本發(fā)明涉及電子通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器。

背景技術(shù)：

在諧振型帶通濾波器的基礎(chǔ)上，通過對諧振電感或電容的變化來更改帶通濾波器的工作頻率就是通常的可調(diào)諧帶通濾波器。如果能快速改變調(diào)諧，就是常見定義的跳頻濾波器。跳頻濾波器因其可隨工作頻率變化同時良好抑制帶外信號，因此在需要快速改變工作頻率、適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境的軍用通信中得到廣泛應(yīng)用。

目前，跳頻濾波器通常都是靠改變帶通濾波器中的電容實(shí)現(xiàn)工作頻率調(diào)諧，一般常見二種實(shí)現(xiàn)方式：一是使用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)可調(diào)電容，這種形式可以尺寸小，但是因?yàn)槭褂米內(nèi)荻O管需要大的電壓調(diào)節(jié)范圍來實(shí)現(xiàn)可調(diào)電容的大范圍變化，而電壓低時自然功率能力弱，因此通常只能工作在幾個dBm以下。二是通過PIN二極管作為開關(guān)電容實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。通過改變PIN二極管種類、反壓高低和散熱形式等方式來實(shí)現(xiàn)大中小功率能力的跳頻濾波器，因此使用更廣泛。

目前最常用的PIN管型小跳頻濾波器(1W不損壞，通?？晒ぷ鞯?0dBm不壓縮的類型)因?yàn)橐蟪叽缧。粌H造成PIN二極管開關(guān)電容組數(shù)少，而且對電容精度和兩邊對稱電容的成對匹配性要求高，不然會調(diào)諧不到要求的頻率或指標(biāo)較差。因此常用的PIN管型小跳頻濾波器需要預(yù)先挑選高精度配對電容，同時調(diào)試時還可能需要換補(bǔ)電容，使用這種PIN管型小跳頻濾波器不僅降低了可靠性，而且也使得生產(chǎn)調(diào)試比較麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器，該跳頻濾波器采用PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合的方式可實(shí)現(xiàn)在PIN二極管單元的電容容量存在偏差的情況下，通過變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)電容連續(xù)可調(diào)以補(bǔ)償電容偏差，從而降低了對PIN二極管單元電容的精度要求，避免需要挑選替換電容的問題。本發(fā)明的另一目的提供一種可提高功率能力的PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器，分別與射頻輸入端和射頻輸出端連接，其特征在于：包括依次連接的匹配網(wǎng)絡(luò)一、諧振電感一、開關(guān)電容陣列一、變?nèi)荻壒芙M一、耦合器、變?nèi)荻壒芙M二、開關(guān)電容陣列二、諧振電感二和匹配網(wǎng)絡(luò)二；所述匹配網(wǎng)絡(luò)一與射頻輸入端連接，匹配網(wǎng)絡(luò)二與射頻輸出端連接；還包括變?nèi)荻O管驅(qū)動電路，PIN二極管驅(qū)動電路，以及分別與變?nèi)荻O管驅(qū)動電路和PIN二極管驅(qū)動電路連接的數(shù)字控制電路；所述變?nèi)荻O管驅(qū)動電路分別與變?nèi)荻壒芙M一和變?nèi)荻壒芙M二連接；所述PIN二極管驅(qū)動電路分別與開關(guān)電容陣列一和開關(guān)電容陣列二連接；

所述開關(guān)電容陣列一和開關(guān)電容陣列二均由兩組以上包括有電容的PIN二極管單元并聯(lián)組成；所述變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均通過變?nèi)荻O管與外圍電路連接組成。

在上述方案中，本發(fā)明采用PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合實(shí)現(xiàn)小跳頻濾波器，其主要的電容部分采用開關(guān)電容陣列一和開關(guān)電容陣列二中兩組以上的PIN二極管單元中的電容來實(shí)現(xiàn)，剩余的小電容(通常0.5-3pf)采用變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二中的變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)。在PIN二極管單元的電容容量存在偏差的情況下，變?nèi)荻O管因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)電容連續(xù)可調(diào)，因此可以補(bǔ)償PIN二極管單元中電容的偏差，從而降低了對PIN二極管單元電容的精度要求，避免需要挑選替換電容的問題。

另外，變?nèi)荻O管因?yàn)榇藭r只需要實(shí)現(xiàn)小電容，所以只需要使用電壓比較高的小電容范圍，同時再選用高壓的變?nèi)荻O管，這樣就大大提高變?nèi)荻O管的功率能力。

具體地說，每組所述PIN二極管單元由PIN二極管、電容、電感和外圍電路連接組成。

或者，每組所述PIN二極管單元由雙PIN二極管直流串聯(lián)射頻并聯(lián)后，再通過電容和外圍電路連接組成；每個所述PIN二極管分別與用于分壓并阻值高的電阻一并聯(lián)。該方式的PIN二極管單元是需要兩個饋電，每個PIN二極管分別與高阻值的電阻一并聯(lián)是為了分壓均勻。

