阅读说明：本技术 一种平面集成式铁氧体开关驱动器 (Planar integrated ferrite switch driver ) 是由 董睿楠 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种平面集成式铁氧体开关驱动器,包括第一三端开关控制器、第二三端开关控制器、第一开关磁化线圈组、第二开关磁化线圈组和电源单元；其中,通过对第一开关磁化线圈组和第二开关磁化线圈组的两种不同串联方式,实现了对不同铁氧体开关内的微波传输方向的多种驱动控制方法,解决传统铁氧体开关驱动器“单结单控”模式造成的开关体积庞大,以及铁氧体开关整机的可靠性低的问题。(The invention discloses a planar integrated ferrite switch driver, which comprises a first three-terminal switch controller, a second three-terminal switch controller, a first switch magnetizing coil group, a second switch magnetizing coil group and a power supply unit, wherein the first switch magnetizing coil group is connected with the second switch magnetizing coil group; the ferrite switch drive device has the advantages that multiple drive control methods for microwave transmission directions in different ferrite switches are realized through two different series connection modes of the first switch magnetizing coil group and the second switch magnetizing coil group, and the problems of large switch size and low reliability of the whole ferrite switch caused by a single-junction single-control mode of a traditional ferrite switch drive are solved.)

一种平面集成式铁氧体开关驱动器

技术领域

本发明涉及铁氧体开关驱动器。更具体地，涉及一种平面集成式铁氧体开关驱动器。

背景技术

铁氧体开关具有改变微波信号传输通道的功能，目前广泛应用于地面、机载和卫星雷达领域。平面集成式铁氧体开关(以下简称铁氧体开关)由微波器件与驱动器构成，微波器件一般在矩形波导中加载Y型铁氧体结来实现，驱动器接收上级控制信号，通过穿绕在Y型铁氧体结中的磁化线圈为微波器件提供激励，这种铁氧体开关由多个Y型铁氧体结平面集成，能够实现多个角度的极化功能。

传统平面集成式铁氧体开关采用“单结单控”的驱动方式，即每个Y型铁氧体结由独立的一路驱动电路进行激励，这种驱动方式存在着如下弊端，一、随着驱动器路数的增加，驱动电路元器件需求量变得非常庞大，使得在产品可靠性设计方面包括元器件可靠性、电磁兼容性等方面的性能呈量级式降低，为产品可靠性埋下巨大隐患，同时造成了资源浪费；二、过多的驱动电路数使得产品体积过大，这与铁氧体开关小型化的需求相冲突，为生产、装配、试验直至最后的用户使用都带来了极大的不便

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种平面集成式铁氧体开关驱动器。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种平面集成式铁氧体开关驱动器，所述驱动器包括第一三端开关控制器、第二三端开关控制器、第一开关磁化线圈组、第二开关磁化线圈组和电源单元；

所述第一开关磁化线圈组穿绕在第一铁氧体开关上；

所述第一开关磁化线圈组包括第一磁化线圈和第二磁化线圈；

所述第一开关磁化线圈的第一磁化线圈包括第一端点和第二端点；

所述第一开关磁化线圈的第二磁化线圈包括第三端点和第四端点；

所述第二开关磁化线圈组穿绕在第二铁氧体开关上；

所述第二开关磁化线圈组包括第一磁化线圈和第二磁化线圈；

所述第二开关磁化线圈的第一磁化线圈包括第五端点和第六端点；

所述第二开关磁化线圈的第二磁化线圈包括第七端点和第八端点；

所述第一三端开关控制器的控制端响应第一控制信号；

所述第二三端开关控制器的控制端响应第二控制信号；

所述第一三端开关控制器的第一端接地；

所述第二三端开关控制器的第一端接地；

其中，

在所述第一端点与所述第一三端开关控制器的第二端连接，所述第二端点与所述第五端点连接，所述第三端点与所述电源单元连接，所述第四端点与所述第七端点连接，所述第六端点与所述电源单元连接，所述第八端点与所述第二三端开关控制器的第二端连接的情况下，

