理，以獲取地下目標(biāo)的相關(guān)信息。在探地雷達(dá)系統(tǒng)中，所接收的信號(hào)除地下目標(biāo)的反射回波以外，還存在較為強(qiáng)烈的地表反射回波。地表回波能量相對(duì)較強(qiáng)，地下目標(biāo)的回波能量一般很弱，這樣造成兩者的幅度相差懸殊，且地表回波與目標(biāo)回波在時(shí)間軸上相互接近。對(duì)于這樣的信號(hào)進(jìn)行采樣具有較大的難度，如果放大電路的增益較大，則地表回波會(huì)引起放大器飽和，而放大器退出飽和時(shí)，目標(biāo)信號(hào)已經(jīng)消失；如果放大電路的增益較小，則由于回波信號(hào)的電平較小而達(dá)不到需要的精度。較好的解決方法是使用一個(gè)同步開關(guān)，在時(shí)間軸上，當(dāng)?shù)乇砘夭ǖ竭_(dá)前，開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)?shù)乇砘夭ㄍㄟ^后，開關(guān)切換到開通狀態(tài)。在這樣的情況下，就可以采用較大增益的放大器，滿足采樣精度的要求，而同時(shí)能避免強(qiáng)表面回波信號(hào)引起放大器飽和。因?yàn)樾枰指畹幕夭ㄐ盘?hào)非常接近，而且回波信號(hào)是超寬帶信號(hào)，所以要求開關(guān)具有極高速的開關(guān)時(shí)間(ns量級(jí))和超寬帶(200MHz-2GHz)的通道特性。
目前，有大量不同類型的射頻開關(guān)用于視頻、通訊和雷達(dá)領(lǐng)域。其中，有的射頻開關(guān)用特殊繼電器實(shí)現(xiàn)，存在體積大，重量大，切換時(shí)間長，壽命短等缺點(diǎn)；有的射頻開關(guān)雖然使用電子開關(guān)，但開關(guān)元件使用場(chǎng)效應(yīng)管或PIN二極管，電路形式一般采用交流耦合方式，而交流耦合方式在開通和關(guān)閉時(shí)存在直流電平恢復(fù)時(shí)間，這就導(dǎo)致了此類開關(guān)的帶寬不能很寬，開關(guān)速度也不能很快(達(dá)不到ns量級(jí))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有極高速的開關(guān)時(shí)間和超寬帶通道特性的高速超寬帶射頻開關(guān)。
解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該高速超寬帶射頻開關(guān)，包括有橋式開關(guān)電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，橋式開關(guān)電路中的二極管采用微波肖特基二極管，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包括有兩個(gè)超高速比較器，超高速比較器分別接成同相比較和反相比較狀態(tài)，其輸入端連在一起并與控制信號(hào)輸入端相連，其輸出端分別與橋式開關(guān)電路的兩端相連，橋式開關(guān)電路的另外兩端分別與目標(biāo)信號(hào)輸入端和目標(biāo)信號(hào)輸出端相連，橋式開關(guān)電路分別與兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)相連兩端的電路為+Vref和-Vref對(duì)稱電路。
在探地雷達(dá)系統(tǒng)中使用本發(fā)明，能夠有效的屏蔽地表反射回波能量，接收到精度高的地下目標(biāo)的回波能量，從而準(zhǔn)確地獲取地下目標(biāo)的相關(guān)信息。
本發(fā)明的體積小、使用壽命長。


以下結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理中D1-D4-二極管R1、R2、R3、R4、R5、R6-電阻 U1、U2-超高速比較器 L1、L2-電感元件具體實(shí)施方式
本發(fā)明屬于探地雷達(dá)用信號(hào)開關(guān)，主要用于探地雷達(dá)天線接收信號(hào)的高速通斷控制。
由于二極管橋式開關(guān)電路是一種直流開關(guān)電路，而肖特基二極管的導(dǎo)通時(shí)間可以做到ns量級(jí)以下，同時(shí)它的帶寬也很寬，因此本實(shí)施例中，本發(fā)明采用四個(gè)微波肖特基二極管(D1-D4)組成橋式開關(guān)電路，兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)組成開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)分別接成同相比較和反相比較狀態(tài)，其輸入端連在一起并與控制信號(hào)端相連，超高速比較器(U1)的輸出端通過電阻(R6)與橋式開關(guān)電路相連，超高速比較器(U2)的輸出端通過電阻(R4)與橋式開關(guān)電路相連，超高速比較器(U1)與橋式開關(guān)電路之間有電感元件(L1)，超高速比較器(U2)與橋式開關(guān)電路之間有電感元件(L2)。電感元件(L1、L2)的作用是提高控制信號(hào)對(duì)交流信號(hào)的阻抗，以減小控制信號(hào)的旁路損耗。橋式開關(guān)電路的另外兩端分別與信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端相連。橋式開關(guān)電路分別與兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)相連兩端的電路為+Vref和-Vref對(duì)稱電路，其中基準(zhǔn)電位(+Vref)與橋式開關(guān)電路之間有電阻(R5)，基準(zhǔn)電位(-Vref)與橋式開關(guān)電路之間有電阻(R3)。
