自适应阻抗匹配电路.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010243858.2

申请日:

2010.08.04

公开号:

CN102347745A

公开日:

2012.02.08

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):H03H 7/40申请公布日:20120208|||实质审查的生效IPC(主分类):H03H 7/40申请日:20100804|||公开

IPC分类号:

H03H7/40

主分类号:

H03H7/40

申请人:

国基电子(上海)有限公司; 鸿海精密工业股份有限公司

发明人:

赵登; 陈陶陶

地址:

201613 上海市松江区松江出口加工区南乐路1925号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种用于微波电路中的自适应阻抗匹配电路,其包括一输入端、一输出端、一可变阻抗电路、第一、第二定向耦合器、减法单元和调节单元。可变阻抗电路连接于输入端和输出端之间,所述可变阻抗电路包括一可变电容。第一定向耦合器用于测量输入端的输入功率。第二定向耦合器用于测量输出端的输出功率。减法单元用于计算输入功率和输出功率的差值。调节单元用于根据差值调节可变电容的偏置电压,从而改变可变阻抗电路的阻抗值以实现适时阻抗匹配。在负载变化引起输出功率变动时,可根据输入端和输出端的功率差值自动调节可变阻抗电路的阻抗,从而实现负载与前级电路的适时阻抗匹配。

权利要求书

1: 一种自适应阻抗匹配电路, 其包括 一输入端 ; 一输出端 ; 一连接于该输入端和该输出端之间的可变阻抗电路, 该可变阻抗电路包括一可变电 容; 一连接于该可变阻抗电路与该输入端之间的第一定向耦合器, 用于测量该输入端的输 入功率 ; 一连接于该可变阻抗电路与该输出端之间的第二定向耦合器, 用于测量该输出端的输 出功率 ; 一连接于该第一定向耦合器和该第二定向耦合器之间的减法单元, 用于计算该输入功 率和该输出功率的差值 ; 及 一连接于该减法单元和该可变阻抗电路之间的调节单元, 用于根据该差值调节该可变 电容的偏置电压, 从而改变该可变阻抗电路的阻抗值以实现适时阻抗匹配。
2: 如权利要求 1 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 该第一定向耦合器和该第 二定向耦合器测得的功率以交流信号表示, 该自适应阻抗匹配电路还包括连接于该第一定 向耦合器和该减法单元之间的第一交 / 直流转换模块和连接于该第二定向耦合器和该减 法单元之间的第二交 / 直流转换模块, 用于分别将该第一定向耦合器和该第二定向耦合器 测得的交流信号转换为直流信号。
3: 如权利要求 2 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 还包括连接于该第一交 / 直流转换模块和该减法单元之间的第一放大器, 及连接于该第二交 / 直流转换模块和该减 法单元之间的第二放大器, 用于分别将该第一定向耦合器和该第二定向耦合器测得的功率 信号放大并将放大后的信号输出到该减法单元。
4: 如权利要求 1 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 还包括一连接到该调节单 元的电源, 用于为调节单元提供电源。
5: 如权利要求 1 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 该可变阻抗电路还包括第 一固定电容和第二固定电容, 该第一固定电容一端与该输入端连接, 该第二固定电容一端 与该输出端连接, 该第一固定电容和该第二固定电容的另一端彼此互联。
6: 如权利要求 5 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 该可变电容一端接地, 另一 端连接到该第一固定电容和该第二固定电容之间并进一步连接到该调节单元。
7: 如权利要求 6 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 该可变阻抗电路还包括一 电阻, 该可变电容通过该电阻连接到该调节单元。
8: 如权利要求 5 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 该可变阻抗电路还包括一 电感, 该第二固定电容通过该电感连接到该输出端。
9: 如权利要求 1 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 该可变电容的电容值范围 为 5.8 微法 (uF) ~ 0.37 微法 (uF)。
10: 如权利要求 1 所述的自适应阻抗匹配电路, 其特征在于 : 该可变阻抗电路的阻抗值 范围为 (0.1-j2.9) ~ (34.1-j33.7) 欧姆 (ohm)。

