阅读说明：本技术 一种高频驱动系统 (High-frequency driving system ) 是由 邓端崇 王苗 阴波波 赫笑然 谭楚斌 许啟健 高云峰 于 2019-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高频驱动系统,包括电源模块电路、晶体振荡器发生电路、调制信号整形电路、调制信号上升沿调节电路及后级放大电路；电源模块电路,为调制信号整形电路及晶体振荡器发生电路提供电源；晶体振荡器发生电路,提供高精度的高频信号；调制信号整形电路,将初始调制信号转换成规则的调制信号；调制信号上升沿调节电路,接收所述调制信号整形电路的信号,并输出上升沿调节后的信号；后级放大电路,接收来自所述晶体振荡器发生电路的高频信号和调制信号上升沿调节电路的调制信号,输出放大后的射频信号。本发明提供了一种由分立元件组成,输出功率可调,成本较低,容易实现,占用电路板面积小的高频驱动系统。(The invention provides a high-frequency driving system, which comprises a power module circuit, a crystal oscillator generating circuit, a modulation signal shaping circuit, a modulation signal rising edge adjusting circuit and a post-stage amplifying circuit, wherein the modulation signal shaping circuit is connected with the modulation signal rising edge adjusting circuit; the power module circuit is used for providing power for the modulation signal shaping circuit and the crystal oscillator generating circuit; a crystal oscillator generating circuit for providing a high-precision high-frequency signal; a modulation signal shaping circuit for converting the initial modulation signal into a regular modulation signal; the modulation signal rising edge adjusting circuit receives the signal of the modulation signal shaping circuit and outputs a signal with the adjusted rising edge; and the post-stage amplifying circuit receives the high-frequency signal from the crystal oscillator generating circuit and the modulation signal of the modulation signal rising edge adjusting circuit and outputs an amplified radio-frequency signal. The invention provides a high-frequency driving system which is composed of discrete components, has adjustable output power, lower cost, easy realization and small occupied circuit board area.)

一种高频驱动系统

技术领域

本发明涉及高频信号放大电路领域，尤其是指一种高频驱动系统。

背景技术

传统的高频放大系统主要由小信号发生器、滤波器、耦合器及功率集成模块组成。在面积一定的情况下，无法将每一部分元件做的足够好，功能要求越多，其性能就无法发挥至最大，现有产品多存在占用电路板面积较大的情况。所以在高性能场合，通常会有专用集成芯片。但即使这样集成芯片还无法完全取代分立器件，在高频以及超大功率电路应用中，集成电路很难达到要求。分立器件只单独考虑自身的性能，单个元器件少了很多限制，单个元件的性能可以做得非常好。因为不像集成电路那样都集成在芯片中无法改变，因此分立器件的使用更加灵活。通常在性能要求比较特殊的情况下，分立器件大行其道。特别是高功率场合，集成电路无法发挥效用时，分立器件的应用相当活跃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供由分立元件组成的高频放大系统，特别是一种高频驱动系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种高频驱动系统，包括：

电源模块电路，为调制信号整形电路及晶体振荡器发生电路提供电源；

晶体振荡器发生电路，提供高精度的高频信号；

调制信号整形电路，将初始调制信号转换成规则的调制信号；

调制信号上升沿调节电路，接收调制信号整形电路的信号，并输出上升沿调节后的信号；

后级放大电路，接收来自晶体振荡器发生电路的高频信号和调制信号上升沿调节电路的调制信号，输出放大后的射频信号；

所述电源模块电路连接所述晶体振荡器发生电路，所述电源模块电路连接所述调制信号整形电路，所述调制信号整形电路连接所述调制信号上升沿调节电路，所述晶体振荡器发生电路与所述调制信号上升沿调节电路共同连接所述后级放大电路。

进一步地，所述电源模块电路包括稳压源、第四电容、第五电容、第六电容及第七电容，所述稳压源的电压输入端连接外部电源，所述稳压源的电压输入端通过第四电容、第五电容分别接地，所述稳压源的电压输出端通过第六电容、第七电容分别接地，所述稳压源接地端接地。

进一步地，所述第四电容及所述第六电容均为电解电容。

进一步地，所述稳压源包括LM7805稳压芯片。

进一步地，所述电源模块电路还包括电源指示电路，所述电源指示电路包括LED灯及第六电阻，所述电源模块电路电压输出端连接所述LED灯阳极，所述LED灯的阴极通过所述第六电阻接地。

