一种基于变容二极管和PIN二极管的可调幅度均衡器

技术领域

本发明属于均衡器技术领域，具体涉及一种基于变容二极管和PIN二极管的可调幅度均衡器，特别适用于卫星通信链路的幅度均衡设备。

背景技术

信号在传输过程中，不同频率的信号分量会出现幅度的非一致性变化，称为幅度畸变。幅度畸变的曲线根据不同的信号链路可分为抛物线型、倒钟形、正斜率型和负斜率型四种。校正幅度畸变的方法一般是在信号畸变之前或之后经过一个均衡网络，该网络的幅频特性恰好与畸变信号的幅频特性相反，这样就可以校正信号的幅度畸变，该均衡网络就称为幅度均衡器。

幅度均衡器主要有集总参数型、同轴型、波导型和集成传输线型四种形式。集总参数型均衡器采用集总的电感、电容，对于C频段（2.0GHz～4.0GHz）等低频应用场合具有小尺寸的优势。

谐振单元是幅度均衡器最基本的组成部分。集总参数型均衡器的谐振单元为并联谐振电路，常规的并联谐振电路由固定电感和固定电容组成，技术已比较成熟。但对于卫星通信系统而言，其链路设备众多，信号畸变程度难以提前预计，待均衡曲线具有极大的不确定性，所以固定均衡器不能满足系统需求。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种基于变容二极管和PIN二极管的可调幅度均衡器，其具有宽频带、谐振点可调、均衡量正负可调的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于变容二极管和PIN二极管的可调幅度均衡器，包括主传输通道、PIN二极管驱动单元、第一谐振单元和第二谐振单元，主传输通道包括顺次连接的输入端口、第一隔直电容、第二隔直电容和输出端口，PIN二极管驱动单元、第一谐振单元、第二谐振单元的一端均连接在第一隔直电容和第二隔直电容之间；

所述PIN二极管驱动单元的另一端连接一直流控制端，PIN二极管驱动单元的主路上串联有一电感，该电感和与其连接的直流控制端之间通过一串联有电容的支路接地；

第一谐振单元和第二谐振单元的结构相同，两者的另一端均接地；在第一、第二谐振单元中，从连接主传输通道的一端至接地端，顺次串联有PIN二极管、电容和LC振荡电路，其中，电容与PIN二极管的负极连接；PIN二极管的负极还连接有PIN二极管偏置电路，所述PIN二极管偏置电路上串联有一电感，且末端接地；

LC振荡电路中的电容与接地端之间串联有变容二极管，所述变容二极管的负极与LC振荡电路中的电容连接，且两者之间连接有变容二极管偏置电路；第一、第二谐振单元中变容二极管偏置电路的末端分别与一直流控制端相连，变容二极管偏置电路上串联有一电感，该电感和与其连接的直流控制端之间通过一串联有电容的支路接地。

进一步的，所述PIN二极管为管芯形式，其结电容为C

进一步的，所述变容二极管为封装形式，1V电压下的电容为C

进一步的，各电感均为由线径0.12mm的漆包线绕制而成的空心线圈，线圈直径为0.7mm，线圈圈数为5圈。

进一步的，还包括承载各电路元件的介质板，所述介质板的介电常数为3.48，厚度为0.508mm。

本发明相对于现有技术而言所产生的有益效果在于：

1、本发明幅度均衡器可集成多个微带枝节线谐振单元，增大了均衡的动态范围。

2、本发明中的谐振单元数量为2，且均为并联谐振电路。

3、本发明中的并联谐振电路采用变容二极管来代替固定电容器，变容二极管在不同反向偏压的情况下，呈现出不同的电容值，进而实现谐振频率的动态可调。

4、本发明幅度均衡器采用PIN二极管代替固定均衡器中的电阻，PIN二极管在不同的导通电流情况下，呈现出不同的内阻值，用其替代固定均衡器中的电阻，则均衡器可以实现均衡幅度的动态可调。

附图说明

图1为本发明幅度均衡器的电路原理图；

图2为本发明幅度均衡器在均衡状态下的射频等效电路；

图3为本发明幅度均衡器在非均衡状态下的射频等效电路；

图4为本发明幅度均衡器在不同均衡值状态下的S参数仿真结果图；

图5为本发明幅度均衡器在不同谐振频率状态下的S参数仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种基于变容二极管和PIN二极管的可调幅度均衡器，其包括输入端口、主传输通道、PIN二极管驱动单元、第一谐振单元、第二谐振单元和输出端口；输入端口J

主传输通道中，隔直电容C1的一端和输入端口J

PIN二极管驱动单元的另一端与直流控制端E

第一谐振单元的另一端接地。第一谐振单元中，PIN二极管D2的正极与第一谐振单元的一端相连，PIN二极管D2的负极与并联电感L4、串联电容C5的一端相连，并联电感L4的另一端接地，串联电容C5的另一端与电容C3、电感L2的一端相连，电感L2的另一端接地，电容C3的另一端与变容二极管D1及其偏置电路相连，变容二极管D1偏置电路的另一端与直流控制端E

第二谐振单元的另一端接地。第二谐振单元中，PIN二极管D3的正极与第二谐振单元的一端相连，PIN二极管D3的负极与并联电感L5、串联电容C6的一端相连，并联电感L5的另一端接地，串联电容C6的另一端与电容C7、电感L6的一端相连，电感L6的另一端接地，电容C7的另一端与变容二极管D4及其偏置电路相连，变容二极管D4偏置电路的另一端与直流控制端E

该幅度均衡器中，主传输通道作为信号传输通道，起到信号传输和阻隔直流的作用；PIN二极管驱动单元为谐振单元中的PIN二极管提供直流偏置，其通过扼流电感与主传输通道相连；谐振单元包括PIN二极管，变容二极管偏置电路和并联谐振电路，其通过二极管正极的键合金丝与主传输通道相连。

该幅度均衡器的具体参数如下：

PIN二极管为管芯形式，其参数为C

上述电路元件均承载在介质板上，该介质板的介电常数为3.48，厚度为0.508mm。

本幅度均衡器的工作原理为：

1.本幅度均衡器采用两级谐振单元级联的方式实现了宽带幅度均衡器，对应于均衡器而言，谐振点处为传输峰值，调整谐振点位置可调整均衡器幅频曲线。

2.本幅度均衡器中两个PIN二极管D1~D2相对设置在主传输线的两侧，两个PIN二极管的正极分别通过金丝与主传输线相连，负极分别与两个并联谐振电路相连。均衡态下，PIN二极管等效为电阻，不同阻值对应不同的均衡值，具体数值由压控电流值决定，压控电流小时，等效电阻值大，此时均衡值较小；压控电流大时，等效电阻值小，此时均衡值较大；非均衡态下，PIN二极管等效为容值很小的电容，相当于断路。幅度均衡器在均衡态和非均衡态下的射频等效电路如图2和图3所示，变容二极管等效电容C

3.本幅度均衡器在均衡态下，合理的设置变容二极管D1和D4的偏置电压E

总之，本发明幅度均衡器的工作频率范围可覆盖2.0GHz～4.0GHz，均衡幅度可覆盖-17dB～+11dB，相对于现有技术来说，具有宽频带、谐振点可调、均衡量正负可调的优点，具有广阔的应用前景，是对现有技术的一种重要改进。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。