CN103414485B - 短波接收天线调谐方法与系统 - Google Patents
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Abstract
短波接收天线调谐系统，包括短波鞭天线、天线适配器、多路耦合器和多通道接收机；多通道接收机包括收信信道、信道数字信号处理模块、频率合成器模块、主控模块、前面板模块、电源模块、具有CPCI总线的机箱；收信信道接收短波射频信号，并对信号进行混频、滤波和放大处理；频率合成器模块提供信道数字信号处理模块所需的标频信号，同时也提供本振信号输出至收信信道；短波信号经过混频转换为高中频信号后，在信道数字信号处理模块中分别用16位的A/D进行模数变换；同时信道数字信号处理模块用串口连接天线适配器和多路耦合器，接收的短波射频信号经过天线适配器调节天线的匹配阻抗输出给多路耦合器，多路耦合器输出送到多通道接收机。
Description
一、技术领域
本发明属于电子电路设计，短波接收天线调谐方法与系统。
二、背景技术
在短波通信中，信号会受电离层变化的影响，有时接收到的信号信噪比较低；同时在周围噪声比较大的通信环境中，也会出现类似的情况，这些都会很大程度影响短波通信系统的通信效果。以往为了改善接收效果，人们在天线选择、滤波和编解码等方面做了一些工作，也取得一定的效果；但是很少有人从提高接收天线阻抗匹配能力方面来考虑。
三、发明内容
本发明目的是，为短波多通道一体化通信系统而设计的。本发明实现了对接收天线进行调谐的方法，可以提高接收天线的阻抗匹配能力，很大程度提高接收信号增益。本发明使用我们研制的天线适配器、多路耦合器、多信道接收机来实现接收天线调谐，可以应用在电磁环境较恶劣的通信系统中。
短波接收天线调谐方法，采用包括短波鞭天线、天线适配器、多路耦合器和多通道接收机的短波接收天线调谐系统进行调谐；天线适配器接短波鞭天线，接收进来的短波射频信号经过天线适配器调节天线的匹配阻抗输出给多路耦合器，多路耦合器输出送到多通道接收机；多通道接收机包括收信信道、信道数字信号处理模块、频率合成器模块、主控模块、前面板模块、电源模块、具有CPCI总线的机箱；收信信道接收短波射频信号，并对信号进行混频、滤波和放大处理；频率合成器模块提供信道数字信号处理模块所需的标频信号，同时也提供本振信号输出至收信信道；短波信号经过混频转换为高中频信号后，在信道数字信号处理模块中分别用A/D进行模数变换，然后用DSP芯片做数字解调成音频信号；同时多通道接收机的信道数字信号处理模块用串口连接天线适配器和多路耦合器，控制接收调谐整个过程。
发射和接收天线均设有天线适配器调节天线的阻抗匹配，包括检测单元、控制单元、阻抗匹配网络、电源单元及切换开关；当天线适配器收到多通道接收机的调谐命令和频率码时，控制单元控制检测单元的继电器接入电压电流检测器，控制单元根据所得电压电流取样值调整阻抗匹配网络直至匹配，控制单元根据所得电压电流取得值计算天线阻抗，匹配网络根据当前计算阻抗调整网络状态，直到阻抗估值为50±5Ω左右接着撤除电压电流检测，发出天线适配器备妥状态信息。如果匹配不成功，则阻抗匹配网络直接旁路到直通状态。
多路耦合器包括电源、自检信号产生电路、过载保护电路、高线性低噪声放大器、功率分配器；输入射频信号首先经过高线性低噪声放大器的8.5dB放大，然后通过功率分配器最终分配为6路，6路分配衰减为7.8dB，加上分配电路的损耗约0.5dB，所以最终输入到每路输出的总增益为0dB左右；通过本发明的短波接收调谐系统，接收信号增益可以提高5-10dB。
过载保护电路检测输入信号的大小，当输入信号幅度大于保护门限30±4dBm时，过载保护电路动作，切断输入信号。自检信号产生电路生成一个标准幅度的宽带噪声射频信号送到多路耦合器的输入端即高线性低噪声放大器，通过连接在功率分配器输出端的收信机的信号电平指示数据，量测多路耦合器、连接收信机的电缆及收信机是否正常。短波接收天线调谐方法，采用包括短波鞭天线、天线适配器、多路耦合器和多通道接收机的短波接收天线调谐系统进行调谐；天线适配器接短波鞭天线，接收进来的短波射频信号经过天线适配器调节天线的匹配阻抗输出给多路耦合器，多路耦合器输出送到多通道接收机；多通道接收机包括收信信道、信道数字信号处理模块、频率合成器模块、主控模块、前面板模块、电源模块、具有CPCI总线的机箱；收信信道接收短波射频信号，并对信号进行混频、滤波和放大处理；频率合成器模块提供信道数字信号处理模块所需的标频信号，同时也提供本振信号输出至收信信道；短波信号经过混频转换为高中频信号后，在信道数字信号处理模块中分别用A/D进行模数变换，然后用DSP芯片做数字解调成音频信号；同时多通道接收机的信道数字信号处理模块用串口连接天线适配器和多路耦合器，控制接收调谐整个过程。