说明书


自适应阻抗匹配电路

    【技术领域】
     本发明涉及一种微波电路, 特别涉及一种自适应阻抗匹配电路。背景技术 微波电路中负载的阻抗必须和前级电路的阻抗匹配以使得微波电路的性能达到 最优, 为此, 微波电路中都设计有阻抗匹配电路。现有的阻抗匹配电路的阻抗值是固定的, 然而, 对于功能越来越丰富的微波产品, 其负载在使用过程中会在一定范围内变动, 这样就 会造成阻抗匹配电路的失配, 从而影响微波电路的性能。
     发明内容
     有鉴于此, 有必要提供一种自适应阻抗匹配电路, 其可以根据负载的变动自动调 整其阻抗以实现适时阻抗匹配。
     一种自适应阻抗匹配电路, 其包括一输入端、 一输出端、 一可变阻抗电路、 第一、 第 二定向耦合器、 减法单元和调节单元。 可变阻抗电路连接于该输入端和该输出端之间, 所述 可变阻抗电路包括一可变电容。第一定向耦合器连接于该可变阻抗电路与该输入端之间, 用于测量该输入端的输入功率。第二定向耦合器连接于该可变阻抗电路与该输出端之间, 用于测量该输出端的输出功率。 减法单元连接于该第一定向耦合器和该第二定向耦合器之 间, 用于计算该输入功率和该输出功率的差值。调节单元连接于该减法单元和该可变阻抗 电路之间, 用于根据该差值调节该可变电容的偏置电压, 从而改变该可变阻抗电路的阻抗 值以实现适时阻抗匹配。
     在由于负载变化引起输出功率变动时, 本发明可根据输入端和输出端的功率差值 自动调节可变阻抗电路的阻抗, 从而实现负载与前级电路的适时阻抗匹配。 附图说明
     图 1 为本发明实施方式的自适应阻抗匹配电路的电路模块图。 图 2 为图 1 中的自适应阻抗电路的可变阻抗电路的电路图。 主要元件符号说明 前级电路 10 自适应阻抗匹配电路 20 输入端 21 定向耦合器 22、 24 可变阻抗电路 23 输入端 231 固定电容 232、 233 电感元件 234 输出端 235接地端 可变电容 电阻 调节端 输出端 AC/DC( 交 / 直流 ) 转换模块 调节单元 电源 放大器 减法单元 负载 功率 差值236 237 238 239 25 26、 28 27 271 29、 31 30 40 P1、 P2 S具体实施方式 下面将结合附图, 对本发明作进一步的详细说明。
     请参图 1、 图 2, 本发明实施方式提供的一种自适应阻抗匹配电路 20。该自适应阻 抗匹配电路 20 包括一输入端 21 和一输出端 25, 所述输入端 21 耦合至一前级电路 10, 所述 输出端 25 耦合至一负载 40, 该负载 40 的阻抗会在使用过程中在一定范围内变动。
     该自适应阻抗匹配电路 20 包括可变阻抗电路 23、 定向耦合器 22、 24、 AC/DC( 交 / 直流 ) 转换模块 26、 28、 放大器 29、 31、 减法单元 30、 调节单元 27、 和电源 271。定向耦合器 22 的输入端连接到自适应阻抗匹配电路 20 的输入端 21, 定向耦合器 22 的输出端连接可变 阻抗电路 23 的输入端 231, 定向耦合器 23 的输入端连接可变阻抗电路 23 的输出端 235, 定 向耦合器 23 的输出端连接该输出端 25。定向耦合器 22 的耦合端连接 AC/DC 转换模块 26 的输入端, AC/DC 转换模块 26 的输出端连接放大器 29 的输入端, 放大器 29 的输出端连接 减法单元 30 的一输入端 ; 定向耦合器 24 的耦合端连接 AC/DC 转换模块 28 的输入端, AC/DC 转换模块 28 的输出端连接放大器 31 的输入端, 放大器 31 的输出端连接减法单元 30 的另 一输入端。减法单元 30 的输出端连接到调节单元 27 的输入端, 调节单元 27 的输出端连接 到可变阻抗电路 23 的调节端 239。电源 271 与调节单元 27 相连接以提供电源给调节单元 27。
     定向耦合器 22 用于测量阻抗匹配电路 20 输入端 21 的功率 P1, 即前级电路 10 的 输出功率。在本实施方式中, 功率的大小以交流电流值表示。功率信号 P1 通过 AC/DC 转换 模块 26 转换成直流信号, 经过放大器 29 放大后输入到减法单元 30。 当然, 在其他实施方式 中, 也可用其他电信号表征该功率 P1, 例如电压。
     定向耦合器 24 用于测量阻抗匹配电路 20 的输出端 25 的功率 P2, 即施加到负载 40 上的功率。功率信号 P2 通过 AC/DC 转换模块 28 转换成直流信号, 经过放大器 31 放大后 输入到减法单元 30。
     减法单元 30 用于计算出功率 P1 和 P2 的差值 S, 并将该差值 S 输出到调节单元 27。 调节单元 27 用于根据该差值 S 调节可变阻抗电路 23 的阻抗值, 直至 P1 和 P2 相等。在本
     实施方式中, 电源 271 为调节单元 27 提供调节所需的电压, 调节单元 27 通过调节施加到可 变阻抗电路 23 上的偏置电压, 来改变可变阻抗电路 23 的阻抗值。
     上述定向耦合器、 AC/DC 转换模块、 放大器、 减法单元、 调节单元是本领域人员所熟 知的, 在此对上述部件的具体结构不做介绍。
     可变阻抗电路 23 包括固定电容 232、 233、 电感元件 234、 可变电容 237、 和电阻 238。电感元件 234 一端连接到可变阻抗电路 23 的输出端 235, 另一端连接到固定电容 233 的一端。固定电容 232 的一端连接到可变阻抗电路 23 的输入端 231。固定电容 232、 233 的 另一端彼此相连。可变电容 237 一端连接于固定电容 232、 233 之间, 另一端和接地端 236 相连。电阻 238 一端连接于固定电容 232、 233 之间, 另一端连接到可变阻抗电路 23 的调节 端 239。
     电感元件 234 和可变电容 237 用于组成一 LC 电路, 施加偏置电压改变电容 237 的 电容值, 就可改变上述 LC 电路的阻抗。电阻 238 用于接收从调节单元 27 施加的电压并将 该电压施加给可变电容 237。 固定电容 232、 233 用于隔绝电路中的直流分量, 以保证其不会 被施加到负载 40 上。
     电容、 电感、 电阻具体的值可根据实际情况确定, 例如, 当负载 40 的阻值设计为 50 欧姆 (ohm) 时, 电感元件 234 的电感值可设计为 469 微亨利 (uH), 可变电容 237 的电容值范 围可设计为 5.8 微法 (uF) ~ 0.37 微法 (uF), 相应的, 施加到可变电容 237 上的偏置电压范 围为 0 ~ 40 伏特 (V) 直流电 (DC), 电阻 238 的阻值为 0 欧姆 (ohm), 固定电容 232、 233 的电 容分别为 50 皮法 (pF)。此时阻抗匹配电路 20 的阻抗范围为 (0.1-j2.9) ~ (34.1-j33.7) 欧姆 (ohm)。
     另外, 本领域技术人员可在本发明精神内做其它变化, 但是, 凡依据本发明精神实 质所做的变化, 都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