所述第一三端开关控制器响应第一控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，

所述第二三端开关控制器响应第二控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输；

在所述第一端点与所述第一三端开关控制器的第二端连接，所述第二端点与所述第六端点连接，所述第三端点与所述电源单元连接，所述第四端点与所述第八端点连接，所述第五端点与所述电源单元连接，所述第七端点与所述第二三端开关控制器的第二端连接的情况下，

所述第一三端开关控制器响应第一控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，

所述第二三端开关控制器响应第二控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，

其中所述第一方向与所述第二方向相反。

可选地，所述驱动器还包括第一单稳态电路单元和第二单稳态电路单元，其中，

所述第一单稳态电路单元的输出端与所述第一三端开关控制器的控制端连接，所述第一单稳态电路单元的输入端响应第一控制信号，

所述第一单稳态电路单元用于控制第一控制信号的输入时间；

所述第二单稳态电路单元的输出端与所述第二三端开关控制器的控制端连接，所述第二单稳态电路单元的输入端响应第二控制信号，

所述第二单稳态电路单元用于控制第二控制信号的输入时间。

可选地，所述驱动器还包括第一电流放大器和第二电流放大器，其中，

所述第一电流放大器的输入端与所述第一单稳态单路单元的输出端，所述第一电流放大器的输出端与所述第一三端开关控制器的控制端连接，

所述第一电流放大器用于增加第一控制信号的强度；

所述第二电流放大器的输入端与所述第二单稳态单路单元的输出端，所述第二电流放大器的输出端与所述第二三端开关控制器的控制端连接，

所述第二电流放大器用于增加第二控制信号的强度。

可选地，所述驱动器还包括多级逻辑互联印制板；

所述多级逻辑互联印制板包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚和第十一引脚，

所述第一端点与所述第一引脚连接，第二端点与所述第二引脚连接，第四端点与所述第四引脚连接，第五端点与所述第五引脚连接，所述第六端点与所述第六引脚连接，所述第七端点与所述第七引脚连接，所述第八端点与所述第八引脚连接，所述第一三端开关控制器的第二端与所述第九引脚连接，所述第二三端开关控制器的第二端与所述第十引脚连接，所述电源单元与所述第十一引脚连接；

其中，所述第一引脚与所述第九引脚导通，所述第二引脚与所述第五引脚导通，所述第三引脚与所述第十一引脚导通，所述第四引脚与所述第七引脚导通，所述第六引脚与所述第十一引脚导通，所述第八引脚与所述第十引脚导通；

则当所述第一三端开关控制器响应第一控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，

当所述第二三端开关控制器响应第二控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，

其中第一方向与所述第二方向相反。

可选地，所述驱动器还包括多级逻辑互联印制板；

所述多级逻辑互联印制板包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚和第十一引脚，

所述第一端点与所述第一引脚连接，第二端点与所述第二引脚连接，第四端点与所述第四引脚连接，第五端点与所述第五引脚连接，所述第六端点与所述第六引脚连接，所述第七端点与所述第七引脚连接，所述第八端点与所述第八引脚连接，所述第一三端开关控制器的第二端与所述第九引脚连接，所述第二三端开关控制器的第二端与所述第十引脚连接，所述电源单元与所述第十一引脚连接；

其中，所述第一引脚与所述第九引脚导通，所述第二引脚与所述第六引脚导通，所述第三引脚与所述第十一引脚导通，所述第四引脚与所述第八引脚导通，所述第五引脚与所述第十一引脚导通，所述第七引脚与所述第十引脚导通；

则当所述第一三端开关控制器响应第一控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，

当所述第二三端开关控制器响应第二控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，

其中第一方向与所述第二方向相反。

可选地，所述第一三端开关控制器和所述第二三端开关控制器均为场效应管，其中所述第一三端开关控制器的控制端为场效应管的栅极，所述第二三端开关控制器的控制端为场效应管的栅极，所述第一三端开关控制器的第一端为场效应管的源极，所述第二三端开关控制器的第一端为场效应管的源极；所述第一三端开关控制器的第二端为场效应管的漏极，所述第二三端开关控制器的第二端为场效应管的漏极。

