CN217741689U - 双折线型限幅器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种双折线型限幅器，双折线型限幅器包括：设置在微带电路板上的微带线、两级二极管对管以及射频扼流电感，所述微带线包括第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的输入端为所述限幅器的输入端，所述第一弯折部通过串联的第一级二极管对管和所述射频扼流电感与所述第二弯折部连接，所述第二弯折部通过第二级二极管对管连接所述限幅器的输出端。本实用新型能够实现大信号下1‑6GHz的限幅功能，耐受程度高、插入损耗小。

Description

双折线型限幅器

技术领域

本申请属于微波技术领域，具体涉及到一种双折线型限幅器。

背景技术

限幅器芯片是一种可实现自行控制功率衰减的芯片，应用于各类精密设备前端，用于阻止大功率信号对接收器件的损害，起到保护的作用。整体的运行过程为，当接收到的信号较小时可无损坏的通过；当接收到的信号为大信号，那么将会急剧衰减，这一功率值称为门限电平，输入功率超过门限电平后，输出功率不再增加，起到保护作用。

限幅器的发展经历了比较成熟的发展，微波限幅器分为多种类型，例如有早期使用的气体放电管限幅器、铁氧体限幅器、体效应限幅器以及现如今常用的固体器件限幅器。随着技术发展，追求体积更小，重量更轻的固体器件将是发展之趋，因此渐渐的固态器件PIN (positive-intrinsic-negative)二极管类型的限幅器由于其优良特性，逐渐占据主导地位。

现有技术学采用多级级联二极管实现限幅，而通过添加多级联二极管，不仅会使体积增大、结构变复杂、成本提高，而且级联效果也并无明显好转。针对提升限幅器的耐功率能力，不同类型的限幅器有不同的改进方式，但改动较大的部位都聚焦在第一级二极管中，因为第一级PIN管的耐受程度决定了整个限幅器的工作特性，这也是耐受提升设计都集中在第一级PIN管的原因，依靠第一级PIN管阵来应对大功率射频信号的输入。但是随着性能要求的不断提高，提升耐功率能力与插损值将成为相互制约的一段关系，受到的材料和器件结构限制也越来越严重。

实用新型内容

本实用新型提供一种双折线型限幅器，以解决现有的耐受程度低、插入损耗大的问题。

基于上述目的，本实用新型实施例提供了一种双折线型限幅器，包括：设置在微带电路板上的微带线、两级二极管对管以及射频扼流电感，所述微带线包括第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的输入端为所述限幅器的输入端，所述第一弯折部通过串联的第一级二极管对管和所述射频扼流电感与所述第二弯折部连接，所述第二弯折部通过第二级二极管对管连接所述限幅器的输出端。

可选的，所述微带线还包括第一段微带线，所述第一级二极管对管通过所述第一段微带线与所述射频扼流电感连接。

可选的，所述第一弯折部包括作为所述限幅器的输入端的输入微带线、与所述输入微带线垂直连接的第一垂直微带线以及与所述第一垂直微带线垂直连接的第一平行微带线，所述第一平行微带线与所述第一级二极管对管连接。

可选的，所述第一级二极管对管包括6个二极管，其中第一二极管的阴极与所述第一平行微带线连接，所述第一二极管的阳极与第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极接地；第四二极管的阳极与所述第一平行微带线连接，所述第四二极管的阴极与第五二极管的阳极连接，所述第五二极管的阴极与第六二极管的阳极连接，所述第六二极管的阴极接地。

可选的，所述第一级二极管对管包括的6个二极管为同一规格的二极管，其中二极管的长度为20um，宽度为100um。

可选的，所述双折线型限幅器还包括一电容，所述第二级二极管对管通过所述电容连接所述限幅器的输出端。

可选的，所述微带线还包括第二段微带线和第三段微带线，所述第二级二极管对管通过所述第二段微带线与所述电容连接，所述电容通过所述第三段微带线接所述双折线型限幅器的输出端。

可选的，所述第二弯折部包括与所述第二级二极管对管连接的第一微带线、与所述第一微带线垂直连接的第二垂直微带线以及与所述第二垂直微带线垂直连接的第二平行微带线，所述第二平行微带线与所述射频扼流电感连接。

可选的，所述第二级二极管对管包括第七二极管和第八二极管，所述第七二极管的阴极和所述第八二极管的阳极与所述第一微带线连接，所述第七二极管的阳极和所述第八二极管的阴极接地。

