本发明涉及微波射频技术领域，尤其涉及多通道通信领域，具体是指一种小型化多通道射频大动态衰减电路结构及相应的屏蔽装置。
背景技术：
相较于4g通信，5g提出了更多通道数、更大带宽、更高速率等要求。
支持5g通信系统的天线数达到128x4的规模，对于5gmimo通信系统中射频子系统而言，则相当于有128 4＝132个物理通道。所以对于多通道射频子系统进行小型化处理变得十分重要，否则5gmimo通信系统的体积将十分庞大。
对于小型化的多通道射频大动态衰减电路而言，当要求输出功率动态范围较大，如100db及以上时，则出现了两个挑战：一是单通道衰减电路的动态范围至少达到100db以上，这对于小型化要求而言，屏蔽性要求非常苛刻；二是其它衰减通道，尤其是相邻通道对该衰减通道的影响不容忽视。
为保证信号输出大动态范围，射频大动态衰减电路除了方案上要满足输出动态范围，还必须在印制电路板上安装金属屏蔽装置，尤其是实现大动态衰减电路的对应印制电路板的位置，金属屏蔽装置尤其显得重要。信号在金属屏蔽装置内传输途径示意图如图1所示。对于每个射频大动态衰减通道而言，金属屏蔽装置放置在射频电路印制板上方。为保证信号不接地以及芯片放置位置，金属屏蔽装置上需做开槽处理。而开槽就使得信号传输方式不仅仅是沿着微带线及芯片方向传输，还可以在自由空间传输。从示意图1可以看出，通道1中，1a端口的信号不仅可以沿着微带线传输至1b端口，也可以从自由空间传输至1b端口。若电路上要求最大衰减，而从自由空间辐射传输至1b端口的信号比沿着微带线衰减通道传输的信号功率要大，则1b端口的输出功率必然无法实现大动态输出。同时，即使1a端口沿着自由空间传输对1b端口的影响比较小，通道2中2a端口信号沿自由空间传输串扰至1b端口的信号若比1b应该输出的功率大，1b端口的输出动态也无法得到保证。
中国专利cn201910585643.x中设计的超大动态衰减器，理论上输出动态可达131.5db，但是仅仅是单通道衰减，未涉及多通道时信号串扰问题。并且电路极其复杂，仅pin二极管就使用了29个，加上其它辅助电路，体积必然比较大，不适用于小型化多通道的大动态衰减。中国专利cn201680039034.9中的射频屏蔽装置，主要表述了该射频屏蔽装置与印制电路板之间的物理位置关系以及该屏蔽装置的物理性质，包含哪些零部件以及每个零部件的尺寸角度等基本物理特性，并未涉及小型化和具体隔离度指标等问题。中国专利cn201611258658.8中虽然表述了它作为射频屏蔽装置的功能，可防止信号串扰隔离等功能，以及它的物理尺寸与射频工作频段波长关系，但无具体隔离度仿真。且根据该专利内容来看，主要用于高功率工作状态下的电磁隔离使用。对于弱信号，如需衰减-100db时，则无具体解决方案。
因此，小型化多通道射频大动态衰减电路结构及屏蔽装置，必须经过设计仿真，综合考虑体积、输出功率动态范围、隔离度和相邻通道串扰等因素。
技术实现要素：
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足误差小、精度高、适用范围较为广泛的小型化多通道射频大动态衰减电路结构及相应的屏蔽装置。
为了实现上述目的，本发明的小型化多通道射频大动态衰减电路结构及相应的屏蔽装置如下：
该小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其主要特点是，所述的电路包括多个衰减通道，每个衰减通道包括第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器依次连接，所述的数控衰减器用于调整不同频率对应的频响差异，所述的开关放大器用于调整射频发射机输出功率范围。
较佳地，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器和开关放大器构成输出功率总动态范围。
较佳地，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器分别提供0～20db的衰减。
较佳地，所述的数控衰减器步进为0.5db，总程控为0～31.5db。
较佳地，所述的开关放大器提供0～20db的增益。
较佳地，所述的电路的频率范围为0.4～6ghz，输出动态为100db，功率输出动态为100db。
该小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置，其主要特点是，所述的屏蔽装置包括4个小型屏蔽腔和一个大型屏蔽腔，所述的4个小型屏蔽腔分别放置第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器，所述的大型屏蔽腔放置数控衰减器和开关放大器，所述的每个屏蔽腔间通过屏蔽槽及微带线走线连接。
较佳地，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器依次连接，所述的数控衰减器用于调整不同频率对应的频响差异，所述的开关放大器用于调整射频发射机输出功率范围。
较佳地，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器和开关放大器构成输出功率总动态范围。
较佳地，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器分别提供0～20db的衰减。
较佳地，所述的数控衰减器步进为0.5db，总程控为0～31.5db。
较佳地，所述的开关放大器提供0～20db的增益。
较佳地，所述的电路的频率范围为0.4～6ghz，输出动态为100db，功率输出动态为100db。
采用了本发明的小型化多通道射频大动态衰减电路结构及相应的屏蔽装置，涉及微波射频技术领域，尤其涉及多通道大动态衰减电路和屏蔽技术领域，解决了多通道射频大动态衰减电路及屏蔽装置小型化问题，解决多通道射频大动态衰减电路屏蔽问题，解决小型化多通道射频大动态衰减电路结构的多通道间串扰问题。本发明可实现宽频带范围内，单通道的大动态功率范围的信号输出以及多通道间信号串扰的隔离，具有频带宽、动态大、体积小、隔离度高等优点，尤其适用于多通道通信测量仪器中使用。