进一步地，所述晶体振荡器发生电路包括晶振、第十四电容、第十五电容及第四可变电阻，所述晶振的电压输入端连接所述电源模块电路的电压输出端，所述晶振的电压输入端通过第十五电容接地，所述晶振接地端接地，所述晶振的高频信号输出端与第四可变电阻连接，所述第四可变电阻通过所述第十四电容连接外部电路。

进一步地，所述晶振为100MHZ有源晶振。

进一步地，所述调制信号整形电路包括非门芯片、第五电阻、第十一电容、第十二电容及第十三电容，所述非门芯片的信号输入端通过第五电阻接地，所述非门芯片的信号输入端通过第十一电容接地，所述非门芯片电压输入端通过第十二电容和第十三电容分别接地，所述非门芯片电压接入端连接所述电源模块电路的电压输出端，所述非门芯片信号输出端连接外部电路。

进一步地，所述非门芯片的型号为74LS14。

进一步地，所述调制信号上升沿调节电路包括第二MOS管、第二可变电阻、第三电阻、第四电阻、第八电容、第九电容及第十电容，所述第二可变电阻的一端连接所述电源模块电路的电压输出端，所述第二可变电阻的另一端连接所述第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的栅极通过第四电阻连接所述调制信号整形电路，所述第二MOS管的栅极与所述第四电阻连接的中间接点通过所述第三电阻接地，所述第二MOS管的栅极与所述第四电阻连接的中间接点通过所述第十电容接地，所述第二可变电阻与所述第二MOS管的漏极连接的中间接点通过所述第九电容接地，所述第二可变电阻与所述第二MOS管的漏极连接的中间接点通过所述第八电容连接所述外部电路。

进一步地，所述第二MOS管为FDV301。

进一步地，所述第八电容为磁珠,规格为[email protected]。

进一步地，所述后级放大电路包括第一MOS管、第一电容、第二电容、第三电容、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电阻、第二电阻、第一可变电阻、第三可变电阻、二极管及三极管；所述第一可变电阻一端连接所述晶体振荡器发生电路和所述调制信号上升沿调节电路，所述第一可变电阻另一端连接所述二极管的阳极，所述二极管的阴极连接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接所述第四电感，所述第四电感另一端连接所述第二电感，所述第二电感另一端连接所述第一电感，所述第一电感另一端连接第一电容，所述第一电容另一端连接外部电路，所述三极管的基极连接所述第一可变电阻与所述二极管的阳极连接的中间接点，所述三极管的集极接地，所述三极管的发射极通过所述第三可变电阻连接所述二极管的阴极与所述第一MOS管的栅极连接的中间接点，所述第四电感与所述第二电感连接的中间接点通过所述第十八电容接地，所述第二电感与所述第一电感连接的中间接点通过所述第三电容接地，所述第一电感与所述第一电容连接的中间接点通过所述第二电容接地，所述第三电感一端连接所述第四电感与所述第二电感连接的中间接点，所述第三电感另一端连接所述第一电阻，所述第一电阻另一端连接外部电源，所述第二电阻一端连接所述第一电阻与所述第三电感连接的中间接点，所述第二电阻另一端连接所述第一电阻与所述外部电源连接的中间接点，所述第十九电容一端连接所述第一电阻与所述第三电感连接的中间接点，所述第十九电容另一端连接所述第一电阻与所述外部电源连接的中间接点，所述第一电阻与外部电源连接的中间接点通过所述第十六电容接地，所述第一电阻与外部电源连接的中间接点通过所述第十七电容接地。

进一步地，所述第一MOS管为RFM04U6P。

进一步地，所述第十九电容为磁珠，规格[email protected]。

本发明的有益效果在于：提供了一种分立元件组成的高频驱动系统，输出功率可调的简单高频驱动系统，***格低，容易实现，占用电路板面积小。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构：

图1为本发明的系统工作原理图；

图2为本发明的电源模块电路图；

图3为本发明的调制信号整形电路图；

图4为本发明的调制信号上升沿调节电路图；

图5为本发明的晶体振荡器发生电路图；

图6为本发明的后级放大系统电路图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1以及图6，本发明提供了一种高频驱动系统，包括：

