CN102315854A - 捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，主要由前端保护电路、分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器、增益控制低噪声放大器、分段电调谐跟踪滤波器、电调谐数模转换器、增益控制数模转换器、数据存储器及控制器组成。其中：天线接收到的超短波无线电信号通过前端保护电路经分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器跟踪选频后，由增益控制低噪声放大器放大，然后再由分段电调谐跟踪滤波器选频后输出。跟踪滤波和增益控制的数据存储在数据存储器中，由电调谐、增益控制数模转换器转换为压控值，通过控制器进行波段转换、跟踪调谐及幅度均衡。本发明可以增强超短波无线电接收机应付复杂电磁环境的能力，适合于跳频接收机并使其具有抗干扰的特性。

Description

捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路

技术领域

本发明属于超短波无线电通信技术领域，具体涉及一种                                               

范围内的超短波接收机射频前端电路的设计，特别是提高

范围内的超短波接收机抗电子干扰、抗阻塞干扰的性能，可适用于设计制作超短波无线电接收机，也可将其置于现有超短波接收机射频前端电路的输入端，改善现有超短波无线电接收机的抗阻塞干扰性能。

背景技术

现代无线电通信的电磁环境越来越复杂，超短波无线电通信设备大量增加，信号越来越拥剂。例如船用通信，有时在一狭小的平面上，有多部电台在同时工作，由于相距很近，相互之间会产生干扰，严重时会产生接收机的阻塞而无法使用。此外，随着现代通信技术的进步，传统的通信技术己适应不了当前诸如电子对抗、电子侦察与反侦察的发展，如采用跳频通信，其具有抗噪声、抗干扰、抗衰落、抗多径能力强的特点，与传统的通信方式相比，有显著的优点。但同时也对无线电接收机的射频前端电路提出了新的技术要求。

许多早期生产现还在使用的范围内的超短波无线电通信设备，其射频前端电路的综合指标尤其是抗强干扰的性能较差，而在超短波无线电通信设备的设计中，设计者往往偏重于数字智能功能，而往往忽视模拟射频前端电路的高指标电路设计。根据部分无线电通信设备抗阻塞干扰性能差的问题，也提出并使用了一些新的方法，例如相位抵消法、跟踪衰减法等，但它们适应不了无线电接收机使用时的参数快速变化。故设计其中心频率可快速跟踪的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路就显得非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，、以增强超短波无线电接收机应付复杂电磁环境的能力，适合于要求调谐接收频率快速变化的跳频接收机，并使其具有抗超强干扰的特性。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，主要由前端保护电路、分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器、增益控制低噪声放大器、分段电调谐跟踪滤波器、电调谐第一和第二数模转换器、分段电调谐集中选择数据存储器、分段电调谐数据存储器、增益控制数模转换器、分段增益控制数据存储器及控制器组成，其中：前端保护电路将天线接收到的超短波无线电信号输往分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器，经该滤波器跟踪选频、消除邻带干扰和噪声后，由增益控制低噪声放大器放大，然后由分段电调谐跟踪滤波器选频，进－步滤除带外干扰后输出，跟踪滤波和增益控制的数据存储在数据存储器中，经电调谐、增益控制数模转换器转换为压控值，在整个信号传输过程中，控制器负责波段转换、跟踪调谐及增益的控制。

所述超短波无线电信号在通过

范围内的宽带带通滤波器及前端保护电路的过程中，被滤除掉部分带外噪声，使整个捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路免受输入超强信号的影响。

所述分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器共4个，将其分段覆盖超短波

的频率范围内，降低频率复盖系数并为多谐振选频回路，具有超强的抑制和消除邻带干扰的能力，并始终对输入

范围内的超短波无线电信号处于最佳调谐状态，大大提高了抗邻道干扰的性能。

所述的分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器受电调谐第一数模转换器的控制，分段电调谐跟踪滤波器受电调谐第二数模转换器的控制，两个数模转换器分别使两电调谐跟踪滤波器处于最佳调谐状态。

所述两个数模转换器输出的调谐电压，由电平转换与缓存将只读存储器的数据转换为较高电平，再由电阻网络与参考源转换为模拟电压量，去控制分段电调谐跟踪滤波器。

 所述电调谐只读存储器所存储的数据受输入工作频率命令的控制，采用表格的形式将输入工作频率命令作为只读存储器的地址，该地址存储的数据与此时的分段电调谐跟踪滤波器的调谐电压一一对应。