所述變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均由變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)后，再與外圍電路連接組成。本發(fā)明的變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均由變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)，可進(jìn)一步提升功率能力。串聯(lián)方式使得射頻電壓被串聯(lián)的變?nèi)荻O管均分，這樣每個變?nèi)荻O管承受的射頻電壓會減半，功率能力提升為4倍；而背對背串聯(lián)方式則通過相位相反抵消大大減弱了偶次失真。如果需要進(jìn)一步提高功率還可以加多串聯(lián)。采用以上方式后，功率能力可以達(dá)到PIN管型小跳頻濾波器的功率能力，即1W不損壞，可工作到20dBm不壓縮的類型。

本發(fā)明變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)的方式如下：

第一種，所述變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：包括四個變?nèi)荻O管，其中，每兩個變?nèi)荻O管并聯(lián)后成為一組變?nèi)荻O管單元，兩組變?nèi)荻O管單元再以背對背的方式串聯(lián)；其中，兩組變?nèi)荻O管單元背對背的方式是指：一組變?nèi)荻O管單元中每個變?nèi)荻O管的負(fù)極與另一組變?nèi)荻O管單元中每個變?nèi)荻O管的負(fù)極相對設(shè)置。

第二種，所述變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：包括兩個變?nèi)荻O管，每個變?nèi)荻O管以負(fù)極相對的方式串聯(lián)。

第三種，所述變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：包括兩個變?nèi)荻O管，每個變?nèi)荻O管以正極相對的方式串聯(lián)。其中，第二種和第三種方式的饋電極性是不相同的。

第四種，所述變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：包括十二個變?nèi)荻O管，其中，每三個變?nèi)荻O管并聯(lián)后成為一組變?nèi)荻O管單元；在四組變?nèi)荻O管單元中，每兩組變?nèi)荻O管單元串聯(lián)后形成變?nèi)荻O管陣列，兩個變?nèi)荻O管陣列再以背對背的方式串聯(lián)；其中，兩個變?nèi)荻O管陣列背對背的方式是指：一個變?nèi)荻O管陣列中每個變?nèi)荻O管的負(fù)極與另一個變?nèi)荻O管陣列中每個變?nèi)荻O管的負(fù)極相對設(shè)置；

每組所述變?nèi)荻O管單元分別與用于分壓并阻值高的電阻二并聯(lián)。

該方式中每組變?nèi)荻O管單元分別與高阻值的電阻二并聯(lián)是為了分壓均勻。

所述匹配網(wǎng)絡(luò)一和匹配網(wǎng)絡(luò)二均為一個電感。本發(fā)明的匹配網(wǎng)絡(luò)一和匹配網(wǎng)絡(luò)二也可以采用低通等多種形式實(shí)現(xiàn)。

所述耦合器由三個電感以星型的形式連接組成；或者耦合器為一個電感；或者耦合器采用諧振電感通過電感耦合的方式實(shí)現(xiàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：

1、本發(fā)明PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器是采用PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合的方式，可實(shí)現(xiàn)在PIN二極管單元的電容容量存在偏差的情況下，通過變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)電容連續(xù)可調(diào)以補(bǔ)償電容偏差，從而降低了對PIN二極管單元電容的精度要求，避免需要挑選替換電容的問題。

2、本發(fā)明的PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器可提高功率能力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器的示意圖；

圖2是本發(fā)明PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器的電路圖；

圖3是實(shí)施例二中每個PIN二極管單元的示意圖；

圖4是實(shí)施例三中變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)形式是示意圖；

圖5是實(shí)施例四中變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)形式是示意圖；

圖6是實(shí)施例五中變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)形式是示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例一

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種PIN二極管與變?nèi)荻O管結(jié)合型跳頻濾波器，分別與射頻輸入端和射頻輸出端連接，該跳頻濾波器包括依次連接的匹配網(wǎng)絡(luò)一、諧振電感一、開關(guān)電容陣列一、變?nèi)荻壒芙M一、耦合器、變?nèi)荻壒芙M二、開關(guān)電容陣列二、諧振電感二和匹配網(wǎng)絡(luò)二；其中，匹配網(wǎng)絡(luò)一與射頻輸入端連接，匹配網(wǎng)絡(luò)二與射頻輸出端連接。

本發(fā)明跳頻濾波器還包括變?nèi)荻O管驅(qū)動電路，PIN二極管驅(qū)動電路，以及分別與變?nèi)荻O管驅(qū)動電路和PIN二極管驅(qū)動電路連接的數(shù)字控制電路，其中，變?nèi)荻O管驅(qū)動電路分別與變?nèi)荻壒芙M一和變?nèi)荻壒芙M二連接，述PIN二極管驅(qū)動電路分別與開關(guān)電容陣列一和開關(guān)電容陣列二連接；