电源模块电路10，为调制信号整形电路20及晶体振荡器发生电路40提供电源；

晶体振荡器发生电路40，提供高精度的高频信号；

调制信号整形电路20，接收初始调制信号，将初始调制信号转换成规则的调制信号；

调制信号上升沿调节电路30，接收所述调制信号整形电路的信号，并输出上升沿调节后的信号；

后级放大电路50，接收来自所述晶体振荡器发生电路40的高频信号和调制信号上升沿调节电路30的调制信号，输出放大后射频信号；

所述电源模块电路10连接所述晶体振荡器发生电路40，所述电源模块电路10连接所述调制信号整形电路20，所述调制信号整形电路20连接所述调制信号上升沿调节电路30，所述晶体振荡器发生电路40与所述调制信号上升沿调节电路30共同连接所述后级放大电路50。

电源模块电路10包括稳压源U1、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7；稳压源U1的电压输入端VIN连接12V外部电源，稳压源U1的电压输入端VIN通过第四电容C4、第五电容C5分别接地，第四电容C4、第五电容C5起到储能滤波作用，为稳压源U1提供稳定的电能；稳压源U1的电压输出端通过第六电容C6、第七电容C7分别接地，第六电容C6、第七电容C7起到储能滤波的作用，保障稳压源U1的电压输出端输出稳定的直流电源；所述稳压源U1接地端接地,本实施例中稳压源U1输出电压为5V。

晶体振荡器发生电路40包括晶振X1、第十四电容C14、第十五电容C15和第四可变电阻VR4；晶振X1的电压输入端VCC连接所述电源模块电路10的电压输出端VOUT，晶振X1的电压输入端VCC通过第十五电容C15接地，第十五电容C15起到储能滤波作用，为晶振X1提供稳定的直流电源；晶振X1接地端接地；晶振X1的高频信号输出端OUT与第四可变电阻VR4连接，第四可变电阻VR4通过第十四电容C14连接外部电路，通过调节第四可变电阻VR4电阻值的大小，可以改变晶振X1输出高频信号的功率。

调制信号整形电路20包括非门芯片、第五电阻R5、第十一电容C11、第十二电容C12和第十三电容C13；非门芯片信号输入端A2通过第五电阻R5接地，当无调制信号输入时，第五电阻R5接地，确保非门芯片输入端A2为低电位；非门芯片信号输入端A2通过第十一电容C11接地，第十一电容C11可以滤掉少许杂波，减少输入非门芯片信号的噪音；非门芯片电压接入端VCC通过第十二电容C12和第十三电容C13分别接地，第十二电容C12和第十三电容C13起到储能滤波作用，为非门芯片提供稳定的直流电源；非门芯片电压接入端VCC连接电源模块电路50的电压输出端VOUT；非门芯片接地端GND接地，确保电路中的零电位；非门芯片信号输出端UI-4连接外部电路，将初始调制信号HF-IN整形后发送至调制信号上升沿调节电路30。

调制信号上升沿调节电路30包括第二MOS管IC2、第二可变电阻VR2、第三电阻R3、第四电阻R4、第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10；第二可变电阻VR2一端连接所述电源模块电路10的电压输出端VOUT，由电源模块电路10为调制信号上升沿调节电路30提供稳定的直流电源，第二可变电阻VR2可以进行调节，进而调节调制信号的上升沿在0-5V内变化；第二可变电阻VR2另一端连接第二MOS管IC2的漏极，第二MOS管IC2的源极接地，第二MOS管IC2的栅极通过第四电阻R4连接调制信号整形电路20，第四电阻R4连接调制信号整形电路20的输出信号U1_4，用于限制输出信号U1-4电流的大小，当调制信号整形电路20的非门芯片输出高电平时，第二MOS管IC2的栅极电压处于高电位，则第二MOS管IC2导通，此时经第二可变电阻VR2调节的输入电源通过第二MOS管IC2的源极接地，导致第二MOS管IC2的漏极处的电压在零轴附近，当调制信号整形电路20的非门输出低电平时，第二MOS管IC2栅极电压处于低电位，则第二MOS管IC2截止，此时经第二可变电阻VR2调节的输入电源不通过第二MOS管，第二MOS管IC2漏极处的电压在第二可变电阻VR2调节下在0-5V变化；第二可变电阻VR2与第二MOS管IC2的漏极连接的中间接点通过第八电容C8连接晶体振荡器发生电路40,当第二MOS管IC2的漏极处的电压在零轴附近时，调制信号上升沿调节电路不对晶体振荡器发生电路40产生的高频信号X1-OUT进行调制，当第二MOS管IC2的漏极处的电压在第二可变电阻VR2调节下在0-5V内变化时，调制信号上升沿调节电路30不对晶体振荡器发生电路40产生的高频信号X1_OUT进行调制；第二MOS管IC2的栅极与第四电阻R4连接的中间接点通过第三电阻R3接地，此时可以保障当第二MOS管IC2不工作时，第二MOS管IC2的栅极处于低电位；第二MOS管IC2的栅极与第四电阻R4连接的中间接点通过第十电容C10接地，第十电容C10起到滤波的作用，可以减少进入第二MOS管IC2的噪音；第二可变电阻VR2与第二MOS管IC2的漏极连接的中间接点通过第九电容C9接地，第九电容C9起到滤波作用，可以减少传递至晶体振荡器发生电路40的噪音。