所述增益控制低噪声放大器共4个，覆盖频率范围为

，增益控制只读存储器采用表格的形式将工作频率命令作为只读存储器的地址，该地址所存储的数据与增益控制低噪声放大器所要求的幅频特性相对应。

本发明提供的上述捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其用途是：该捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路置于现有

范围内的超短波接收机射频前端电路的输入端，以改善超短波接收机的抗强干扰的性能；或者用于超短波接收机射频前端电路的设计中。

本发明提供的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，与现有技术相比具有以下主要的优点：

1.提高了抗阻塞性能：

采用了由电调谐多谐振回路组成的分段电调谐集中选择跟踪窄带滤波器，该滤波器可以进行集中选择窄带跟踪滤波，具有超强的抑制和消除邻带干扰的能力，可滤除带外噪声并有效保护超短波无线电接收机免受输入超强信号的影响，从而提高了抗阻塞性能。

2.进一步增强了抗干性能：

所采用的分段电调谐跟踪滤波器，可作为增益可控低噪声放大器的负载，进－步滤除了带外干扰和噪声后输出。再次增强了抗干性能。

3. 能始终对输入超短波无线电信号处于最佳调谐状态：

所采用的分段电调谐预选跟踪窄带滤波器存储器、分段电调谐跟踪数据存储器、电调谐第一数模转换器和电调谐第二数模转换器，可将工作频率作为分段电调谐集中选择数据存储器的地址。

工作频率所对应的电调谐电压样值存储在分段电调谐数据存储器中，并且由所述的两个数模转换器得到对应的电调谐电压，改变所存数据即可修改调谐电压值，故能始终对输入超短波无线电信号处于最佳调谐状态。

4. 能够减小输出频率范围内的不平坦度：

所采用的增益控制低噪声放大器，先将工作频率所要求的输出电压幅值存储在分段增益控制数据存储器中，再由增益控制数模转换器得到对应的增益控制电压。修改分段增益控制数据存储器中存储的数据，即得到满足幅频特性要求的

范围内的超短波无线电信号输出，减小了输出频率范围内的不平坦度。

5. 可降低成本和电路的复杂性：

采用具有最高输出16V范围的数模转换器电路，可省去专用DAC集成芯片，无需放大器提升电压造成的误差，且功耗低，响应速度快，从而可以大大降低了成本和电路的复杂性。

6. 方便功能更改和升级：

所采用的控制器接口电路连接微机，可分别由控制器键盘和上位机软件界面实现工作频率的设置与工作方式的转换。且功能更改和升级方便。

7.使用效果好：

可工作于超短波接收机30MHz～88MHz频率范围內，在偏离调谐频率

的频点上测得信号衰减低于

，在偏离调谐频率

的频点上测得信号衰减低于，在偏离调谐频率

的频点上测得信号衰减低于

。在工作频率范围內的功率增益不小于

。

8.应用广：

可满足接收频率的快速变化，并要求具有低插损及小的带内波动。可应用于超短波无线电接收机的输入端，增强了应付复杂电磁环境的能力，适合于要求调谐接收频率快速变化的跳频接收机，并使其具有抗超强干扰的特性。除用于超短波接收机射频前端外，也用于发射机功放输出端，频率合成器输出端作选频滤波用。

附图说明

图1捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路简化框图。

图2分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器及其控制电路结构图。

图3集中选择窄带跟踪滤波数据存储器及电调谐第一数模转换器的组成原理框图。

图4增益控制数据存储器及增益控制数模转换器的组成原理框图。

具体实施方式

本发明提供的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，实际上是一个数控电调谐跟踪选频放大器，它是跳频接收机高频前端的核心部件，其功能是为了选出接收机的工作频率信号，让所需要的频率信号顺利通过，对不需要的频率产生抑制并滤除其它杂波。同时，要求其具有低插损、低带内波动、高信号选择性，以满足灵敏度和动态范围的要求。还要求电调跟踪滤波器具有体积小、快速跟踪、工作频带宽的优点，可很好地抑制二阶组合信号，提高接收机的选择性和抗干扰能力。采用电调谐跟踪调谐滤波器技术，既可实现快速跟踪调谐，又能达到插入损耗小、隔离度高、性能稳定的要求，能实现性能优良的抗干扰或电子对抗的效果。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于下面所述或是图示的结构和实施细节。

