一种开关限幅器及限幅方法与流程

本发明涉及微波通信技术领域，具体涉及一种开关限幅器及限幅方法。

背景技术：

大功率开关限幅器是一款宽带高隔离度的单刀单掷的开关限幅器，可以广泛应用于微波通信领域中的信号切换，具有工作带宽宽、损耗小、隔离度高、耐大功率、速度快、体积小、可靠性高等特点。

大功率开关限幅器的诸多指标中，比较关键的指标是可承受功率、限幅电平、速度、总插损。对于开关而言，最理想的状态是导通时信号损耗越小越好，在关断时信号隔离度越大越好；对于限幅器而言，希望在大功率信号通过时，能尽可能多的隔离大信号，保护后面的LNB(Low Noise Block，低噪声下变频器)。但在现实中导通时难免会有器件、基板等带来的信号损耗，甚至也会有空间损耗，二极管的工作状态、数量等也是导致信号不能完全关断的因素，因此，设计一款低损耗、耐大功率、高限幅电平的高速开关限幅器是很有难度的。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种开关限幅器及限幅方法，能够满足低损耗、耐大功率、高限幅电平的要求。

为实现上述目的，本发明实施例一方面提供一种开关限幅器，所述开关限幅器包括开关电路和限幅电路，所述开关电路包括并联的三级电路，其中，第一级电路包括两个并联的二极管，第二级电路和第三级电路分别包括一个二极管；所述限幅电路包括四级限幅管，第一级限幅管中包括同相并联的两个二极管，第二级限幅管中包括一个二极管，第三级限幅管和第四级限幅管中均包括反相并联的两个二极管。

进一步地，所述三级电路中的各个二极管均为同相并联。

进一步地，所述第二级限幅管中的二极管与所述第一级限幅管中的二极管同相并联。

进一步地，所述四级限幅管中从左至右每级限幅管的限幅能力依次降低。

进一步地，所述第一级电路中两个二极管的I层的厚度小于所述第一限幅管中两个二极管的I层的厚度。

进一步地，所述第三级限幅管和第四级限幅管中二极管的I层的厚度均小于所述第一限幅管中两个二极管的I层的厚度。

进一步地，所述第一级电路中的两个二极管之间的距离小于0.5mm。

进一步地，所述第三级电路中的二极管与所述第一级电路中的第一个二极管之间的距离为所述开关限幅器中心波长的四分之一；所述第四级电路中的二极管与所述第三级电路中的二极管之间的距离为所述开关限幅器中心波长的四分之一。

进一步地，所述四级限幅管中相邻两级限幅管之间的距离为所述开关限幅器中心波长的四分之一。

为实现上述目的，本申请实施方式还提供一种限幅方法，所述限幅方法包括：利用并联的三级电路对射频信号进行关断，其中，第一级电路包括两个并联的二极管，第二级电路和第三级电路分别包括一个二极管；当所述射频信号没有被完全关断时，通过第一级及第二级限幅管将射频信号剩余的功率进行首次消耗；并通过第三级限幅管和第四级限幅管将经过前两级消耗后的射频信号在正负半周再次进行限幅，以进一步地减小所述开关限幅器的输出电平。

本申请实施方式提供的一种开关限幅器及限幅方法，通过并联的两个二极管代替传统的一个二极管设计方法，在保证了射频电路本身的高关断能力的同时，还能提高了开关的转换速度。此外，通过四级限幅管，保证了即使当大功率信号在开关电路部分没有完全关断的情况下，也能在第一级限幅管中被损耗掉。后续第三级和第四级限幅器能在信号的正负半周都能发挥限幅作用，并能进一步对小信号进行限幅，减小开关限幅器的输出电平，从而满足低损耗、耐大功率、高限幅电平的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例所述的开关限幅器的电路示意图；

图2是本实施例中链路插损示意图；

图3是本实施例中隔离度示意图；

图4是本实施例中限幅方法的流程图。

贯穿附图，应该注意的是，相似的标号用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。

具体实施方式

提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。

以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由发明人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。

请参阅图1，本申请实施方式提供一种开关限幅器，所述开关限幅器包括开关电路和限幅电路，所述开关电路包括并联的三级电路，其中，第一级电路包括两个并联的二极管1和2，第二级电路和第三级电路分别包括一个二极管，在图1中分别为3和4。所述限幅电路包括四级限幅管，第一级限幅管中包括同相并联的两个二极管5和6，第二级限幅管中包括一个二极管7，第三级限幅管和第四级限幅管中均包括反相并联的两个二极管，在图1中分别为8和9以及10和11。