該跳頻濾波器的開關(guān)電容陣列一和開關(guān)電容陣列二均由兩組包括有電容的PIN二極管單元并聯(lián)組成，變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均通過變?nèi)荻O管與外圍電路連接組成。

其中，開關(guān)電容陣列一中每組PIN二極管單元由PIN二極管(VD1或VD2、電容(C1或C2)、電感(L4或L5)和外圍電路連接組成。開關(guān)電容陣列二中每組PIN二極管單元由PIN二極管(VD11或VD12、電容(C3或C4)、電感(L11或L12)和外圍電路連接組成。

而變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均由變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)后，再與外圍電路連接組成。具體地說，在變?nèi)荻O管組一中，上述變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：包括四個變?nèi)荻O管(VD3、VD4、VD5和VD6)，其中，兩個變?nèi)荻O管(VD3和VD4)并聯(lián)后成為一組變?nèi)荻O管單元，另外兩個變?nèi)荻O管(VD5和VD6)并聯(lián)后成為另一組變?nèi)荻O管單元，兩組變?nèi)荻O管單元再以背對背的方式串聯(lián)。其中，兩組變?nèi)荻O管單元背對背的方式是指：一組變?nèi)荻O管單元(包括有變?nèi)荻O管VD3和變?nèi)荻O管VD4)中每個變?nèi)荻O管的負(fù)極與另一組變?nèi)荻O管單元(包括有變?nèi)荻O管VD5和變?nèi)荻O管VD6)中每個變?nèi)荻O管的負(fù)極相對設(shè)置。本發(fā)明的變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均由變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)，可進(jìn)一步提升功率能力。串聯(lián)方式使得射頻電壓被串聯(lián)的變?nèi)荻O管均分，這樣每個變?nèi)荻O管承受的射頻電壓會減半，功率能力提升為4倍；而背對背串聯(lián)方式則通過相位相反抵消大大減弱了偶次失真。如果需要進(jìn)一步提高功率還可以加多串聯(lián)。采用以上方式后，功率能力可以達(dá)到PIN管型小跳頻濾波器的功率能力，即1W不損壞，可工作到20dBm不壓縮的類型。

本發(fā)明的匹配網(wǎng)絡(luò)一為一個電感L1，匹配網(wǎng)絡(luò)二為一個電感L15。而耦合器由三個電感(L7、L9和L8)以星型的形式連接組成。本實(shí)施例的耦合器可為一個電感；或者該耦合器采用諧振電感通過電感耦合的方式實(shí)現(xiàn)。

圖2中的VC1、VC2、VC5和VC6是連接PIN開關(guān)驅(qū)動電路的輸出，VC3和VC4是連接變?nèi)荻O管驅(qū)動電路的輸出。

實(shí)施例二

本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處僅在于：開關(guān)電容陣列一和開關(guān)電容陣列二由兩組以上包括有電容的PIN二極管單元并聯(lián)組成。如圖3所示，每組PIN二極管單元由雙PIN二極管直流串聯(lián)射頻并聯(lián)后，再通過電容和外圍電路連接組成，每個PIN二極管分別與用于分壓并阻值高的電阻一并聯(lián)。該方式的PIN二極管單元是需要兩個饋電，每個PIN二極管分別與高阻值的電阻一并聯(lián)是為了分壓均勻。

本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一一致。

實(shí)施例三

本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處僅在于：變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均由變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)后，再與外圍電路連接組成。其中，變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：如圖4所示，包括兩個變?nèi)荻O管，每個變?nèi)荻O管以負(fù)極相對的方式串聯(lián)。

本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一一致。

實(shí)施例四

本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處僅在于：變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均由變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)后，再與外圍電路連接組成。其中，變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：如圖5所示，包括兩個變?nèi)荻O管，每個變?nèi)荻O管以正極相對的方式串聯(lián)。

本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一一致。

實(shí)施例五

本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處僅在于：變?nèi)荻O管組一和變?nèi)荻O管組二均由變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)后，再與外圍電路連接組成。其中，變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：變?nèi)荻壒鼙硨Ρ炒?lián)是指：如圖6所示，包括十二個變?nèi)荻O管，其中，每三個變?nèi)荻O管并聯(lián)后成為一組變?nèi)荻O管單元；在四組變?nèi)荻O管單元中，每兩組變?nèi)荻O管單元串聯(lián)后形成變?nèi)荻O管陣列，兩個變?nèi)荻O管陣列再以背對背的方式串聯(lián)；其中，兩個變?nèi)荻O管陣列背對背的方式是指：一個變?nèi)荻O管陣列中每個變?nèi)荻O管的負(fù)極與另一個變?nèi)荻O管陣列中每個變?nèi)荻O管的負(fù)極相對設(shè)置；

每組變?nèi)荻O管單元分別與用于分壓并阻值高的電阻二并聯(lián)。該方式中每組變?nèi)荻O管單元分別與高阻值的電阻二并聯(lián)是為了分壓均勻。

本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一一致。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。