本发明提供的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其结构如图1所示：主要由前端保护电路、分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器、增益控制低噪声放大器、分段电调谐跟踪滤波器、电调谐第一数模转换器、分段电调谐集中选择数据存储器、电调谐第二数模转换器、分段电调谐数据存储器、增益控制数模转换器、分段增益控制数据存储器及控制器等组成。天线接收到的超短波无线电信号（

）通过前端保护电路后，由分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器进行跟踪选频，消除邻带干扰和噪声，由增益控制低噪声放大器放大后，再由分段电调谐跟踪滤波器选频，进－步滤除了带外干扰和噪声，再次提高了选择性指标。所述分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器、增益控制低噪声放大器及分段电调谐跟踪滤波器具有优良的选择性和极强抑制干扰的能力，且跟踪快速捷变及优良的幅频特性。控制器主要用于控制波段转换、跟踪调谐及增益控制等。

图1给出来了本发明的结构框图，所述发明中的分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器及其控制电路，它包括分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器、电调谐第一数模转换器及分段电调谐集中选择数据存储器等部分。其中分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器由电调谐多谐振回路组成，电调谐第一数模转换器将分段电调谐数据存储器存储的数据转换电调谐电压，分段电调谐集中选择数据存储器存储的数据由工作频率决定，即将可工作频率作为分段电调谐数据存储器的地址。工作频率所对应的电调谐电压样值存储在分段电调谐集中选择数据存储器中，由第一数模转换器得到对应的电调谐电压。所述电调谐只读存储器所存储的数据受输入工作频率命令的控制，采用表格的形式将输入工作频率命令作为只读存储器的地址，该地址存储的数据与此时的分段数控电调谐跟踪滤波器的调谐电压一一对应，因此，总可以通过改写存储器的数据值，使电调谐跟踪滤波器处于最佳调谐状态。

所述的分段电调谐跟踪滤波器，它包括分段电调谐跟踪滤波器、电调谐第二数模转换器及分段电调谐数据存储器等部分。其工作过程与分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器类似，但分段电调谐跟踪滤波器比分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器要简单，它作为增益控制低噪声放大器的回路负载，进－步滤除了带外干扰和噪声后输出。

所述分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器及其控制电路，如图2和图3所示：它包括分段开关、四个分段的电调谐集中选择窄带跟踪滤波器、电调谐第一数模转换器、四个增益控制低噪声放大器、四个分段的电调谐跟踪滤波器及分段开关等部分。其中，分段开关将分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器分为四个独立的电调谐集中选择窄带跟踪滤波器。每个独立的电调谐集中选择窄带跟踪滤波器由电调谐多谐振回路组成，参考图3集中选择窄带跟踪滤波数据存储器及电调谐第一数模转换器的组成原理框图。电调谐第一数模转换器将分段电调谐集中选择数据存储器存储的数据转换电调谐电压，分段电调谐集中选择数据存储器存储的数据由工作频率决定，即将工作频率作为分段电调谐集中选择数据存储器的地址。工作频率所对应的电调谐电压样值存储在分段电调谐数据存储器中，由第一数模转换器得到对应的电调谐电压。由于超短波无线电频率范围为

，则可算得频率覆盖系数约等于3，故应分段滤波。这里采用2—4译码器，将电调谐集中选择窄带跟踪滤波器分为4个独立的电调谐集中选择预选跟踪滤波器，则可算得每波段的频率覆盖系数近似为1.31，故大大降低了频率覆盖系数，容易保证优良的电调谐特性。

所述增益控制低噪声放大器及其控制电路，其结构如图2和图4所示：它包括增益控制低噪声放大器、增益控制数模转换器及分段增益控制数据存储器等部分。经分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器选频后的

的超短波无线电信号，由增益控制低噪声放大器进行放大，其放大量受分段增益控制数模转换器的控制。分段增益控制数据存储器根据系统所要求的幅频特性，将工作频率所对应的幅度控制值存储在分段增益控制数据存储器中，通过增益控制数模转换器给出增益控制电压，有效的补偿幅频特性误差，在