后级放大电路50包括第一MOS管IC1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一可变电阻VR1、第三可变电阻VR3、二极管D1及三极管Q1。

后级放大电路50中，第一可变电阻VR1一端连接晶体振荡器发生电路40和调制信号上升沿调节电路30，第一可变电阻VR1另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接第一MOS管IC1的栅极，通过第一可变电阻VR1和二极管D1来限制进入第一MOS管IC1的电流。

后级放大电路50中，二极管D1的阴极连接第一MOS管IC1的栅极，第一MOS管IC1的源极接地，第一MOS管IC1的漏极连接第四电感L4，第四电感L4的另一端连接第二电感L2，第二电感L2的另一端连接第一电感L1，第一电感L1的另一端连接第一电容C1，第一电容C1另一端连接外部电路；当输入第一MOS管IC1栅极的电平高于3V时，第一MOS管IC1导通，12V的外部电压可以通过第一MOS管IC1源极接地，第一MOS管IC1的漏极处的电势为0，因而没有放大作用，当输入第一MOS管IC1的栅极电平低于3V时，MOS管截止，12V外部电压未能接地，第一MOS管IC1的漏极处的电势较高，就生成一个高压信号，就实现了一个由小信号转换为大信号的过程。

后级放大电路50中，三极管Q1的基极连接第一可变电阻VR1与二极管D1的阳极连接的中间接点，三极管Q1的集极接地，三极管Q1的发射极通过第三可变电阻VR3连接所述二极管D1的阴极与所述第一MOS管IC1的栅极连接的中间接点，第三可变电阻VR3和三极管Q1用于快速放电，当第一MOS管IC1截止时，第一MOS管IC1的栅极上的电荷可以通过第三可变电阻VR3和三极管Q1快速释放。

后级放大电路50中，第四电感L4与第二电感L2连接的中间接点通过第十八电容C18接地，第二电感L2与第一电感L1连接的中间接点通过第三电容C3接地，第一电感L1与第一电容C1连接的中间接点通过第二电容C2接地，第三电感L3一端连接第四电感L4与第二电感L2连接的中间接点，第三电感L3另一端连接所述第一电阻R1，所述第一电阻R1另一端连接外部12V电源，第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第二电容C2、第三电容C3和第十八电容C18共同构成高频谐振输出系统。

后级放大电路50中，第一电阻R1一端连接第三电感L3，第一电阻R1另一端连接外部电源，第一电阻R1与第二电阻R2构成并联结构，第一电阻R1与第二电阻R2共同限制外部12V电源进入高频谐振输出系统的电流；第十九电容C19与第一电阻R1构成并联结构，用于避免高频信号对外部电源的干扰。