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1、10申请公布号CN102347745A43申请公布日20120208CN102347745ACN102347745A21申请号201010243858222申请日20100804H03H7/4020060171申请人国基电子(上海)有限公司地址201613上海市松江区松江出口加工区南乐路1925号申请人鸿海精密工业股份有限公司72发明人赵登陈陶陶54发明名称自适应阻抗匹配电路57摘要一种用于微波电路中的自适应阻抗匹配电路,其包括一输入端、一输出端、一可变阻抗电路、第一、第二定向耦合器、减法单元和调节单元。可变阻抗电路连接于输入端和输出端之间,所述可变阻抗电路包括一可变电容。第一定向耦合器用于测。

2、量输入端的输入功率。第二定向耦合器用于测量输出端的输出功率。减法单元用于计算输入功率和输出功率的差值。调节单元用于根据差值调节可变电容的偏置电压,从而改变可变阻抗电路的阻抗值以实现适时阻抗匹配。在负载变化引起输出功率变动时,可根据输入端和输出端的功率差值自动调节可变阻抗电路的阻抗,从而实现负载与前级电路的适时阻抗匹配。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102347764A1/1页21一种自适应阻抗匹配电路,其包括一输入端;一输出端;一连接于该输入端和该输出端之间的可变阻抗电路,该可变阻抗电路包括一可变电容;一连接于该可变阻抗电路与。