短波接收天线调谐系统，包括短波鞭天线、天线适配器、多路耦合器和多通道接收机；多通道接收机包括收信信道、信道数字信号处理模块、频率合成器模块、主控模块、前面板模块、电源模块、具有CPCI总线的机箱；收信信道接收短波射频信号，并对信号进行混频、滤波和放大处理；频率合成器模块提供信道数字信号处理模块所需的标频信号，同时也提供本振信号输出至收信信道；短波信号经过混频转换为高中频信号后，在信道数字信号处理模块中分别用16位的A/D进行模数变换，然后用DSP芯片做数字解调成音频信号。同时多通道接收机的信道数字信号处理模块用串口连接天线适配器和多路耦合器（用以控制接收调谐整个过程）。同时信道数字信号处理模块用串口连接天线适配器和多路耦合器，天线适配器接短波鞭天线，接收进来的短波射频信号经过天线适配器调节天线的匹配阻抗输出给多路耦合器，多路耦合器输出送到多通道接收机。
发射和接收天线均设有天线适配器调节天线的阻抗匹配，包括检测单元、控制单元、阻抗匹配网络、电源单元及切换开关；当天线适配器收到多通道接收机的调谐命令和频率码时，控制单元控制检测单元的继电器接入电压电流检测器，控制单元根据所得电压电流取样值调整阻抗匹配网络直至匹配：控制单元根据所得电压电流取样值计算天线阻抗，匹配网络根据当前计算的阻抗调整网络状态，直到阻抗估值为50Ω左右，如50±5Ω，接着撤除电压电流检测，发出天线适配器备妥状态信息。如果匹配不成功，则阻抗匹配网络直接旁路到直通状态。
本发明通过重新审视发射机调谐的工作原理，发射机通过天调调谐，可以提高发射天线的阻抗匹配能力，优化发射效率；根据收发互易性原理，接收时做天线调谐，也会提高接收天线的阻抗匹配能力，提高接收效率。本发明可以作为提高短波接收效果的一种有效方法进行推广。
本发明有益效果是：发射机通过天调调谐，可以提高发射天线的阻抗匹配能力，优化发射效率；根据收发互易性原理，接收时通过天线调谐，提高接收天线的阻抗匹配能力，提高接收效率。通过试验和样机表明本发明方法和系统用于电磁波恶劣的环境，信噪比明显得到提高。大大改善了短波通信系统的通信效果。
四、附图说明
图1为短波接收天线调谐系统示意图；
图2为天线适配器原理框图；
图3为多路耦合器原理框图；
图4为多通道接收机原理框图。
五、具体实施方式
短波接收天线调谐系统由短波鞭天线、天线适配器、多路耦合器和多通道接收机等组成，示意图如图1所示。天线适配器接入短波天线，进来的短波射频信号经过阻抗匹配后输出给多路耦合器，接着送到多通道接收机。多通道接收机通过串口控制天线适配器和多路耦合器工作。通过短波接收调谐，接收信号增益可以提高5-10dB。
图1短波接收天线调谐系统示意图。天线适配器是关键部分，作用是调节天线的匹配阻抗。它由检测单元、控制单元、匹配网络、电源单元及切换开关等组成。图2为天线适配器的原理框图。当天线适配器收到接收机的调谐命令和频率码时，控制单元控制检测单元的继电器接入电压电流检测器，控制单元根据所得电压电流取样值调整匹配网络直至匹配，接着撤除电压电流检测，发出天线适配器备妥状态信息。如果匹配不成功，则直接旁路到直通状态。
图2天线适配器原理框图；多路耦合器主要由电源部分、自检信号产生电路、过载保护电路、高线性低噪声放大器、功率分配器等组成。输入射频信号首先经过8.5dB放大，然后通过功率分配器最终分配为6路，6路分配理论衰减为7.8dB，加上分配电路的损耗约0.5dB，所以最终输入到每路输出的总增益为0dB左右。过载保护电路可以检测输入信号的大小，当输入信号幅度大于保护门限时，保护电路动作，切断输入信号，保护后面的电路不受损坏。自检信号产生电路可生成一个标准幅度的宽带噪声射频信号送到多路耦合器的输入端，通过连接在输出端收信机的信号电平指示数据，可以知道多路耦合器、连接收信机的电缆及收信机是否正常。多路耦合器原理框图见图3所示。