本发明的有益效果如下：

本发明所要解决的技术问题是提供一种平面集成式铁氧体开关驱动器，解决传统铁氧体开关驱动器“单结单控”模式造成的开关体积庞大，以及铁氧体开关整机的可靠性低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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示出本发明一种平面集成式铁氧体开关驱动器的结构示意图。

图2示出本发明一种平面集成式铁氧体开关驱动器开关磁化线圈与铁氧体开关的穿绕方式。

图3示出本发明一种平面集成式铁氧体开关驱动器驱动铁氧体开关同方向磁化的示意图。

图4示出本发明一种平面集成式铁氧体开关驱动器驱动铁氧体开关反方向磁化的示意图。

具体实施方式

为使本发明的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1示出的一种平面集成式铁氧体开关驱动器，所述驱动器包括第一三端开关控制器、第二三端开关控制器、第一开关磁化线圈组、第二开关磁化线圈组和电源单元；

按照图2所示的配置关系，将所述第一开关磁化线圈组穿绕在第一铁氧体开关上；

所述第一开关磁化线圈组包括第一磁化线圈和第二磁化线圈；

其中，第一开关磁化线圈组的第一磁化线圈与第二磁化线圈均为U形且分别穿绕在第一铁氧体开关上；

所述第一开关磁化线圈的第一磁化线圈包括第一端点和第二端点；

所述第一开关磁化线圈的第二磁化线圈包括第三端点和第四端点；

所述第二开关磁化线圈组穿绕在第二铁氧体开关上，该穿绕方式与第一开关磁化组与第一铁氧体的穿绕方式相同，

所述第二开关磁化线圈组包括第一磁化线圈和第二磁化线圈；

其中，第二开关磁化线圈组的第一磁化线圈与第二磁化线圈均为U形且分别穿绕在第二铁氧体开关上；

所述第二开关磁化线圈的第二磁化线圈包括第七端点和第八端点；

所述第一三端开关控制器的控制端响应第一控制信号；

所述第二三端开关控制器的控制端响应第二控制信号；

所述第一三端开关控制器的第一端接地；

所述第二三端开关控制器的第一端接地；

其中，

在所述第一端点与所述第一三端开关控制器的第二端连接，所述第二端点与所述第五端点连接，所述第三端点与所述电源单元连接，所述第四端点与所述第七端点连接，所述第六端点与所述电源单元连接，所述第八端点与所述第二三端开关控制器的第二端连接的情况下，

所述第一三端开关控制器响应第一控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，

所述第二三端开关控制器响应第二控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输；

在所述第一端点与所述第一三端开关控制器的第二端连接，所述第二端点与所述第六端点连接，所述第三端点与所述电源单元连接，所述第四端点与所述第八端点连接，所述第五端点与所述电源单元连接，所述第七端点与所述第二三端开关控制器的第二端连接情况下，