可选的，所述双折线型限幅器的芯片尺寸为1720um*927um。

从上面所述可以看出，本实用新型实施例提供的一种双折线型限幅器，双折线型限幅器包括：设置在微带电路板上的微带线、两级二极管对管以及射频扼流电感，所述微带线包括第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的输入端为所述限幅器的输入端，所述第一弯折部通过串联的第一级二极管对管和所述射频扼流电感与所述第二弯折部连接，所述第二弯折部通过第二级二极管对管连接所述限幅器的输出端，能够实现大信号下1-6GHz的限幅功能，耐受程度高、插入损耗小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中的双折线型限幅器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的双折线型限幅器的限幅电平仿真示意图；

图3为本实用新型实施例中的双折线型限幅器的回波损耗仿真示意图；

图4为本实用新型实施例中的双折线型限幅器的插入损耗仿真示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实用新型实施例提供了一种双折线型限幅器。如附图1所示，双折线型限幅器包括：设置在微带电路板上的微带线1、两级二极管对管2、3以及射频扼流电感L，所述微带线1包括第一弯折部10和第二弯折部11，所述第一弯折部10的输入端为所述限幅器的输入端，所述第一弯折部10通过串联的第一级二极管对管2和所述射频扼流电感L与所述第二弯折部11连接，所述第二弯折部11通过第二级二极管对管3连接所述限幅器的输出端。本实用新型实施例通过第一变折部10和第二弯折部11优化阻抗匹配，解决级联限幅器插入损耗大、结构复杂、体积大以及在较为严苛的环境中工作的技术问题，能够实现大信号下1-6GHz的限幅功能，耐受程度高、插入损耗小。

在本实用新型实施例中，微带线1还包括第一段微带线12，所述第一级二极管对管2 通过所述第一段微带线12与所述射频扼流电感L连接。所述第一弯折部10包括作为所述限幅器的输入端的输入微带线101、与所述输入微带线101垂直连接的第一垂直微带线102以及与所述第一垂直微带线102垂直连接的第一平行微带线103，所述第一平行微带线103与所述第一级二极管对管2连接。

第一级二极管对管2包括6个二极管，其中第一二极管D1的阴极与所述第一平行微带线103连接，所述第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极连接，所述第二二极管D2的阳极与第三二极管D3的阴极连接，所述第三二极管D3的阳极过孔接地GND；第四二极管D4的阳极与所述第一平行微带线103连接，所述第四二极管D4的阴极与第五二极管D5 的阳极连接，所述第五二极管D5的阴极与第六二极管D6的阳极连接，所述第六二极管D6 的阴极过孔接地GND。第一级二极管对管2包括的6个二极管为同一规格的二极管，其中第一级二极管对管2中的二极管的长度L1为20um，宽度H1为100um。

双折线型限幅器还包括一电容C，所述第二级二极管对管3通过所述电容C连接所述限幅器的输出端。微带线1还包括第二段微带线13和第三段微带线14，所述第二级二极管对管3通过所述第二段微带线13与所述电容C连接，所述电容C通过所述第三段微带线 14接所述双折线型限幅器的输出端OUT。

第二弯折部11包括与所述第二级二极管对管3连接的第一微带线113、与所述第一微带线113垂直连接的第二垂直微带线112以及与所述第二垂直微带线112垂直连接的第二平行微带线111，所述第二平行微带线111与所述射频扼流电感L连接。第二级二极管对管3包括第七二极管D7和第八二极管D8，所述第七二极管D7的阴极和所述第八二极管D8 的阳极与所述第一微带线113连接，所述第七二极管D7的阳极和所述第八二极管D8的阴极过孔接地GND。第七二极管D7和第八二极管D8为同一规格的二极管，长度L2约为10um，宽度H2约为20um。

在本实用新型实施例中，微带线1中各段微带线的长宽可以根据匹配要求进行设置，各段微带线的长度约为25±30um。第一垂直微带线102与第二垂直微带线112的长宽相同，优选为25*100。

第一弯折部10中的输入微带线101的宽度小于第一微带线113的宽度，第一平行微带线103的宽度小于第二平行微带线111的宽度。第一段微带线12与第一平行微带线103的长宽相同。输入微带线101优选为25*50um，第一平行微带线103和第一段微带线12优选为25*75um，第二平行微带线111优选为25*250um，第一微带线113优选为25*70um。

