CN103997351B - 天线有源电路及有源接收天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线有源电路，包括：信号保护电路，用于接收天线振子的射频信号，将射频信号中的大信号进行滤除保护处理后输出至滤波电路；滤波电路，用于对信号保护电路输出的射频信号进行频带滤波处理后输出至增益控制电路；增益控制电路，用于根据预设的功率门限值对滤波电路输出的射频信号进行增益控制处理然后输出至后级接收设备。上述天线有源电路，使得有源接收天线具有更高的收发隔离度，提高了灵敏弱信号的接收性能，增大了天线的动态范围，整体提高了有源接收天线的共址抗干扰能力。另外还提供一种包括上述天线有源电路的有源接收天线，该天线具有更高的收发隔离度，灵敏弱信号的接收性能强，天线的动态范围大，共址抗干扰能力强。

Description

天线有源电路及有源接收天线

技术领域

本发明涉及无线电技术领域，特别是涉及一种天线有源电路及有源接收天线。

背景技术

随着现代通信技术的不断发展，多种无线通信设备同时应用已经较为常见，例如，同一舰船或同一车辆上往往配装多种无线通信设备，它们之间往往会相互干扰，特别是发射机对接收机的干扰；一方面会引起接收机的饱和，另一方面，发射信号在接收机端形成的互调产物也可能影响接收机的接收。

传统的有源接收天线，在收发天线距离较近的共址环境下，其有源电路的抗共址干扰能力较差，而且由于信号大小变化大，所以一般增益较低，同时，工作时隔离度指标均较低，从而出现发射机工作时接收设备会受到干扰无法正常工作，导致收发不能同时工作或接收效果不佳等状态，一旦有大信号灌入有源接收天线，会造成有源电路与后级接收设备受到损坏。

发明内容

基于此，有必要针对现有有源接收天线中存在的抗共址干扰能力较差的问题，提供一种天线有源电路及有源接收天线。

一种天线有源电路，包括：依次连接的信号保护电路、滤波电路以及增益控制电路；

所述信号保护电路，用于接收天线振子的射频信号，将射频信号中的大信号进行滤除保护处理后输出至滤波电路；

所述滤波电路，用于对信号保护电路输出的射频信号进行频带滤波处理后输出至增益控制电路；

所述增益控制电路，用于根据预设的功率门限值对滤波电路输出的射频信号进行增益控制处理然后输出至后级接收设备。

上述天线有源电路，通过信号保护电路对将射频信号中的大信号进行滤除，由滤波电路进行滤波处理，然后输出至增益控制电路进行增益控制后输出至后级接收设备。使得有源接收天线具有更高的收发隔离度，提高了灵敏弱信号的接收性能，增大了天线的动态范围，整体提高了有源接收天线的共址抗干扰能力。

一种有源接收天线，其特征在于，包括：上述的天线有源电路、天线振子以及天线底座；其中，所述天线振子设于天线底座上方，所述天线有源电路设于天线底座的内部。

上述有源接收天线，具有更高的收发隔离度，灵敏弱信号的接收性能强，天线的动态范围大，共址抗干扰能力强。

附图说明

图1为一个实施例的天线有源电路的结构示意图；

图2为优选实施例的信号保护电路的结构示意图；

图3为信号保护电路的电路设计示意图；

图4为一个实施例的增益控制电路示意图；

图5为增益控制电路的一个实例的示意图；

图6为一个实施例的有源接收天线的结构示意图；

图7为一个实例的有源接收天线的外部视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的天线有源电路及有源接收天线的具体实施方式作详细描述。

参考图1所示，图1为一个实施例的天线有源电路的结构示意图，包括：依次连接的信号保护电路10、滤波电路20以及增益控制电路30；

所述信号保护电路10，用于接收天线振子的射频信号，将射频信号中的大信号进行滤除保护处理后输出至滤波电路；所述滤波电路20，用于对信号保护电路输出的射频信号进行频带滤波处理后输出至增益控制电路；所述增益控制电路30，用于根据预设的功率门限值对滤波电路输出的射频信号进行增益控制处理然后输出至后级接收设备。

在本实施例中，通过信号保护电路10将射频信号中的大信号滤除掉，降低了大信号的干扰影响，避免后级电路被灌入的大信号，使得有源接收天线具有更强的共址抗干扰能力。滤波电路20对信号保护电路处理后射频信号进行选频，滤除无用带外信号，提高了共址抗干扰能力。增益控制电路30根据预设的功率门限值对射频信号的功率进行增益控制，然后输出至后级接收设备，保持了信号功率稳定，进一步加强了天线的共址抗干扰能力。

为了更加清晰本发明的技术方案，下面结合附图产生本发明技术方案的若干优选实施例。

参考图2所述，图2为优选实施例的信号保护电路的结构示意图，对于所述信号保护电路10，可以进一步包括：依次连接的接地信号保护电路101、过流信号保护电路102、选频电路103以及限幅电路104；其中，接地信号保护电路101连接射频信号输入端，限幅电路104连接滤波电路20输入端；

