專利名稱：鐘控高頻元件處的體耦合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物位測量。具體而言，本發(fā)明涉及針對物位測量裝置的用 于在接地端口上快速接通高頻元件的電路；涉及包括這樣一種電路的物位 測量裝置；涉及這樣一種電路在物位測量中的用途；還涉及用于在接地端 口上快速接通高頻元件以便進行物位測量的方法。
背景技術(shù)：
如果要暫時接通高頻元件(HF元件)，而沒有適合的控制連接，則 通常對工作電壓進行開關(guān)。如圖l所示，這種做法可以有不同的變型?？?以對工作電壓進行直接開關(guān).此外，也可以借助于控制輸入(所謂的停機 (shut-down))來進行間接開關(guān)。
就快速接通過程而言，開關(guān)單元包括例如具有相應(yīng)的快速開關(guān)時間的 各個晶體管。通常，繼電器或集成式開關(guān)對于特別強調(diào)時間的應(yīng)用來說太 慢。
如果開關(guān)單元直接設(shè)置在高頻元件的工作電壓上，則借助于相對慢的 PNP晶體管來進行開關(guān)，或者在使用快速NPN晶體管的情況下，必須保 證足夠的控制電平。
如果開關(guān)單元設(shè)置在接地端口上，則就高頻元件而言，它設(shè)置在所謂 的熱路徑中，即所迷開關(guān)單元被并入裝置或高頻元件的高頻特性中。
本發(fā)明的一個目的是使得能夠簡單且快速地接通或關(guān)斷高頻元件以 便進行物位計量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，拔:供了 一種針對物位測量裝置的用于在接 地端口上快速接通高頻元件的電路，該電路包括帶有第一接地端口的開關(guān) 單元；帶有第二接地端口的高頻元件；耦合元件；以及第二接地端口和第 一接地端口之間的絕緣裝置。在該設(shè)置中，開關(guān)單元連接在第一接地端口 和高頻元件之間，其中，第二接地端口借助于耦合元件耦合到第一接地端 cr。
換言之，開關(guān)單元可以設(shè)置在高頻元件的接地端口，從而不影響所述 高頻元件的高頻特性。
這種快速接通可以使得能夠?qū)⑺鲭娐?即高頻元件)用于脈沖雷達 測量或用于節(jié)能(因為當由于能量的原因而不使用高頻元件時將高頻元件 關(guān)斷)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個示例性實施例，耦合元件及第二接地端口和第一 接地端口之間的絕緣裝置設(shè)計成防止第 一接地端口和高頻元件之間的任 何直流電流.
當由于開關(guān)單元被開關(guān)而使兩個接地端口之間建立了短路時才可能
會造成這種直流電流e
這樣，在待接通的高頻元件的區(qū)域，引入了與電i^ (circuitmass) 絕緣的新體(new mass )。借助于耦合元件(例如采取電容器的形式)，它 又耦合到電膝l當高頻元件接通時，為使電流能夠流動，只需要以直流 方式(DC方式)將兩個體的電位短路。
根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，耦合元件是電容器.
根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，所述電路包括印刷電路板，該印 刷電路板包括第一層、第二層和第三層，其中耦合元件設(shè)計成由第二層和 第三層形成的板式電容器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，所述電路包括印刷電路板，該印 刷電路板包括第一層、第二層和第三層，其中板式電容器由笫二層和第一 層形成.