3、该输入端之间的第一定向耦合器,用于测量该输入端的输入功率;一连接于该可变阻抗电路与该输出端之间的第二定向耦合器,用于测量该输出端的输出功率;一连接于该第一定向耦合器和该第二定向耦合器之间的减法单元,用于计算该输入功率和该输出功率的差值;及一连接于该减法单元和该可变阻抗电路之间的调节单元,用于根据该差值调节该可变电容的偏置电压,从而改变该可变阻抗电路的阻抗值以实现适时阻抗匹配。2如权利要求1所述的自适应阻抗匹配电路,其特征在于该第一定向耦合器和该第二定向耦合器测得的功率以交流信号表示,该自适应阻抗匹配电路还包括连接于该第一定向耦合器和该减法单元之间的第一交/直流转换模块和连接于该第二定向耦合器和。

4、该减法单元之间的第二交/直流转换模块,用于分别将该第一定向耦合器和该第二定向耦合器测得的交流信号转换为直流信号。3如权利要求2所述的自适应阻抗匹配电路,其特征在于还包括连接于该第一交/直流转换模块和该减法单元之间的第一放大器,及连接于该第二交/直流转换模块和该减法单元之间的第二放大器,用于分别将该第一定向耦合器和该第二定向耦合器测得的功率信号放大并将放大后的信号输出到该减法单元。4如权利要求1所述的自适应阻抗匹配电路,其特征在于还包括一连接到该调节单元的电源,用于为调节单元提供电源。5如权利要求1所述的自适应阻抗匹配电路,其特征在于该可变阻抗电路还包括第一固定电容和第二固定电容,该第一固定电容。

5、一端与该输入端连接,该第二固定电容一端与该输出端连接,该第一固定电容和该第二固定电容的另一端彼此互联。6如权利要求5所述的自适应阻抗匹配电路,其特征在于该可变电容一端接地,另一端连接到该第一固定电容和该第二固定电容之间并进一步连接到该调节单元。7如权利要求6所述的自适应阻抗匹配电路,其特征在于该可变阻抗电路还包括一电阻,该可变电容通过该电阻连接到该调节单元。8如权利要求5所述的自适应阻抗匹配电路,其特征在于该可变阻抗电路还包括一电感,该第二固定电容通过该电感连接到该输出端。9如权利要求1所述的自适应阻抗匹配电路,其特征在于该可变电容的电容值范围为58微法UF037微法UF。10如权利要求1所述。

6、的自适应阻抗匹配电路,其特征在于该可变阻抗电路的阻抗值范围为01J29341J337欧姆OHM。权利要求书CN102347745ACN102347764A1/3页3自适应阻抗匹配电路技术领域0001本发明涉及一种微波电路,特别涉及一种自适应阻抗匹配电路。背景技术0002微波电路中负载的阻抗必须和前级电路的阻抗匹配以使得微波电路的性能达到最优,为此,微波电路中都设计有阻抗匹配电路。现有的阻抗匹配电路的阻抗值是固定的,然而,对于功能越来越丰富的微波产品,其负载在使用过程中会在一定范围内变动,这样就会造成阻抗匹配电路的失配,从而影响微波电路的性能。发明内容0003有鉴于此,有必要提供一种自适应阻抗匹。

7、配电路,其可以根据负载的变动自动调整其阻抗以实现适时阻抗匹配。0004一种自适应阻抗匹配电路,其包括一输入端、一输出端、一可变阻抗电路、第一、第二定向耦合器、减法单元和调节单元。可变阻抗电路连接于该输入端和该输出端之间,所述可变阻抗电路包括一可变电容。第一定向耦合器连接于该可变阻抗电路与该输入端之间,用于测量该输入端的输入功率。第二定向耦合器连接于该可变阻抗电路与该输出端之间,用于测量该输出端的输出功率。减法单元连接于该第一定向耦合器和该第二定向耦合器之间,用于计算该输入功率和该输出功率的差值。调节单元连接于该减法单元和该可变阻抗电路之间,用于根据该差值调节该可变电容的偏置电压,从而改变该可变。

8、阻抗电路的阻抗值以实现适时阻抗匹配。0005在由于负载变化引起输出功率变动时,本发明可根据输入端和输出端的功率差值自动调节可变阻抗电路的阻抗,从而实现负载与前级电路的适时阻抗匹配。附图说明0006图1为本发明实施方式的自适应阻抗匹配电路的电路模块图。0007图2为图1中的自适应阻抗电路的可变阻抗电路的电路图。0008主要元件符号说明0009前级电路100010自适应阻抗匹配电路200011输入端210012定向耦合器22、240013可变阻抗电路230014输入端2310015固定电容232、2330016电感元件2340017输出端235说明书CN102347745ACN102347764A。