在本实施方式中，所述三级电路中的各个二极管均为同相并联，以保证对射频信号同时进行关断。

在本实施方式中，所述第二级限幅管中的二极管与所述第一级限幅管中的二极管同相并联，进一步保证对射频信号同时进行关断。

在本实施方式中，所述四级限幅管中从左至右每级限幅管的限幅能力依次降低，从而能够对射频信号进行逐级限幅。

在本实施方式中，所述第一级电路中两个二极管的I层的厚度小于所述第一限幅管中两个二极管的I层的厚度。

通常来讲，选用I层厚的PIN二极管有利于电路的承受大功率，但这样会降低开关的转换速度。若I层较薄，二极管的导通截止速度较快，但不能承受大功率。本发明可以选用两个I层较薄的PIN二极管并列作为第一级电路，两个二极管并列共同分担大功率，流过每个二极管的功率就被减半了。I层较厚的二极管等效电容小，中间层载流子较少，二极管通断时相当于两个较薄中间层的载流子同时移动，比一个较厚中间层的速度快。因此两个二极管代替传统的一个二极管的设计方法能有效的提高开关限幅器的承受能力，并且能提高开关转换速度。

在本实施方式中，所述第一级电路中的两个二极管之间的距离小于0.5mm，从而能够保证开关电路的功率承受度和转换速度。

在本实施方式中，所述第三级限幅管和第四级限幅管中二极管的I层的厚度均小于所述第一限幅管中两个二极管的I层的厚度。

具体地，第一级限幅管选用两个I层较厚的二极管并列并联，保证了即使当大功率信号在开关电路部分没有完全关断的情况下，也能在第一级限幅管中被损耗掉，经过第一级与第二级限幅管后，较大功率几乎已被损耗掉，但依然不能满足输出限幅电平的要求。后续第三级和第四级限幅管采用I层较薄的PIN管反向并联，这种结构能在信号的正负半周都能发挥限幅作用，经过第三、四级限幅管的信号已经比较小。在本实施方式中，如果选用I层厚度较大的二极管，对较小功率的射频信号的限幅效果微弱，因此可以选用I层薄的PIN二极管反向搭配，能进一步消除较小功率的射频信号，减小开关限幅器的输出电平。

在本实施方式中，所述第三级电路中的二极管与所述第一级电路中的第一个二极管之间的距离为所述开关限幅器中心波长的四分之一；所述第四级电路中的二极管与所述第三级电路中的二极管之间的距离为所述开关限幅器中心波长的四分之一，这样能保证射频电路本身的高关断能力。

在本实施方式中，所述四级限幅管中相邻两级限幅管之间的距离为所述开关限幅器中心波长的四分之一，充分保证了当大功率通过时，逐级降低限幅功率，保证最终输出电平较低。

请参阅图2和图3，经过本申请的开关限幅器，链路插损较低，并且链路的隔离度较高，满足低损耗、高限幅电平的要求。

请参阅图4，本申请还提供一种限幅方法，所述限幅方法包括：

S1：利用并联的三级电路对射频信号进行关断和导通，其中，第一级电路包括两个并联的二极管，第二级电路和第三级电路分别包括一个二极管；

S2：当所述射频信号没有被完全关断时，通过第一级及第二级限幅管将射频信号剩余的功率进行首次消耗；并通过第三级限幅管和第四级限幅管将经过前两级消耗后的射频信号在正负半周再次进行限幅，以进一步地减小所述开关限幅器的输出电平。

本申请实施方式提供的一种开关限幅器及限幅方法，通过并联的两个二极管代替传统的一个二极管设计方法，在保证了射频电路本身的高关断能力的同时，还能提高了开关的转换速度。此外，通过四级限幅管，保证了即使当大功率信号在开关电路部分没有完全关断的情况下，也能在第一级限幅管中被损耗掉。后续第三级和第四级限幅器能在信号的正负半周都能发挥限幅作用，并能进一步对小信号进行限幅，减小开关限幅器的输出电平，从而满足低损耗、耐大功率、高限幅电平的要求。

本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

尽管已参照本公开的各种实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。