附图说明
图1为信号在金属屏蔽装置内传输途径示意图。
图2为本发明的小型化多通道射频大动态衰减电路结构示意图。
图3为本发明的小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置的仿真示意图。
图4为本发明的小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置的隔离度仿真结果。
图5为本发明的小型化多通道射频大动态衰减电路结构及相应的屏蔽装置的实物图。
图6为本发明的小型化多通道射频大动态衰减电路结构及相应的屏蔽装置的输出功率测试结果。
图7为本发明的小型化多通道射频大动态衰减电路结构及相应的屏蔽装置的相邻通道隔离度测试结果。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其中包括多个衰减通道，每个衰减通道包括第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器依次连接，所述的数控衰减器用于调整不同频率对应的频响差异，所述的开关放大器用于调整射频发射机输出功率范围。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器和开关放大器构成输出功率总动态范围。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器分别提供0～20db的衰减。
作为本发明的优选实施方式，所述的数控衰减器步进为0.5db，总程控为0～31.5db。
作为本发明的优选实施方式，所述的开关放大器提供0～20db的增益。
作为本发明的优选实施方式，所述的电路的频率范围为0.4～6ghz，输出动态为100db，功率输出动态为100db。
本发明的该小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置，其中包括4个小型屏蔽腔和一个大型屏蔽腔，所述的4个小型屏蔽腔分别放置第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器，所述的大型屏蔽腔放置数控衰减器和开关放大器，所述的每个屏蔽腔间通过屏蔽槽及微带线走线连接。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器依次连接，所述的数控衰减器用于调整不同频率对应的频响差异，所述的开关放大器用于调整射频发射机输出功率范围。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器和开关放大器构成输出功率总动态范围。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器分别提供0～20db的衰减。
作为本发明的优选实施方式，所述的数控衰减器步进为0.5db，总程控为0～31.5db。
作为本发明的优选实施方式，所述的开关放大器提供0～20db的增益。
作为本发明的优选实施方式，所述的电路的频率范围为0.4～6ghz，输出动态为100db，功率输出动态为100db。
本发明的具体实施方式中，本发明解决多通道射频大动态衰减电路及屏蔽装置小型化问题。5g射频子系统通道数将高达132，对小型化要求极高；解决多通道射频大动态衰减电路屏蔽问题。当多通道射频衰减电路的输出功率动态范围达到100db以上时，对于小型化后的大动态衰减及弱信号的屏蔽性要求极高；解决小型化多通道射频大动态衰减电路结构的多通道间串扰问题。尤其是相邻通道的串扰影响比较大，必须解决多通道间的串扰，才能保证每个射频大动态衰减电路的正常大动态功率输出范围。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种小型化多通道射频大动态衰减电路结构及屏蔽装置。本发明综合考虑了5g多通道特性及小体积、宽频带、大动态、高隔离度等要求。
本发明小型化多通道射频大动态衰减电路结构方案图如图2所示。多通道射频大动态衰减电路的每个衰减通道中包含4个固定衰减器、一个数控衰减器以及一个开关放大器。4个固定衰减器和开关放大器构成输出功率总动态范围；数控衰减器用于调整不同频率对应的频响差异；放大器用于调整射频发射机输出功率范围。
本发明金属屏蔽装置的设计仿真图如图3所示，包含4个小的屏蔽腔和1个大的屏蔽腔。4个小的屏蔽腔对应放置4个固定衰减器芯片，1个大的屏蔽腔对应放置数控衰减器和开关放大器。每个屏蔽腔之间用较小的屏蔽槽用于微带线走线，避免信号接地。
本发明电路和金属屏蔽装置充分利用了波导的高通特性，抑制自身通道内输入端口信号经自由空间传输辐射至输出端口的能力，并阻断相邻通道信号至本通道输出端口的辐射，具有频带宽，体积小，动态大，通道间串扰低等优点。
本发明的具体实施例中提供一种小型化多通道射频大动态衰减电路结构及屏蔽装置。本发明综合考虑了5g多通道射频子系统小体积、宽频带、大动态、高隔离度等要求。
本发明小型化多通道射频大动态衰减电路结构方案图如图2所示，多通道射频大动态衰减电路的频率范围0.4～6ghz，输出动态100db。为了便于表述，输入功率记为0dbm，相应于100db动态，则输出功率范围为-100～0dbm。
多通道射频大动态衰减电路的每个通道包含4个固定衰减器、一个数控衰减器以及一个开关放大器。其中4个固定衰减器分别可以提供0～20db衰减；
数控衰减器步进0.5db，总程控0～31.5db，用于调节宽频带范围内不同频响引起的输出功率差异；
开关放大器提供0～20db增益，并补充通道上器件的固有插损，保证0dbm正常输出。
4个固定衰减器和开关放大器构成输出功率总动态100db；
数控衰减器用于调整不同频率对应的频响差异；
开关放大器用于调整射频发射机最大输出功率0dbm。
