[其他]快速轉換RF網路電感器

在審

• 申請號: 101987000007472
• 申請日: 1987-12-16
• 公開（公告）號: CN1004743B
• 公開（公告）日: 1989-07-05
• 發明（設計）人: C·達爾·尼斯特勒羅德
• 申請（專利權）人: 休斯航空公司
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 范本國

本發明為快速轉換ＲＦ網絡的可調電感器，包括多個串聯電感器轉換電路，該電路有一個接至分立電感器和ＲＩＮ結二極管的輸入端及一個交替地接到并聯的分立電感器和該二極管的輸出端。該二極管工作于正偏壓時斷開分立電感器，或工作于負偏壓時接通它。該二極管由ＭＯＳＦＥＴ開關提供正或負偏壓，每個開關有一附加電容器對ＰＩＮ結二極管提供負偏壓。ＭＯＳＦＥＴ開關受邏輯信號控制，故能用計算機控制快速轉換。控制信號與ＭＯＳＦＥＴ開關用光耦合。

本發明涉及到RF（無線電頻率）網絡，更具體地說涉及到具有選擇轉換的可調電感器的RF網絡。

在許多RF網絡應用中采用發射源信號來電氣激勵一支天線，以播放無線電磁波，就如同接收無線電傳輸信號的RF接收電路一樣，發送RF網絡通?？梢栽谝欢l率范圍內轉換到指定的發射頻率。但是，這種RF發射器在運行期間需要有工作于各種不同頻率的RF信號源。因此，象這樣的網絡就需要有可調的部件。例如，與RF網絡配接的天線就需要用外部電子電路進行電器控制的可調電子感器。在這種情況中，發射天線通過具有可選擇諧振阻抗以匹配頻率的轉換RF網絡來與該RF信號源耦合。當該操作信號源的頻率變化時，轉換電路的諧振頻率也應作相應的改變，以獲得和在信號源與發射天線之間的最大傳輸能量和最佳阻抗匹配。一般來說，這種轉換RF匹配網絡需在信號源和天線之間保持50歐阻抗匹配，才能在所選的頻率范圍內將有效能量傳輸到天線。

為了能實現快速電子選擇和改變發射或接收頻率，諸如用電感器或電容器構成的轉換部件的數值必須具有適當的快速變化能力。這些數值的改變通常是靠外部電子控制線路來實現。因此，轉換部件應當具有在高速下轉接的可調數值以及受外部電子控制信號進行選擇的能力。

一個典型的可調轉換網絡的實施例包括有多個電感值固定的分立電感器串聯相接。每個電感器具有一個相應的并聯短路開關，它可以打開或關合以使串聯相接的各分立的固定值電感器能分別被接通或斷開。接入的這些電感器數值（即相應的短路開關處于開路）加起來而構成總電感值。當全部電感器都接入時（即每個電感器自身的開關處在開路位置）合成最大電感值。當無任一電感器被接入時（即各電感器自身開關都處于閉合位置將電感器短接），就得到足可忽略的最小電感值。

這些開關必須具有適當的轉換速度，以便能快速選擇各種工作頻率，特別是對計算機的控制頻率“跳躍”的應用，某些類型有機械開關，例如簧片開關和真空開關，雖然有相當高速的轉換能力，但是大多數這類開關隨著它們的“打開”狀態伴有相當大的寄生電容。這類寄生電容會使上述的有串接電感器的網絡失諧。因此，可采用一個固態開關與該機械開關串聯相接，以阻止寄生電容與各個電感器起反應。

現有的機械開關存在的其它問題包括：它們無能承受相對高的RF功率電平，也無能在此電平下具有相當快速的轉換時間。在建立開關轉換的穩定時間（settling time）方面也有問題，在一項發射操作中，當轉換時為了避免發弧和產生偽信號，一般關斷發射器。當將發射器關斷后再接通時所需的時間（也即該機械開關的轉換加上穩定時間）累加起來，則與固態開關相比較就會發現這是一種低效轉換裝置，但在某些應用中，仍希望用機械開關。

固態開關已用于將各個電感器接入電路或從電路上斷開的轉換中，這種用于可選地接入或斷開電感器的固態開關的優點是，具有較低的短路接通電阻和較低的斷開電路電容，所以不會影響轉換RF網絡的諧振頻率。PIN結（正極一本征負極結）二極管能滿足這些要求。PIN結二極管已在可調轉換電感器匹配網絡中用來轉接電感器。眾所周知，在串接有電感器的電路中相應并聯著PIN結二極管對于UHF（超高頻）和VHF（甚高頻）的傳輸十分適用，因為PIN二極管的導通時間長。在高壓RF信號通過各電感器傳導期間，PIN結二極管基于該器件內的少數載流子而顯示長導通持續時間，而且甚至在RF信號電壓波動很大的期間仍保持導通，從而使電感器短路。