的频率范围内，保持输出幅度的稳定。增益控制数模转换器将分段增益控制数据存储器存储的数据转换成增益控制电压，即将工作频率所要求的输出电压幅值存储在分段增益控制数据存储器中，将增益控制低噪声放大器分为4个独立的低噪声放大器，由增益控制数模转换器获得对应的增益控制电压。得到满足幅频特性要求的

超短波无线电信号输出。所述幅度控制只读存储器采用表格的形式将工作频率命令作为只读存储器的地址，该地址所存储的数据与增益控制低噪声放大器对应的幅频特性一致，因此，我们总可以通过改写存储器的数据值，使增益控制低噪声放大器具有我们所希望的最佳幅频特性。所述增益控制低噪声放大器可由双栅场效应管或增益可控的射频集成电路组成。

所述的分波段电调谐跟踪滤波器，如图2和图3所示，它包括分波段电调谐跟踪滤波器、第二数模转换器及分段电调谐数据存储器等部分。其工作过程与分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器及其控制电路类似，它也通过2—4译码器，将分波段电调谐跟踪滤波器分为4个独立的跟踪滤波器，其每段的频率复盖系数也近似为1.31，容易保证良好的电调谐特性。但分段电调谐跟踪滤波器比分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器简单，它作为增益控制低噪声放大器的回路负载，进－步滤除了带外干扰和噪声后输出。

所述电调谐第一数模转换器及其分段电调谐集中选择数据存储器的结构如图3所示，控制器将频率控制字并行输入给只读存储器，只读存储器的输出经电平转换与缓存后，由电阻网络和参考电压源转换为模拟电压输出，去压控分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器。电调谐第二数模转换器及其分段电调谐数据存储器的结构与电调谐第一数模转换器及其分段电调谐集中选择数据存储器的结构完全相同，都是将工作频率作为只读存储器的地址。工作频率所对应的电调谐电压样值存储在分段电调谐数据存储器中，由数模转换器得到对应的电调谐电压。都分为4个独立的跟踪滤波器，频率覆盖系数都近似为1.31，它们都保证了良好的电调谐特性。

增益控制数模转换器及增益控制数据存储器的结构参考图4，控制器将频率幅度数据并行输入给增益控制只读存储器，只读存储器的输出经电平转换与缓存后，由电阻网络和参考电压源转换为模拟电压信号，该模拟电压信号经缓冲器输出到增益控制低噪声放大器中。

所述增益控制数模转换器及增益控制数据存储器的结构与电调谐第一数模转换器及其分段电调谐集中选择数据存储器的结构相同，也是将工作频率作为数据存储器的地址。工作频率所对应的电调谐电压样值存储在分段增益控制数据存储器中，由增益控制数模转换器得到对应的增益控制电压。也分为4个独立的增益控制低噪声放大器，覆盖系数都近似为1.31，保证了增益控制低噪声放大器具有良好的幅频特性。.

所述波段开关由波段开关二极管BA792组成，通过CPLD组成的2—4译码器及外部元件构成的电平转换电路，控制BA792完成波段切换。图3中的只读存储器由CPLD设计，电平转换与缓存由外接元器件组成。电调谐第一数模转换器、增益控制数模转换器与电调谐第二数模转换器，它们的共同特点是：经电平转换与缓存后由电阻网络和参考电压源转换为模拟电压输出。数模转换器输出为阶梯正弦量，需滤波器平滑其输出，以滤除杂散和谐波信号。一般专用DAC集成芯片的输出电压范围较小，也存在功耗和性价比问题，为了解决此问题，本实施例采用图3和图4所示的DAC电路，非常重要的是它采用了电平转换和缓存，可将电平提升至18V，从工作可靠性考虑，我们将电平提升至16V，故本发明DAC电路的压控范围为0—16V，保证了宽的压控范围和线性。