根据方案图，理论上4个20db固定衰减器加上1个31.5db数控衰减器，再加上20db开关放大器，可以实现131.5db的输出功率动态范围。但是由于多通道间相邻通道会存在信号串扰问题，因此综合考虑0.4～6ghz频响一致性以及多通道属性，功率输出动态定为100db。
本发明金属屏蔽装置的设计仿真图如图3所示，包含4个小的屏蔽腔和1个大的屏蔽腔。4个小的屏蔽腔对应放置4个固定衰减器芯片，1个大的屏蔽腔对应放置数控衰减器和开关放大器。每个屏蔽腔之间用较小的屏蔽槽用于微带线走线，避免信号接地。根据实际电路以及金属屏蔽腔体相互配合设计调整，金属屏蔽腔体的隔离度仿真结果如图4所示，仿真结果显示信号从自由空间辐射传输隔离度大于120db。
本发明小型化多通道射频大动态衰减电路结构及屏蔽装置的实物图如图5所示，单通道体积仅75×15×12mm3，可见体积非常小，非常适用于多通道或小型化电路中使用。本发明多通道射频大动态衰减电路的输出功率测试结果如图6所示，测试结果显示输出动态满足100db。本发明多通道射频大动态衰减电路的相邻通道间隔离度测试结果如图7所示，测试结果显示相邻通道间隔离度大于105db，超出了100db的动态范围，不会对被测试通道构成影响。
采用了本发明的小型化多通道射频大动态衰减电路结构及相应的屏蔽装置，涉及微波射频技术领域，尤其涉及多通道大动态衰减电路和屏蔽技术领域，解决了多通道射频大动态衰减电路及屏蔽装置小型化问题，解决多通道射频大动态衰减电路屏蔽问题，解决小型化多通道射频大动态衰减电路结构的多通道间串扰问题。本发明可实现宽频带范围内，单通道的大动态功率范围的信号输出以及多通道间信号串扰的隔离，具有频带宽、动态大、体积小、隔离度高等优点，尤其适用于多通道通信测量仪器中使用。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
1.一种小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其特征在于，所述的电路包括多个衰减通道，每个衰减通道包括第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器依次连接，所述的数控衰减器用于调整不同频率对应的频响差异，所述的开关放大器用于调整射频发射机输出功率范围。
2.根据权利要求1所述的小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其特征在于，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器和开关放大器构成输出功率总动态范围。
3.根据权利要求1所述的小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其特征在于，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器分别提供0～20db的衰减。
4.根据权利要求1所述的小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其特征在于，所述的数控衰减器步进为0.5db，总程控为0～31.5db。
5.根据权利要求1所述的小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其特征在于，所述的开关放大器提供0～20db的增益。
6.根据权利要求1所述的小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其特征在于，所述的电路的频率范围为0.4～6ghz，输出动态为100db，功率输出动态为100db。
7.一种小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置，其特征在于，所述的装置包括4个小型屏蔽腔和一个大型屏蔽腔，所述的4个小型屏蔽腔分别放置第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器，所述的大型屏蔽腔放置数控衰减器和开关放大器，所述的每个屏蔽腔间通过屏蔽槽及微带线走线连接。
8.根据权利要求7所述的小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置，其特征在于，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、数控衰减器和开关放大器依次连接，所述的数控衰减器用于调整不同频率对应的频响差异，所述的开关放大器用于调整射频发射机输出功率范围。
9.根据权利要求7所述的小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置，其特征在于，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器和开关放大器构成输出功率总动态范围。
10.根据权利要求7所述的小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置，其特征在于，所述的第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器分别提供0～20db的衰减。
11.根据权利要求7所述的小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置，其特征在于，所述的数控衰减器步进为0.5db，总程控为0～31.5db。
12.根据权利要求7所述的小型化多通道射频大动态衰减电路结构，其特征在于，所述的开关放大器提供0～20db的增益。
13.根据权利要求7所述的小型化多通道射频大动态衰减屏蔽装置，其特征在于，所述的电路的频率范围为0.4～6ghz，输出动态为100db，功率输出动态为100db。
技术总结