應(yīng)當指出，耦合元件還可以以其它方式設(shè)計。不過重要的是，當開關(guān) 單元處在"斷開"位置時，所i^合元件能夠防止電路體和高頻體之間的直流電流。例如，如果例如耦合元件集成在第二層，則可以完全不用第三 層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，所述電路也可以包括帶有三層的 印刷電路板，然而其中耦合元件設(shè)計成第三層中的耦合區(qū)域。這樣，耦合 元件不是由第二層和第三層以板式電容器的形式形成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，所述電路可以設(shè)計成微帶 電路，其中第二接地端口設(shè)計成印刷電路板下側(cè)的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個示例性實施例，所有的三層都包括第一接地端口 (電林)。
根據(jù)另 一個示例性實施例，印刷電路板可以設(shè)計成包括許多層的多 層，其中，多層體耦合僅僅在子區(qū)即僅僅在所述許多層的部分建立。
根據(jù)另 一個示例性實施例，兩個體的耦合只能在第一層和第二層之間 發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，第一層包括所述高頻元件，其中 第二層包括代表第二接地端口的絕緣高頻體區(qū)域，并且其中第三層包括所 ii^合元件。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個示例性實施例，開關(guān)單元設(shè)計成從包括例如晶體 管或二極管的半導(dǎo)體部件、信號開關(guān)和繼電器的組中選出的元件。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個示例性實施例，高頻元件設(shè)計成從包括振蕩器、 發(fā)送器放大器(transmitter amplifier),低噪放大器(LNA)、可變增益 放大器(VGA)、混頻器和乘法器的組中選出的元件。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個示例性實施例，提供了 一種包括如上所述的電路 的物位測量裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個示例性實施例，提供了這樣一種電路在物位測量 中的用途。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個示例性實施例，提供了 一種在接地端口上快速接 通高頻元件以便進行物位測量的方法，在該方法中，將第一接地端口設(shè)置 在開關(guān)單元上，將第二接地端口設(shè)置在高頻元件上，其中將開關(guān)單元連接 在第一接地端口與高頻元件之間，并且其中在第二接地端口與第一接地端 口之間設(shè)置絕緣裝置。此外，借助于耦合元件實現(xiàn)第二接地端口到第一接 地端口的耦合。在另 一個與方法有關(guān)的步棵中，借助于開關(guān)單元將所述兩個接地端口 相互短路，以便接通高頻元件。
應(yīng)當指出，針對所述電路所描述的本發(fā)明的示例性實施例還包括所述 方法、所述用途和所述物位測量裝置。
本發(fā)明的其它示例性實施例和優(yōu)點在從屬權(quán)利要求中公開。 以下參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。


圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)單元和高頻元件的兩種i殳置的示意
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的電路的示意圖3示出了微波印刷圖案(microwave print)的分層i殳計的示意圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的微^D故大器的所有三 層的微波印刷圖案；
圖5示出了圖4的第一層301的微波印刷圖案；
圖6示出了圖4的第二層302的微波印刷圖案；
圖7示出了圖4的第三層303的微波印刷圖案；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的耦合裝置的原理；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的物位測量裝置。
具體實施例方式
附圖中的圖示是示意性的，未按比例繪制。
在以下對附圖的描述中，相同的標號用于相同或類似的元件。
圖l示出了兩個根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于開關(guān)高頻元件的電路。在左手邊 的實施例中，高頻元件102在一側(cè)連接到大地(接地端口 GND )103。高 頻元件102在另一側(cè)連接到開關(guān)單元101，開關(guān)單元101又建立到電壓源 104的連接。
在右手邊的實施例中，開關(guān)單元101設(shè)置在體103和高頻元件102之間，高頻元件102在另 一側(cè)連接到電壓源104。
在左手邊的實施例中，借助于相對慢的PNP晶體管來it行開關(guān)，或 者在使用快速NPN晶體管的情況下，必須保證足夠的控制電平.
