[发明专利]一种短波电小天线大功率射频开关

说明书

本发明公开了一种短波电小天线大功率射频开关，包括电子开关和驱动及控制电路，电子开关包括二极管，二极管的正极通过电容与输入端电连接、通过串联的电感和电容接地，在串联的电感和电容之间接入第一控制线，二极管的负极通过电容与输出端电连接、通过串联的电感和电容接地，在串联的电感和电容之间接入第二控制线；上述第一控制线和第二控制线与驱动及控制电路电连接，驱动及控制电路使第一控制线和第二控制线处于高电位或低电位。本发明所公开的射频开关，具有快速切换、大功率使用的特点，可以广泛应用于发射、接收电小天线的各种领域，实现短波天线大功率辐射、高效率接收。

技术领域

本发明属于短波电小天线领域，特别涉及该领域中的一种短波电小天线大功率射频开关及其快速切换方法。

背景技术

国内现有射频开关可以分为两大类：一类为机械式射频开关，如继电器开关；另一类为电子开关，如PIN电子开关。电子开关多数以微波频段为主，频率可达几十甚至几百GHz，该电子开关用途广泛，应用成熟，多应用于标称阻抗50Ω的电路场合，作为电路切换使用；射频电子开关有DC-200MHz，200MHz-1000MHz，1000MHz-4600MHz等等，隔离度可达50dB，驻波不大于1.3，最大输入射频功率为1W；美国Comtech PST Corp公司有一款大功率射频电子开关HH20-021，该开关的使用频率范围是1.5MHz-30MHz，输入功率可达1000W，切换速度可以达到50us，但该类型开关目前不在我国销售。市场上现有机械类继电器开关，泰莱微波公司有一款SP3T-6T继电器开关，工作频率范围DC-18G/40G，开关特性阻抗为50Ω，开关切换速度最大15ms(标称值)，驻波比不大于1.3，控制方式为TTL，输入功率2kW(100MHz时)，由于其工作特性与电子开关不同，其输入输出阻抗不完全依赖于开关特性阻抗，开关输入阻抗与输出阻抗变化不大，驻波性能好，功率容量高(射频输入功率可达10kW左右)，该类型开关切换速度较慢，一般不小于15ms。

在收发一体天馈分系统工程应用中，需要一种大功率(2kW以上)快速(us级)切换开关进行天线发射/接收状态变换。无法使用市面上现有PIN电子开关(开关功率小，开关输入特性阻抗50Ω)，无法使用市面上现有继电器开关(开关速度15ms左右)。

收发一体化天馈分系统公开了一种短波电小天线的大功率射频开关装置，其构成是大功率开关、开关驱动、开关控制及其附属供电等，不足之处是开关隔离度有限。

电小天线阻抗的特点是低实部，极高的虚部，造成宽带匹配网络设计困难，尤其是电小天线做为发射天线使用时，这种问题表现尤其突出，也极大限制了短波天线的小型化、工程化应用。

发明内容

本发明克服了现有可承受大功率的继电器开关切换速度慢，简单电子开关不能大功率工作，短波电子开关技术实现困难等缺陷、不足，提供了一种短波电小天线大功率射频开关。

本发明采用如下技术方案：

一种短波电小天线大功率射频开关，其改进之处在于：包括电子开关和驱动及控制电路，电子开关包括二极管，二极管的正极通过电容与输入端电连接、通过串联的电感和电容接地，在串联的电感和电容之间接入第一控制线，二极管的负极通过电容与输出端电连接、通过串联的电感和电容接地，在串联的电感和电容之间接入第二控制线；上述第一控制线和第二控制线与驱动及控制电路电连接，驱动及控制电路使第一控制线和第二控制线处于高电位或低电位。

进一步的，驱动及控制电路由升压驱动模块、TTL信号转换及其附属逻辑电路组成。

进一步的，升压驱动模块为电子开关的各控制线提供正向偏置电流和反向偏置电压，控制线在正向偏置电流时处于高电位状态，在反向偏置电压时处于低电位状态。

进一步的，驱动及控制电路采用RS485接口，电子开关采用同样的接口及其端口，二者之间采用扁平线实现对接。

进一步的，TTL信号转换采用RS485控制电子开关。