[发明专利]具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路

说明书

本发明公开了具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路，包括上层微带线结构、加载电容、开关控制电路、中间介质基板和底层金属地板；所述上层微带线结构为左右对称结构，包括十八个端口，其中端口一和端口十八作为接收端或发射端，从端口一或端口十八到其他十六个端口所组成的信号路径结构相同；所述加载电容设置在端口前端，用于隔离直流信号；所述开关控制电路由加载开关二极管、方形微带片、加载扼流电感和偏置电压组成。本发明所提出的开关矩阵电路具有多种工作状态，能够实现开关通断的基本功能以及多路功率等分的功能，并且能够简化天线系统架构，省去全向天线的使用，减少多路开关的一个通道数。

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的开关和功率分配器领域，尤其涉及具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路。

背景技术

开关和功率分配器都是射频前端的重要组成部分，其性能表现影响整个系统性能。在时分双工射频前端中，开关位于低噪声放大器的输入端及功率放大器的输出端，其插入损耗影响整体噪声系数，同时也影响功放的功率输出和效率。功率分配器具有分离和组合信号的功能，常作为天线阵列的馈电网络。

在具体的应用场景中，天线需要向单一方向和全方向接收或发射信号。通过多路开关的切换，能够使不同定向天线处于工作状态，使其能够接收或发射相应方向的信号，实现波束扫描的功能。当切换到全向天线时，系统能够向全方向发射或接收信号。在这个系统架构中，同时需要定向天线和全向天线以及相应通道数的多路开关，整个系统架构比较复杂，电路体积较大。

为了简化天线系统架构，可以采用具有多种工作状态的开关，即具有多路开关和功率分配两种功能可切换的电路，能够切换到单一信号通道输出，满足定向天线工作需要，也能够切换到所有信号通道输出，此时所有定向天线工作，起到全向天线的作用，从而省去全向天线，同时，还能够减少多路开关的一个通道数。但到目前为止，还没有公开提出具有多路开关和功率分配两种功能可切换的开关设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路。本发明具备双刀十六掷开关和一等分十六路多路功率分配两种功能，能够简化天线系统的架构。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路，包括上层微带线结构、加载电容、开关控制电路、中间介质基板和底层金属地板；

所述上层微带线结构为左右对称结构，包括十八个端口，其中端口一和端口十八作为接收端或发射端，从端口一或端口十八到其他十六个端口所组成的信号路径结构相同；

所述加载电容设置在端口前端，用于隔离直流信号；

所述开关控制电路由加载开关二极管、方形微带片、加载扼流电感和偏置电压组成，通过控制偏置电压，电路能够在双刀多掷和功率分配两种工作状态中快速切换。

具体地，所述上层微带线结构由第一微带线、加载电容、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线、第十微带线、第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线、第十七微带线、第十八微带线、加载电容、第十九微带线依次连接而成。

其中，第二微带线、第四微带线、第六微带线、第八微带线为并接短路枝节，同时分别并接一个由加载开关二极管、第一方形微带片、加载扼流电感和偏置电压组成的开关控制电路；第十二微带线中间并接一个由加载开关二极管、第二方形微带片、加载扼流电感和偏置电压组成的开关控制电路；第十六微带线中间并接一个由加载开关二极管、第三方形微带片、加载扼流电感和偏置电压组成的开关控制电路；第十七微带线、第十八微带线末端分别并接一个由加载开关二极管、第四方形微带片、加载扼流电感和偏置电压组成的开关控制电路。