在右手邊的實施例中，就高頻元件而言，開關(guān)單元位于所謂的"熱路 徑"中，即所述開關(guān)單元被并入裝置或高頻元件的高頻特性中。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的電路。高頻元件102 在一側(cè)連接到電壓源104,高頻元件102在另一側(cè)(借助于另外的連接) 借助于線203、 204連接到高頻體201。
高頻體201例如設(shè)置在第二層的印刷電路板中，該第二層i殳置在帶有 高頻元件102的第一層與帶有M元件202的第三層之間(見圖3 )。
高頻元件102的高頻體201借助于線205、 207連接到耦合元件202， 該耦合元件202又借助于線208連接到電路體103。
此外，高頻體201借助于線205、 206連接到開關(guān)單元101，該開關(guān) 單元101又借助于線209連接到電膝本103。
從高頻的角度來看，兩個體201、 103是相同的。然而，只有當兩個 體201、 103借助于開關(guān)單元短路在一起時才可以有直流電流。
在微帶電路的情況下，高頻體201祐:設(shè)計成例如印刷電路板下側(cè)的區(qū) 域。耦合元件202 (例如兩個體電位201、 103之間的電容器)可以通過 另一內(nèi)層中的目標耦合實現(xiàn)，其中無論如何，如杲有可能，將該內(nèi)層設(shè)置 成非常接近于高頻體層。
圖3示出了本發(fā)明一個示例性實施例的微波印刷圖案的分層i殳計的 示意圖。提供了第一層301、第二層302和第三層303。所有三層都包括 電路體103。第一層301包括待被開關(guān)的高頻元件102，如果需要，該高 頻元件102與另外的微帶電路元件(未示出) 一起被開關(guān)。第二層302 則包括與第一層301的高頻元件102相關(guān)的絕緣高頻體區(qū)域201。第三層 303包括同樣與電# 103絕緣的耦合元件202，該耦合元件202提供電 路體103與高頻元件102的高頻體201之間的耦合。原則上，印刷電游^L 在耦合元件202與體區(qū)域201及電路體103之間形成板式電容器。
三層301、 302、 303中的電膝體的構(gòu)造是可變的，即它還可以以某一 其它方式設(shè)計。同樣，第三層303中的耦合元件的設(shè)計是可變的?？梢詫?現(xiàn)各種實施例。對各種體的耦合可以以各種方式實現(xiàn)。例如，可以以上述方式*合
設(shè)計成第三層303中的耦合區(qū)域202。此外，還可以以片狀方式將第三層 303設(shè)計成電路體，其中耦合則由在第二層302與第三層303之間形成的 板式電容器來實現(xiàn)。
例如，還可以借助于在第二層302與笫一層301之間形成的板式電容 器來實現(xiàn)耦合。在這種情況下，笫三層303將不起作用。
開關(guān)單元101也可以以各種方式實現(xiàn)。例如，開關(guān)單元IOI可以設(shè)計 成晶體管、二極管、信號開關(guān)或繼電器。而且，開關(guān)的設(shè)置可以以各種方 式實現(xiàn)，因為所述開關(guān)沒有設(shè)置在所謂的"熱路徑"中。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的微波放大器的所有三層 301、 302、 303的微波印刷圖案。微波放大器包括高頻布圖(高頻元件) 401，以圖7的色區(qū)(colourfield) 705所限定的圖案示出。此外，第三層 的耦合元件以圖7的色區(qū)703所限定的圖案示出。第二層的絕緣體區(qū)域以 圖7的色區(qū)704所限定的圖案示出。電*以圖7的色區(qū)702所限定的圖 案示出。
圖5示出了帶有高頻布圖(高頻元件)401的圖4的微波放大器的第 一層301的微波印刷圖案。
圖6示出了圖4的微;狄大器的第二層302的微波印刷圖案。第二層 302包括與第一層301的高頻元件102相關(guān)的絕緣高頻體區(qū)域201。
圖7示出了圖4的微纟先故大器的第三層303的微波印刷圖案。第三層 303包括提供電路體103與高頻元件102的高頻體201之間的耦合的耦合 元件202和701。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的耦合的原理。元件801 、 802以電容器示出，表示在印刷電路板的各層之間形成的板式電容器。也 可以不用耦合區(qū)域(耦合元件)202本身，在此情況下絕緣高頻體201和 電路體103只通過單個電容器連接。
附圖中示出的原理所涉及的不僅僅是印刷電路板設(shè)計。