所述接地信号保护电路101，用于将射频信号中的大功率信号旁路下地，滤除射频信号中的大功率信号；所述过流信号保护电路102，用于在接收到的大电流信号时对电路进行切断保护，滤除射频信号中的大电流信号；所述选频电路103，用于对经过接地信号保护电路和过流信号保护电路的处理后残留的干扰信号进行频率滤波；所述限幅电路104，用于对所述残留的干扰信号的幅值限定在设定幅值后输出至所述滤波电路。

在本实施例中，通过接地信号保护电路101将大功率信号旁路下地，滤除干扰瞬时大功率信号和雷电信号。同时，将较大的电流信号通过过流信号保护电路102进行滤除，从而实现对射频通道的安全保护。选频电路103对接收信道以外的干扰信号进行滤波，滤除无用的干扰频率信号。而限幅电路104则可以将射频信号的幅值限制在一定幅度后输出至后级电路。

接地信号保护电路101、过流信号保护电路102均可选用高精度保护器件，以保证良好的接收效果与起始保护门限。各保护电路通过密切的性能配合、指标折中与器件选型，在对无用信号进行滤除、对后级电路进行保护的同时，以最低的传输损耗来保证对有用信号的接收。

信号保护电路10的保护门限可以设为33dBm；信道损耗小于0.2dB。

上述实施例的信号保护电路，通过控制接收信号门限，降低信道传输损耗等原理，在保证良好接收性能的同时极大提高了天线的共址抗干扰能力。

对于上述实施例的信号保护电路，在其电路设计中，可以通过如下器件来实现，参考图3所示，图3为信号保护电路的电路设计示意图。

所述接地信号保护电路101包括设于射频信号输入端与接地之间的防雷保护管1011；在本实施例中，防雷保护管1011可以将大功率信号特别是雷电信号迅速通过旁路下地，实现了保护后级电路的作用。

所述过流信号保护电路102包括并联连接的两个过流保护管，如图中所示过流保护管1021和过流保护管1022；在本实施例中，两个过流保护管所起的作用是，当大电流信号通过时，电流超过一定门限，触发过流保护管，过流保护管1021和过流保护管1022断开，当电流恢复至一定门限内后，过流保护管1021和过流保护管1022接通，通过两个过流保护管并联方式，可以实现分流作用，提高了稳定性和安全性。

所述选频电路103包括连接在过流信号保护电路与限幅电路之间的电容C，以及连接在过流保护管的输出端与接地之间的电感L，其中，所述电感并联一电阻R；在本实施例中，电容C、电感L、电阻R构成选频电路，可以将射频信号中残留的干扰信号中的无用频率滤除；其中，电容C可以取值为4700pF，电阻R为51KΩ。

所述限幅电路104包括连接在选频电路与接地之间的电压钳位电路，该电压钳位电路包括两个反向并联的二极管，如图中所示二极管1041和二极管1042；通过电压钳位电路，将残留干扰信号的幅值钳位至一定幅度，提高了共址抗干扰能力。

对于所述滤波电路20，可以包括一个5阶椭圆高通T型配置滤波器和一个9阶椭圆低通Pi型配置滤波器。其中，频率通带可以为1.6MHz-30MHz，一般情况下，带内插损小于0.3dB，带内波动小于0.4dB，大于50MHz的频段的带外抑制大于70dB。

通过滤波电路20实现对射频信号的选频和滤除带外信号，进一步增强了天线的共址抗干扰能力。

对于所述增益控制电路30，可以采用共轭放大电路模式对射频信号进行放大，优选的，参考图4所示，图4为一个实施例的增益控制电路示意图，在增益控制电路30的电路设计中，可以包括功率检测电路301，包含n个输出端的选通开关302，以及n个级联的低噪声放大电路3031～303n，n≥2；

所述功率检测电路301的输入端连接滤波电路输出端，输出端连接选通开关302的控制端；

所述选通开关302的信号输入端连接滤波电路输出端，n个信号输出端分别连接所述n个级联的低噪声放大电路3031～303n的信号输入端；

所述功率检测电路301检测滤波电路20输出的射频信号的功率，根据预设的功率门限值判决所述功率，并根据所述判决的结果控制选通开关302将射频信号通过对应的输出端输出至低噪声放大电路3031～303n进行放大。

参考图5所示，图5为增益控制电路的一个实例的示意图，本实例采用2个个级联的低噪声放大电路，即n＝2，如图中所示，分别为低噪声放大电路3031和低噪声放大电路3032，选通开关302有2个输出端，分别为输出端3021和输出端3022，分别连接低噪声放大电路3031和低噪声放大电路3032的输入端；作为一个例子，可以在此设定低噪声放大电路3031的增益为12dB，设定低噪声放大电路3032的增益为8dB。