后级放大电路50中，第一电阻R1与外部12V电源连接的中间接点通过第十六电容C16接地，第一电阻R1与外部12V电源连接的中间接点通过第十七电容C17接地，第十六电容C16与第十七电容C17均起到储能滤波作用，第十六电容C16与第十七电容C17为第一MOS管IC1的漏极提供一个相对稳定的电源，为第一MOS管IC1在高速切换的时候提供能量。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：电源模块电路10为调制信号整形电路20、晶体振荡器发生电路40和调制信号上升沿调节电路30提供稳定的电源，调制信号整形电路20将初始调制信号HF_IN进行整形、去除部分噪音后将规则的调制信号U1_4输入上升沿调节电路，调制信号上升沿调节电路30将整形后的信号U1_4进行调节，去除部分噪音并调整调制信号U1_4的上升沿，形成新的调制信号IC2_D，新的调制信号IC2_D与晶体振荡器发生电路40产生的高频信号X1_OUT进行合并，用调制信号IC2_D去调制高频信号X1_OUT生成调制高频信号；调制高频信号输入后级放大电路50，形成一个放大的射频信号，进而带动荷载工作。

实施例1

在电源模块电路10中，为了增加稳压源U1的工作性能，稳压源U1采用含有稳压芯片LM7805的稳压源。

为给稳压源U1提供稳定的输入电源，并保障稳压源U1输出稳定的输出电压，第四电容C4和第六电容C6均为电解电容，容量较大，能够提供充足稳定的电量。

为了便于检查电源模块电路10输出的电压是否处于正常工作状态，电源模块电路还包括有电源指示电路，电源指示电路包括LED灯和第六电阻R43，电源模块电路电压输出端连接LED灯阳极，LED灯的阴极通过第六电阻R43接地,当电源模块电路输出的电压为5V时，LED灯处于正常工作状态，当电源模块电路输出的电压不稳定时，LED灯处于闪烁或非正常工作状态，可以通过LED灯的工作情况判断电源模块电路10输出的电压是否正常。

实施例2

晶体振荡器发生电路40中的晶振选用的是有源晶振，特点在于不需要芯片的内部振荡器就可以提供高精度的高频信号，信号质量也较无源晶振的好。本实施例中选用100MHZ的有源晶振。

实施例3

由于初始调制信号HF_IN的波形的不确定性，需要用非门芯片来将输入的初始调制信号HF_IN转换成规则的信号，因此需要将初始调制信号输入调制信号整形电路20中，调制信号整形电路20主要靠非门芯片来调整初始调制信号HF_IN的状态，本实施例中非门芯片为74LS14，输入端6个，输出端6个，根据需要的不同，可以接入不同的相关端口，取得的功能也不同。

实施例4

调制信号上升沿调节电路30中，通过MOS管来调整调制信号整形电路20中的整形信号U1_4的上升沿，所述第二MOS管为FDV301。

调制信号上升沿调节电路30对整形信号U1_4进行上升沿调整后，连接晶体振荡器发生电路40，利用调制后信号IC2_D的对晶体振荡器发生电路40产生的高频信号X1_OUT进行调节，在同一个电路系统中，为避免晶体振荡器发生电路40产生的高频信号X1_OUT对调制信号一侧电路产生干扰，需要采取措施使高频信号X1_OUT不能经过调制信号上升沿电路30，因此本实施例中第八电容C8为磁珠,规格为[email protected],当高频信号为100MHZ时，磁珠有5K的电阻，防止高频信号X1_OUT对调制信号一侧电路进行干扰。

实施例5

为了分立元件组成的整个系统适当精简，后级放大电路50采用产品内部输出电源作为供电电源，减少了独立供电设备占用的空间。

设计上为了达到合适的输出功率，又能降低成本，后级放大电路50第一MOS管IC1采用RFM04U6P作后级放大。

在后级放大电路中，设计上为了避免高频谐振输出系统对12V外部电源的干扰，第十九电容C19为磁珠，规格[email protected],高频谐振系统在100MHZ工作时，高频信号经过第十九电容C19磁珠后衰减，对12V外部电源的干扰极大减小。

综上所述，本发明提供的一种高频驱动系统，可以利用产品内部电源产生稳定的工作电压为系统供电；初始调制信经过包括非门芯片74LS14的调制信号整形电路进行整形，得到噪音较少，波形稳定的整形调制信号；电路中设置了调制信号上升沿调节电路，可以对调制信号的上升沿进行任意调节；晶振选用的是有源晶振，特点在于不需要芯片的内部振荡器，可以提供高精度的频率基础，信号质量也较无源晶振的好；采用MOS管RFM04U6P作后级放大，既能达到合适的输出功率，又能降低成本。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。