9、2/3页40018接地端2360019可变电容2370020电阻2380021调节端2390022输出端250023AC/DC交/直流转换模块26、280024调节单元270025电源2710026放大器29、310027减法单元300028负载400029功率P1、P20030差值S具体实施方式0031下面将结合附图,对本发明作进一步的详细说明。0032请参图1、图2,本发明实施方式提供的一种自适应阻抗匹配电路20。该自适应阻抗匹配电路20包括一输入端21和一输出端25,所述输入端21耦合至一前级电路10,所述输出端25耦合至一负载40,该负载40的阻抗会在使用过程中在一定范围内变动。003。

10、3该自适应阻抗匹配电路20包括可变阻抗电路23、定向耦合器22、24、AC/DC交/直流转换模块26、28、放大器29、31、减法单元30、调节单元27、和电源271。定向耦合器22的输入端连接到自适应阻抗匹配电路20的输入端21,定向耦合器22的输出端连接可变阻抗电路23的输入端231,定向耦合器23的输入端连接可变阻抗电路23的输出端235,定向耦合器23的输出端连接该输出端25。定向耦合器22的耦合端连接AC/DC转换模块26的输入端,AC/DC转换模块26的输出端连接放大器29的输入端,放大器29的输出端连接减法单元30的一输入端;定向耦合器24的耦合端连接AC/DC转换模块28的输入。

11、端,AC/DC转换模块28的输出端连接放大器31的输入端,放大器31的输出端连接减法单元30的另一输入端。减法单元30的输出端连接到调节单元27的输入端,调节单元27的输出端连接到可变阻抗电路23的调节端239。电源271与调节单元27相连接以提供电源给调节单元27。0034定向耦合器22用于测量阻抗匹配电路20输入端21的功率P1,即前级电路10的输出功率。在本实施方式中,功率的大小以交流电流值表示。功率信号P1通过AC/DC转换模块26转换成直流信号,经过放大器29放大后输入到减法单元30。当然,在其他实施方式中,也可用其他电信号表征该功率P1,例如电压。0035定向耦合器24用于测量阻抗。

12、匹配电路20的输出端25的功率P2,即施加到负载40上的功率。功率信号P2通过AC/DC转换模块28转换成直流信号,经过放大器31放大后输入到减法单元30。0036减法单元30用于计算出功率P1和P2的差值S,并将该差值S输出到调节单元27。调节单元27用于根据该差值S调节可变阻抗电路23的阻抗值,直至P1和P2相等。在本说明书CN102347745ACN102347764A3/3页5实施方式中,电源271为调节单元27提供调节所需的电压,调节单元27通过调节施加到可变阻抗电路23上的偏置电压,来改变可变阻抗电路23的阻抗值。0037上述定向耦合器、AC/DC转换模块、放大器、减法单元、调节单。

13、元是本领域人员所熟知的,在此对上述部件的具体结构不做介绍。0038可变阻抗电路23包括固定电容232、233、电感元件234、可变电容237、和电阻238。电感元件234一端连接到可变阻抗电路23的输出端235,另一端连接到固定电容233的一端。固定电容232的一端连接到可变阻抗电路23的输入端231。固定电容232、233的另一端彼此相连。可变电容237一端连接于固定电容232、233之间,另一端和接地端236相连。电阻238一端连接于固定电容232、233之间,另一端连接到可变阻抗电路23的调节端239。0039电感元件234和可变电容237用于组成一LC电路,施加偏置电压改变电容237的。

14、电容值,就可改变上述LC电路的阻抗。电阻238用于接收从调节单元27施加的电压并将该电压施加给可变电容237。固定电容232、233用于隔绝电路中的直流分量,以保证其不会被施加到负载40上。0040电容、电感、电阻具体的值可根据实际情况确定,例如,当负载40的阻值设计为50欧姆OHM时,电感元件234的电感值可设计为469微亨利UH,可变电容237的电容值范围可设计为58微法UF037微法UF,相应的,施加到可变电容237上的偏置电压范围为040伏特V直流电DC,电阻238的阻值为0欧姆OHM,固定电容232、233的电容分别为50皮法PF。此时阻抗匹配电路20的阻抗范围为01J29341J337欧姆OHM。0041另外,本领域技术人员可在本发明精神内做其它变化,但是,凡依据本发明精神实质所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。说明书CN102347745ACN102347764A1/2页6图1说明书附图CN102347745ACN102347764A2/2页7图2说明书附图CN102347745A。

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