图4多通道接收机原理框图中，多通道接收机由收信信道、信道数字信号处理模块、频率合成器模块、主控模块、前面板模块、电源模块、具有CPCI总线的机箱等组成。原理框图如图4所示。
收信信道接收短波射频信号，并对信号进行混频、滤波和放大等处理。频率合成器模块提供信道数字信号处理模块所需的标频信号，同时也提供本振信号给收信信道。短波信号经过混频转换为高中频信号后，在信道数字信号处理模块中分别用16位的A/D进行模数变换，然后用DSP芯片做数字解调成音频信号。同时信道数字信号处理模块用串口控制天线适配器和多路耦合器，控制接收调谐整个过程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.短波接收天线调谐方法，其特征是采用包括短波鞭天线、天线适配器、多路耦合器和多通道接收机的短波接收天线调谐系统进行调谐；天线适配器接短波鞭天线，接收进来的短波射频信号经过天线适配器调节天线的匹配阻抗输出给多路耦合器，多路耦合器输出送到多通道接收机；多通道接收机包括收信信道、信道数字信号处理模块、频率合成器模块、主控模块、前面板模块、电源模块、具有CPCI总线的机箱；收信信道接收短波射频信号，并对信号进行混频、滤波和放大处理；频率合成器模块提供信道数字信号处理模块所需的标频信号，同时也提供本振信号输出至收信信道；短波信号经过混频转换为高中频信号后，在信道数字信号处理模块中分别用A/D进行模数变换，然后用DSP芯片做数字解调成音频信号；同时多通道接收机的信道数字信号处理模块用串口连接天线适配器和多路耦合器，控制接收调谐整个过程；
发射和接收天线均设有天线适配器调节天线的阻抗匹配，包括检测单元、控制单元、阻抗匹配网络、电源单元及切换开关；当天线适配器收到多通道接收机的调谐命令和频率码时，控制单元控制检测单元的继电器接入电压电流检测器，控制单元根据所得电压电流取样值调整阻抗匹配网络直至匹配控制单元根据所得电压电流取样值计算天线阻抗，匹配网络根据当前计算的阻抗调整网络状态，直到阻抗估值为50±5Ω左右，接着撤除电压电流检测，发出天线适配器备妥状态信息；如果匹配不成功，则阻抗匹配网络直接旁路到直通状态；
多路耦合器包括电源、自检信号产生电路、过载保护电路、高线性低噪声放大器、功率分配器；输入射频信号首先经过高线性低噪声放大器的8.5dB放大，然后通过功率分配器最终分配为6路，6路分配衰减为7.8dB，加上分配电路的损耗约0.5dB，所以最终输入到每路输出的总增益为0dB。
2．根据权利要求1所述的短波接收天线调谐方法，其特征是多路耦合器过载保护电路检测输入信号的大小，当输入信号幅度大于保护门限30±4dBm时，过载保护电路动作，切断输入信号；自检信号产生电路生成一个标准幅度的宽带噪声射频信号送到多路耦合器的输入端即高线性低噪声放大器，通过连接在功率分配器输出端的收信机的信号电平指示数据，量测多路耦合器、连接收信机的电缆及收信机是否正常。
3．短波接收天线调谐系统，其特征是包括短波鞭天线、天线适配器、多路耦合器和多通道接收机；多通道接收机包括收信信道、信道数字信号处理模块、频率合成器模块、主控模块、前面板模块、电源模块、具有CPCI总线的机箱；收信信道接收短波射频信号，并对信号进行混频、滤波和放大处理；频率合成器模块提供信道数字信号处理模块所需的标频信号，同时也提供本振信号输出至收信信道；短波信号经过混频转换为高中频信号后，在信道数字信号处理模块中分别用16位的A/D进行模数变换，然后用DSP芯片做数字解调成音频信号；
同时信道数字信号处理模块用串口连接天线适配器和多路耦合器，天线适配器接短波鞭天线，接收进来的短波射频信号经过天线适配器调节天线的匹配阻抗输出给多路耦合器，多路耦合器输出送到多通道接收机；
发射和接收天线均设有天线适配器调节天线的阻抗匹配，包括依次连接的检测单元、控制单元、阻抗匹配网络、电源单元及切换开关；控制单元控制检测单元的继电器接入电压电流检测器，控制单元根据所得电压电流取样值调整阻抗匹配网络直至匹配：控制单元根据所得电压电流取样值计算天线阻抗，匹配网络根据当前计算的阻抗调整网络状态，直到阻抗估值为50Ω，接着撤除电压电流检测，发出天线适配器备妥状态信息。
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