所述控制器由微处理器及可编程器件构成，其相关控制部分主要有：分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器控制接口、增益控制低噪声放大器控制接口及分段电调谐跟踪滤波器控制接口，还包括键盘输入与液晶显示、分段控制及与微机的串口通信电路等。其中，键盘输入与液晶显示设置工作频率并给出显示；分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器控制接口将频率设置转换为地址送给分段电调谐集中选择数据存储器，由电调谐第一数模转换器给出对应的压控电压，使分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器始终处于最佳调谐状态；增益控制低噪声放大器控制接口，将频率设置转换为地址送给分段增益控制数据存储器，通过增益数模转换器得到增益控制电压，使输出的超短波无线电信号在整个频率范围内保持幅度－定。

控制器是微处理器与可编程器件（CPLD）的结合，其中微处理器完成工作方式的转换、状态设置、键盘输入与显示等。频率、幅度数据只读存储器由CPLD构成。微处理器可选用ATMEL公司的ATMEGAR128或是其他，也可选用ARM。本发明选用的CPLD可以是ALTERA公司的MAXⅡ系列的CPLD，也可以是XILINX或其它公司的CPLD。

控制器连接微机，可由上位机软件界面实现工作频率的设置与工作方式的转换。

Claims (10)

1.一种捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征是主要由前端保护电路、分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器、增益控制低噪声放大器、分段电调谐跟踪滤波器、电调谐第一和第二数模转换器、分段电调谐集中选择数据存储器、分段电调谐数据存储器、增益控制数模转换器、分段增益控制数据存储器及控制器组成，其中：前端保护电路将天线接收到的超短波无线电信号输往分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器，经该滤波器跟踪选频、消除邻带干扰和噪声后，由增益控制低噪声放大器放大，然后由分段电调谐跟踪滤波器选频，进－步滤除带外干扰后输出，跟踪滤波和增益控制的数据存储在数据存储器中，经电调谐、增益控制数模转换器转换为压控值，在整个信号传输过程中，控制器负责波段转换、跟踪调谐及增益的控制。

2.根据权利要求l所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征在于：所述超短波无线电信号在通过                                                

范围内的宽带带通滤波器及前端保护电路的过程中，被滤除掉部分带外噪声，使整个捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路免受输入超强信号的影响。

3.根据权利要求l所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征在于：所述分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器共4个，将其分段覆盖超短波的频率范围内，降低了频率复盖系数，且均为多谐振选频回路，每个选频回路在电调谐数模转换器的控制下，均调谐于输入的超短波无线电信号。

4.根据权利要求1所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征在于：分段电调谐集中选择窄带跟踪滤波器受电调谐第一数模转换器的控制，分段电调谐跟踪滤波器受电调谐第二数模转换器的控制，两个数模转换器分别使两电调谐跟踪滤波器处于最佳调谐状态。

5.根据权利要求4所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征在于：所述两个数模转换器采用了电平转换和缓存，将电平提升，再由电阻网络与参考源转换为模拟电压量，压控范围为0—16V，保证了宽的压控范围和线性，去控制分段电调谐跟踪滤波器。

6.根据权利要求5所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征在于：所述两个数模转换器的输入数据由只读存储器提供，只读存储器采用表格的形式将输入工作频率命令作为只读存储器的地址，相关地址所存储的数据与分段数控电调谐跟踪滤波器的调谐电压有一一对应关系，改变调谐电压可以通过改写存储器的数据值来完成。

7.根据权利要求1所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征在于：所述增益控制低噪声放大器分为4个独立的低噪声放大器，由增益控制数模转换器获得对应的增益控制电压，得到满足幅频特性要求的

频率范围内的超短波无线电信号输出。

8.根据权利要求7所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征在于：所述幅度控制只读存储器采用表格的形式，将输入工作频率命令作为只读存储器的地址，相关地址所存储的数据与增益控制低噪声放大器所要求的幅频特性一致，改变调谐电压可以通过改写存储器的数据值来完成，获得增益控制低噪声放大器对应的幅频特性。

9. 根据权利要求1所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路，其特征在于：所述控制器连接微机，可由上位机软件界面实现工作频率的设置与工作方式的转换。

10.权利要求l至9中任一权利要求所述捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路的用途，其特征在于：所述的捷变高抗干扰超短波数控跟踪调谐放大电路置于现有

范围内的超短波接收机射频前端电路的输入端，以改善超短波接收机的抗强干扰的性能；或者用于超短波接收机射频前端电路的设计中。

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