所述第一三端开关控制器响应第一控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，

所述第二三端开关控制器响应第二控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，

其中所述第一方向与所述第二方向相反。

应当注意的是，所述驱动器可以按照此方法串联多个开关磁化线圈组，通过第一三端开关控制器和第二三端开关控制器实现对多个铁氧体开关的同时控制。

具体地，所述驱动器还包括第一单稳态电路单元和第二单稳态电路单元，其中，

所述第一单稳态电路单元的输出端与所述第一三端开关控制器的控制端连接，所述第一单稳态电路单元的输入端响应第一控制信号，

所述第一单稳态电路单元用于控制第一控制信号的输入时间；

所述第二单稳态电路单元的输出端与所述第二三端开关控制器的控制端连接，所述第二单稳态电路单元的输入端响应第二控制信号，

所述第二单稳态电路单元用于控制第二控制信号的输入时间。

具体地，所述驱动器还包括第一电流放大器和第二电流放大器，其中，

所述第一电流放大器的输入端与所述第一单稳态单路单元的输出端，所述第一电流放大器的输出端与所述第一三端开关控制器的控制端连接，

所述第一电流放大器用于增加第一控制信号的强度；

所述第二电流放大器的输入端与所述第二单稳态单路单元的输出端，所述第二电流放大器的输出端与所述第二三端开关控制器的控制端连接，

所述第二电流放大器用于增加第二控制信号的强度。

具体地，所述驱动器还包括多级逻辑互联印制板；

所述多级逻辑互联印制板包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚和第十一引脚，

所述第一端点与所述第一引脚连接，第二端点与所述第二引脚连接，第四端点与所述第四引脚连接，第五端点与所述第五引脚连接，所述第六端点与所述第六引脚连接，所述第七端点与所述第七引脚连接，所述第八端点与所述第八引脚连接，所述第一三端开关控制器的第二端与所述第九引脚连接，所述第二三端开关控制器的第二端与所述第十引脚连接，所述电源单元与所述第十一引脚连接；

其中，所述第一引脚与所述第九引脚导通，所述第二引脚与所述第五引脚导通，所述第三引脚与所述第十一引脚导通，所述第四引脚与所述第七引脚导通，所述第六引脚与所述第十一引脚导通，所述第八引脚与所述第十引脚导通；

则当所述第一三端开关控制器响应第一控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，

当所述第二三端开关控制器响应第二控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，

其中第一方向与所述第二方向相反。

具体地，所述驱动器还包括多级逻辑互联印制板；

所述多级逻辑互联印制板包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚和第十一引脚，

所述第一端点与所述第一引脚连接，第二端点与所述第二引脚连接，第四端点与所述第四引脚连接，第五端点与所述第五引脚连接，所述第六端点与所述第六引脚连接，所述第七端点与所述第七引脚连接，所述第八端点与所述第八引脚连接，所述第一三端开关控制器的第二端与所述第九引脚连接，所述第二三端开关控制器的第二端与所述第十引脚连接，所述电源单元与所述第十一引脚连接；

其中，所述第一引脚与所述第九引脚导通，所述第二引脚与所述第六引脚导通，所述第三引脚与所述第十一引脚导通，所述第四引脚与所述第八引脚导通，所述第五引脚与所述第十一引脚导通，所述第七引脚与所述第十引脚导通；

则当所述第一三端开关控制器响应第一控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，

当所述第二三端开关控制器响应第二控制信号导通时，所述第一铁氧体开关内的微波信号沿第二方向传输，所述第二铁氧体开关内的微波信号沿第一方向传输，

其中第一方向与所述第二方向相反。

具体地，所述第一三端开关控制器和所述第二三端开关控制器均为场效应管，其中所述第一三端开关控制器的控制端为场效应管的栅极，所述第二三端开关控制器的控制端为场效应管的栅极，所述第一三端开关控制器的第一端为场效应管的源极，所述第二三端开关控制器的第一端为场效应管的源极；所述第一三端开关控制器的第二端为场效应管的漏极，所述第二三端开关控制器的第二端为场效应管的漏极。

实施例

平面集成式铁氧体开关由微波器件与驱动器构成，微波器件一般在矩形波导中加载Y型铁氧体结来实现，驱动器接收上级控制通过穿绕在Y型铁氧体结中的磁化线圈为微波器件提供激励。

图3中第二端点与第五端点通过多级逻辑互联印制板相连，第四端点与第七端点通过多级逻辑互联印制板相连，第三端点和第六端点同时通过多级逻辑互联印制板连接高电压，第一端点和第八端点分别通过多级逻辑互联印制板连接到第一三端开关控制器的第二端和第二三端开关控制器的第二端，第一三端控制器的第一端和第二三端控制器的第一端均接地，场效应管受驱动器接收的控制信号驱动。在没有接收到控制信号时，第一三端开关控制器和第二三端开关控制器均不导通，第一开关磁化线圈组、第二开关磁化线圈组中均无磁化电流。