本發(fā)明尤其涉及所述電路在物位測量裝置中的用途。待開關(guān)的高頻元 件是例如振蕩器、發(fā)送器放大器、LNA、混頻器、乘法器，或者概括地講， 高頻技術(shù)中的任何有源部件。
圖9以物位雷達的形式示出了根據(jù)J^發(fā)明的一個示例性實施例的物位測量裝置的示意圖。物位雷達800包括天線801和殼體802。殼體別2 包括上述電路。
天線801發(fā)射電磁波804,電磁波804由給料材料805的表面反射為 信號803。反射信號803隨后由天線801獲得并由殼體中所容納的電子設(shè) 備評估。
另外，應(yīng)當指出，"包括"并不排除其它元件或步驟，"一"或"一個" 并不排除多個。此外，應(yīng)當指出，參照以上示例性實施例之一所描述的特 性或步驟也可以與上述其它示例性實施例的其它特性或步驟結(jié)合起來使 用。權(quán)利要求中的標號不應(yīng)當理解為限制。
權(quán)利要求
1. 一種針對物位測量裝置的用于在接地端口上快速接通高頻元件的電路，該電路包括開關(guān)單元，帶有第一接地端口；高頻元件，帶有設(shè)計成高頻接地端口的第二接地端口 ；耦合元件；絕緣裝置，處于所述第二接地端口和所述第一接地端口之間；其中，所述開關(guān)單元連接在所述第一接地端口和所述高頻元件之間；并且其中，所述第二接地端口借助于所i^合元件耦合到所述第 一接地端 口，其中，所述第二接地端口到所述第一接地端口的耦合是高頻耦合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其中，所ii^合元件以及所述第二接地 端口與所述第 一接地端口之間的所述絕緣裝置"&計成防止所述第 一接地端口與所述高頻元件之間的直流電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的電路，其中，所i^合元件是電容器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的電路，其中，所述電路包括印刷電路板，該印 刷電聘^L包括第一層、第二層和第三層；并且其中，所述耦合元件i殳計成由所述第二層和所述第三層形成的板式電 容器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的電路，其中，所述電路包括印刷電路板，該印 刷電路^板包括第一層、第二層和第三層；并且其中，所i^合元件i殳計成所述第三層中的耦合區(qū)域。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的電路，其中，所述電路設(shè)計成 微帶電路；并且其中，所述第二接地端口設(shè)計成所述印刷電5M1下側(cè)的區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6之一的電路，其中，所有的三層都包括所述 笫一接地端口。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的電路，其中，所述第一層包括 所述高頻元件^其中，所述第二層包括代表所述第二接地端口的絕緣高頻體區(qū)域；并且其中，所述第三層包括所述耦合元件。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的電路，其中，所述開關(guān)單元設(shè) 計成從包括晶體管、二極管、信號開關(guān)和繼電器的組中選出的元件。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的電路，其中，所述高頻元件設(shè) 計成從包括振蕩器、發(fā)送器放大器、低噪放大器、混頻器和乘法器的組中 選出的元件。
11. 一種物位測量裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項的 電路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l到10中的任何一項的電路在物位測量中的用途。
全文摘要
本發(fā)明的一個示例性實施例公開了一種針對物位測量裝置的用于在接地端口上快速接通高頻元件的電路。在該設(shè)置中，所述電路包括帶有電路體的開關(guān)單元；帶有高頻體的高頻元件；以及將所述兩個體耦合在一起、同時以直流方式使它們相互絕緣的耦合元件。這樣，開關(guān)單元可以設(shè)置在高頻元件的接地端口，從而不影響高頻元件的高頻特性。
文檔編號H01P5/02GK101311688SQ200810093298
公開日2008年11月26日 申請日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者克里斯托弗·穆勒 申請人:Vega格里沙貝兩合公司