在本实用新型实施例中，第一级二极管对管2和第二级二极管对管3中的各二极管为 PIN二极管。PIN二极管是一种自导通的衰减器，其工作状态的通断受控于直流偏置的状态。利用射频电导调制原理，当大功率信号通过时，射频信号正向半周期内大量的微波电流引起部分载流子注入到接近的P+和N+的边界，当射频电压变为反向的时候，电子和空穴就会恢复到I区。在正向偏置的时候，可维持pin二极管导通状态，而反向偏置的时候，PIN 二极管所呈现的阻抗大小取决于直流偏置。在双折线型限幅器中使用PIN二极管，从而可以实现用小直流功率来控制PIN二极管的工作状态，进而可以实现限幅器的限幅作用。具体在小信号情况下，PIN二极管处于截止状态，此时双折线型限幅器插入损耗很小；当入射的微波功率较大时，PIN结导通，各PIN二极管由高阻抗向低阻抗转变，可以将高于门限的功率信号大部分反射，防止功率通过对后端电路产生损坏。

本实用新型实施例的双折线型限幅器的工作原理如下：对接收端的电磁波信号按照特定的功率进行划分，低于该功率值的信号可以以低插入损耗通过，而高于该功率值的信号则产生较大反射。该双折线型限幅器一般运用在组成调频调制的发射器中，保护其接收端，也可为电路提供尖峰保护，或者运用于现代设备电磁防护中等。

本实用新型实施例的双折线型限幅器的芯片尺寸为1720um*927um。本实用新型实施例的双折线型限幅器采用微带折线型加载多级联二极管来实现大信号下1-6GHz限幅的功能；可以在严苛环境情况下实现，耐受程度高、插入损耗小。对本实用新型实施例的双折线型限幅器进行仿真，得到的限幅电平、回波损耗、插入损耗分别如图2-图4所示。可以看出，本实用新型实施例的双折线型限幅器的插入损耗小于0.45dB，回波损耗小于-18dB，限幅电平14dBm，信号反射较强。

在本实用新型实施例中，PIN二极管的具体型号是可以更换的，得到的对应的双折线型限幅器的性能参数略有区别，PIN二极管的分布形式也有所不同，通过阻抗匹配，可以将二极管进行串联排布也可进行并联分布，亦或者使用功分器的结构进行限幅。

本实用新型实施例的双折线型限幅器包括：设置在微带电路板上的微带线、两级二极管对管以及射频扼流电感，所述微带线包括第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的输入端为所述限幅器的输入端，所述第一弯折部通过串联的第一级二极管对管和所述射频扼流电感与所述第二弯折部连接，所述第二弯折部通过第二级二极管对管连接所述限幅器的输出端，能够实现大信号下1-6GHz的限幅功能，耐受程度高、插入损耗小。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双折线型限幅器，其特征在于，所述双折线型限幅器包括：设置在微带电路板上的微带线、两级二极管对管以及射频扼流电感，所述微带线包括第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的输入端为所述限幅器的输入端，所述第一弯折部通过串联的第一级二极管对管和所述射频扼流电感与所述第二弯折部连接，所述第二弯折部通过第二级二极管对管连接所述限幅器的输出端。

2.如权利要求1所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述微带线还包括第一段微带线，所述第一级二极管对管通过所述第一段微带线与所述射频扼流电感连接。

3.如权利要求1所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述第一弯折部包括作为所述限幅器的输入端的输入微带线、与所述输入微带线垂直连接的第一垂直微带线以及与所述第一垂直微带线垂直连接的第一平行微带线，所述第一平行微带线与所述第一级二极管对管连接。

4.如权利要求3所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述第一级二极管对管包括6个二极管，其中第一二极管的阴极与所述第一平行微带线连接，所述第一二极管的阳极与第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极接地；第四二极管的阳极与所述第一平行微带线连接，所述第四二极管的阴极与第五二极管的阳极连接，所述第五二极管的阴极与第六二极管的阳极连接，所述第六二极管的阴极接地。

5.如权利要求4所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述第一级二极管对管包括的6个二极管为同一规格的二极管，其中二极管的长度为20um，宽度为100um。

6.如权利要求1所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述双折线型限幅器还包括一电容，所述第二级二极管对管通过所述电容连接所述限幅器的输出端。

7.如权利要求6所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述微带线还包括第二段微带线和第三段微带线，所述第二级二极管对管通过所述第二段微带线与所述电容连接，所述电容通过所述第三段微带线接所述双折线型限幅器的输出端。

8.如权利要求1所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述第二弯折部包括与所述第二级二极管对管连接的第一微带线、与所述第一微带线垂直连接的第二垂直微带线以及与所述第二垂直微带线垂直连接的第二平行微带线，所述第二平行微带线与所述射频扼流电感连接。

9.如权利要求8所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述第二级二极管对管包括第七二极管和第八二极管，所述第七二极管的阴极和所述第八二极管的阳极与所述第一微带线连接，所述第七二极管的阳极和所述第八二极管的阴极接地。

10.如权利要求1所述的双折线型限幅器，其特征在于，所述双折线型限幅器的芯片尺寸为1720um*927um。

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