当第一三端开关控制器接收第一控制信号导通时，通过多级逻辑互联印制板连接的第一开关磁化线圈组的第一磁化线圈和第二开关磁化线圈的第一磁化线圈中出现方向由端点六到端点一的磁化电流，此时，第一铁氧体开关和第二铁氧体开关内的微波传输方向均为逆时针，

当第二三端开关控制器接收第二控制信号导通时，通过多级逻辑互联印制板连接的第一开关磁化线圈组的第二磁化线圈和第二开关磁化线圈的第二磁化线圈中出现方向由端点三到端点八的磁化电流，此时，第一铁氧体开关和第二铁氧体开关内的微波传输方向均为顺时针，由此实现了对两个铁氧体开关的同方向磁化。

图4中第二端点与第六端点通过多级逻辑互联印制板相连，第四端点与第八端点通过多级逻辑互联印制板相连，第三端点和第五端点同时通过多级逻辑互联印制板连接高电压，第一端点和第七端点分别通过多级逻辑互联印制板连接到第一三端开关控制器的第二端和第二三端开关控制器的第二端，第一三端控制器的第一端和第二三端控制器的第一端均接地，第一三端开关控制器和第二三端开关控制器受驱动器接收的控制信号驱动。在没有接收到控制信号时，第一三端开关控制器和第二三端开关控制器均不导通，第一开关磁化线圈组、第二开关磁化线圈组中均无磁化电流。

当第一三端开关控制器接收第一控制信号导通时，通过多级逻辑互联印制板连接的第一开关磁化线圈组的第一磁化线圈和第二开关磁化线圈的第一磁化线圈中出现方向由第五端点到第一端点的磁化电流，此时，第一铁氧体开关内的微波传输方向均为逆时针、第二铁氧体开关内的微波传输方向为顺时针，

当第二三端开关控制器接收第二控制信号导通时，通过多级逻辑互联印制板连接的第一开关磁化线圈组的第二磁化线圈和第二开关磁化线圈的第二磁化线圈中出现方向由第三端点到第七端点的磁化电流，此时，第一铁氧体开关内的微波传输方向为顺时针、第二铁氧体开关内的微波传输方向为逆时针时针，由此实现了对两个铁氧体开关的同方向磁化。

第一三端开关控制器和第二三端开关控制器均选用本领域技术人员公知的场效应管，第一单稳态电路单元和第二单稳态单路单元分别配置在第一三端开关控制器和第二三端控制器之前用来约束控制信号输入的时间，使得本申请的驱动器能够自动控制信号的输入时间长短，第一单稳态电路单元和第二单稳态单路单元均为本领域技术人员公知的单稳态电路控制器，电流放大器配置在单稳态单路单元和三端开关控制器之间，用来放大控制信号的强度，使得三端开关控制器能够更好地响应控制信号。

多级逻辑互联即是应用上述方法将平面集成式铁氧体开关的各Y型铁氧体节通过多级逻辑互联印制板P进行串联，得到逻辑简并的驱动方式。

经过具体产品设计制作验证，平面集成式铁氧体开关的多级联驱动设计，在铁氧体开关小型化以及产品可靠性方面都起到了很大的促进作用。

铁氧体开关小型化方面，采用传统“单结单控”驱动方式的开关组件要用到6路驱动电路，开关组件体积约为1.25×106mm3，采用多级联驱动方式的开关组件仅需3路驱动器电路，开关组件体积约为7.5×105mm3，多级联方式的铁氧体开关体积仅为传统“单结单控”驱动方式铁氧体开关的60％，很大程度上促进的开关组件的小型化。

产品可靠性方面，多级联方式的铁氧体开关的驱动器比传统“单结单控”驱动方式铁氧体开关仅少了，三路驱动电路，驱动器上的元器件就减少了约30个，很大程度的降低了驱动器因元器件失效而出现故障的机率，提升了产品的可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。