四個(gè)肖特基二極管(D1-D4)平時(shí)通過電阻(R3)、電阻(R5)施加直流偏置，超高速比較器(U1、U2)分別通過電阻(R4)、電阻(R6)與橋式開關(guān)電路的兩端相連，超高速比較器(U1、U2)分別接成同相比較和反相比較的狀態(tài)，而超高速比較器(U1、U2)的參考電平和控制信號(hào)相連在一起，這樣當(dāng)控制信號(hào)電平變化時(shí)，兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)的輸出端將產(chǎn)生具有高速邊沿的差分階躍脈沖。由于兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)的型號(hào)相同，它們的各種物理參數(shù)也就一致，因此它們的傳輸延時(shí)具有較好的一致性。本發(fā)明的導(dǎo)通、關(guān)斷狀態(tài)分別由兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)進(jìn)行控制。
由于本發(fā)明中的電路采用對(duì)稱設(shè)計(jì)，即+Vref和-Vref對(duì)稱，在本實(shí)施例中，電阻(R5)與電阻(R3)阻值相等，電阻(R6)與電阻(R4)阻值相等，電感元件(L1)與電感元件(L2)感抗值相等。這樣，無論本發(fā)明在導(dǎo)通狀態(tài)還是關(guān)斷狀態(tài)，其兩端電平都處于零電平，即本發(fā)明兩端的直流電平不變，也就沒有直流電平恢復(fù)時(shí)間，因此本發(fā)明的導(dǎo)通時(shí)間是由超高速比較器(U1、U2)輸出脈沖的上升時(shí)間和微波肖特基二極管(D1-D4)導(dǎo)通時(shí)間兩部分之和組成，省掉了直流電平恢復(fù)時(shí)間，從而使導(dǎo)通時(shí)間有效控制在3個(gè)ns之內(nèi)，保證了本發(fā)明具有極高速的開關(guān)時(shí)間，滿足探地雷達(dá)系統(tǒng)的要求。
本發(fā)明工作時(shí)，若控制信號(hào)輸入的是正電平，則超高速比較器(U1)輸出的是正電平，超高速比較器(U2)輸出的是負(fù)電平，微波肖特基二極管(D1-D4)都處于正向偏置的狀態(tài)，本發(fā)明導(dǎo)通，目標(biāo)信號(hào)能夠從目標(biāo)信號(hào)輸入端通過本發(fā)明到達(dá)目標(biāo)信號(hào)輸出端；當(dāng)控制信號(hào)輸入的是負(fù)電平時(shí)，超高速比較器(U1)輸出負(fù)電平，超高速比較器(U2)輸出正電平，微波肖特基二極管(D1-D4)都處于反向偏置的狀態(tài)，本發(fā)明關(guān)斷，目標(biāo)信號(hào)不能到達(dá)目標(biāo)信號(hào)輸出端。地表反射回波到達(dá)時(shí)本發(fā)明關(guān)斷，地表反射回波通過后本發(fā)明又處于導(dǎo)通狀態(tài)，其關(guān)斷和導(dǎo)通的時(shí)間由控制信號(hào)端所輸入的控制信號(hào)進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種高速超寬帶射頻開關(guān)，包括有橋式開關(guān)電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于橋式開關(guān)電路中的二極管(D1-D4)采用微波肖特基二極管，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包括有兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)，超高速比較器(U1、U2)分別接成同相比較和反相比較狀態(tài)，其輸入端連在一起并與控制信號(hào)輸入端相連，其輸出端分別與橋式開關(guān)電路的兩端相連，橋式開關(guān)電路的另外兩端分別與目標(biāo)信號(hào)輸入端和目標(biāo)信號(hào)輸出端相連，橋式開關(guān)電路分別與兩個(gè)超高速比較器(U1、U2)相連兩端的電路為+Vref和-Vref對(duì)稱電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速超寬帶射頻開關(guān)，其特征在于超高速比較器(U1、U2)的型號(hào)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速超寬帶射頻開關(guān)，其特征在于超高速比較器(U1)通過電阻(R6)與橋式開關(guān)電路相連，超高速比較器(U2)通過電阻(R4)與橋式開關(guān)電路相連，電阻(R6)與電阻(R4)阻值相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速超寬帶射頻開關(guān)，其特征在于超高速比較器(U1)與橋式開關(guān)電路之間有電感元件(L1)，超高速比較器(U2)與橋式開關(guān)電路之間有電感元件(L2)，電感元件(L1)和電感元件(L2)的感抗值相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速超寬帶射頻開關(guān)，其特征在于基準(zhǔn)電位(+Vref)與橋式開關(guān)電路之間有電阻(R5)，基準(zhǔn)電位(-Vref)與橋式開關(guān)電路之間有電阻(R3)，電阻(R5)和電阻(R3)的阻值相等。
全文摘要
本發(fā)明屬于電開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速超寬帶射頻開關(guān)。該高速超寬帶射頻開關(guān)，包括有橋式開關(guān)電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，橋式開關(guān)電路中的二極管采用微波肖特基二極管，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包括有兩個(gè)超高速比較器，超高速比較器分別接成同相比較和反相比較狀態(tài)，其輸入端連在一起并與控制信號(hào)輸入端相連，其輸出端分別與橋式開關(guān)電路的兩端相連，橋式開關(guān)電路的另外兩端分別與目標(biāo)信號(hào)輸入端和目標(biāo)信號(hào)輸出端相連，橋式開關(guān)電路分別與兩個(gè)超高速比較器相連兩端的電路為+Vref和－Vref對(duì)稱電路。該高速超寬帶射頻開關(guān)具有極高速的開關(guān)時(shí)間和超寬帶的通道特性，且體積小、使用壽命長。
文檔編號(hào)H03K17/04GK1700594SQ20041002322
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者黃春琳, 陸珉, 粟毅 申請(qǐng)人:粟毅