具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路制造技术

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术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。更进一步地，在所述上层微带线结构中，第九微带线的长度为中心频率对应波导波长的四分之一，第十微带线与第十一微带线的总长为中心频率对应波导波长的四分之一，第十二微带线长度的一半与第十三微带线的总长为中心频率对应波导波长的二分之一，第十四微带线长度的一半与第十五微带线的总长为中心频率对应波导波长的四分之一，第十六微带线的长度为中心频率对应波导波长的二分之一。具体地，在所述开关控制电路中，方形微带片相当于小电容的作用，通过控制方形微带片的尺寸，能够方便地控制开关关闭的频率点，同时，偏置电压也能方便地通过方形微带片控制开关二极管的导通和关闭。本技术相较于现有技术，具有以下的有益效果：1、相对于传统开关仅具有导通和关闭的工作状态，本技术利用开关二极管导通和截止两种状态来设计电路阻抗的重构，实现多种工作状态下电路阻抗的匹配，通过控制偏置电压，能够方便地切换开关矩阵电路的工作状态，使其能够在双刀十六掷开关和一等分十六路多路功率分配两种功能之间快速地切换。2、相对于传统的采用定向天线和全向天线的方案，本技术提出的电路能够省去全向天线的使用，同时还能够减少多路开关的一个通道数，降低天线系统的复杂度，简化天线系统架构。3、相对于传统的开关导通时信号经过二极管，本技术的开关矩阵电路导通时，信号不经过二极管，使得电路损耗低且线性度高。附图说明图1为本技术中具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路的具体结构示意图；图2为本技术中具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路尺寸的标注图；图3a为本技术中具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路处于开关工作状态时的示意图；图3b为本技术中具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路处于功率分配工作状态时的示意图；图4a为本技术中具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路处于开关工作状态时的仿真和测试结果图；图4b为本技术中具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路处于功率分配工作状态时的仿真和测试结果图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示为具有双刀多掷和功率分配双功能可切换的开关矩阵电路的具体结构示意图，所述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(P1-P18)，其中端口一(P1)和端口十八(P18)都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(P2-P17)所组成的信号路径结构相同；所述加载电容(2)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(4)、方形微带片、加载扼流电感(6)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(1)、加载电容(2)、第二微带线(3)、第三微带线(7)、第四微带线(8)、第五微带线(9)、第六微带线(10)、第七微带线(11)、第八微带线(12)、第九微带线(13)、第十微带线(14)、第十一微带线(15)、第十二微带线(16)、第十三微带线(18)、第十四微带线(19)、第十五微带线(20)、第十六微带线(21)、第十七微带线(23)、第十八微带线(24)、加载电容(2)、第十九微带线(26)依次连接而成。其中，第二微带线(3)、第四微带线(8)、第六微带线(10)、第八微带线(12)为并接短路枝节，同时分别并接一个由加载开关二极管(4)、第一方形微带片(5)、加载扼流电感(6)和偏置电压组成的开关控制电路；第十二微带线(16)、中间并接一个由加载开关二极管(4)、第二方形微带片(17)、加载扼流电感(6)和偏置电压组成的开关控制电路；第十六微带线(21)中间并接一个由加载开关二极管(4)、第三方形微带片(22)、加载扼流电感(6)和偏置电压组成的开关控制电路；第十七微带线(23)、第十八微带线(24)末端分别并接一个由加载开关二极管(4)、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.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，其特征在于，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；所述上层微带线结构中，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。...

【技术特征摘要】
1.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，其特征在于，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；所述上层微带线结构中，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：章秀银，詹万里，赵小璞，徐金旭，谭宗源，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州通信研究所中国电子科技集团公司第七研究所，
类型：新型
国别省市：广东,44