在本应用实例中，功率检测电路301对射频信号进行实时检测，若检测到射频信号低于电路预设的功率门限值，则进入高增益放大模式，控制选通开关302通过输出端3021输出射频信号，射频信号依次通过两级低噪声放大电路，从而输出20dB的高增益放大信号；若检测信号高于预设的功率门限值，则控制选通开关302通过输出端3022输出射频信号，此时射频信号仅通过低噪声放大电路3032，输出8dB的增益放大信号。经过放大后的射频信号通过射频输出端口输出到后级接收设备。

上述实施例的增益控制电路30，采用共轭放大电路模式对接收信号进行放大，增强了天线的共址抗干扰能力。

参考图6所示，图6为一个实施例的有源接收天线的结构示意图，包括：本发明任一实施例所述的天线有源电路110、天线振子120以及天线底座130；其中，所述天线振子120设于天线底座130上方，所述天线有源电路110设于天线底座130的内部。

参考图7所示，图7为一个实例的有源接收天线的外部视图。

对于所述天线振子120，其振子1201可以由长1.3米、直径3厘米的铜管组成。

对于所述天线底座130，其外部结构可以设置为流线型结构，天线底座130的侧方设有连接天线有源电路110的信号输出端的N头射频插座140，N头射频插座140与天线底座130的连接处使用密封圈与密封胶水进行密封。通过部件间连接处均使用密封圈与密封胶水进行密封，提高了天线的防水性能，确保在暴雨、潮湿环境下保持良好的接收效果。

另外，对于有源接收天线，还可以包括6条7*100mm的地网150；通过设置地网，在天线架设接地不良可通过加装地网来降低天线电流损耗，从而加大接收效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种天线有源电路，其特征在于，包括：依次连接的信号保护电路、滤波电路以及增益控制电路；

所述信号保护电路，用于接收天线振子的射频信号，将射频信号中的大信号进行滤除保护处理后输出至滤波电路；所述信号保护电路包括：依次连接的接地信号保护电路、过流信号保护电路、选频电路以及限幅电路；其中，接地信号保护电路连接射频信号输入端，限幅电路连接滤波电路输入端；

所述接地信号保护电路，用于将射频信号中的大功率信号旁路下地，滤除射频信号中的大功率信号；

所述过流信号保护电路，用于在接收到的大电流信号时对电路进行切断保护，滤除射频信号中的大电流信号；

所述选频电路，用于对经过接地信号保护电路和过流信号保护电路的处理后残留的干扰信号进行频率滤波；

所述限幅电路，用于对所述残留的干扰信号的幅值限定在设定幅值后输出至所述滤波电路；

所述滤波电路，用于对信号保护电路输出的射频信号进行频带滤波处理后输出至增益控制电路，所述滤波电路包括一个5阶椭圆高通T型配置滤波器和一个9阶椭圆低通Pi型配置滤波器；

所述增益控制电路，用于根据预设的功率门限值对滤波电路输出的射频信号进行增益控制处理然后输出至后级接收设备。

2.根据权利要求1所述的天线有源电路，其特征在于，所述接地信号保护电路包括设于射频信号输入端与接地之间的防雷保护管；

所述过流信号保护电路包括并联连接的两个过流保护管；

所述选频电路包括连接在过流信号保护电路与限幅电路之间的电容C，以及连接在过流保护管的输出端与接地之间的电感L，其中，所述电感并联一电阻R；

所述限幅电路包括连接在选频电路与接地之间的电压钳位电路。

3.根据权利要求1所述的天线有源电路，其特征在于，所述滤波电路的频率通带为1.6MHz-30MHz，带内插损小于0.3dB，带内波动小于0.4dB，大于50MHz的频段的带外抑制大于70dB。

4.根据权利要求1所述的天线有源电路，其特征在于，所述增益控制电路包括功率检测电路，包含n个输出端的选通开关，以及n个级联的低噪声放大电路，n≥2；

所述功率检测电路的输入端连接滤波电路输出端，输出端连接选通开关的控制端；

所述选通开关的信号输入端连接滤波电路输出端，n个信号输出端分别连接所述n个级联的低噪声放大电路的信号输入端；

所述功率检测电路检测滤波电路输出的射频信号的功率，根据预设的功率门限值判决所述功率，并根据所述判决的结果控制选通开关将射频信号通过对应的输出端输出至低噪声放大电路进行放大。

5.一种有源接收天线，其特征在于，包括：权利要求1至4任一项所述的天线有源电路、天线振子以及天线底座；其中，所述天线振子设于天线底座上方，所述天线有源电路设于天线底座的内部。

6.根据权利要求5所述的有源接收天线，其特征在于，所述天线振子的振子由长1.3米、直径3厘米的铜管组成。

7.根据权利要求5所述的有源接收天线，其特征在于，所述天线底座的外部结构为流线型结构，天线底座的侧方设有连接天线有源电路的信号输出端的N头射频插座，N头射频插座与天线底座的连接处使用密封圈与密封胶水进行密封。

8.根据权利要求5所述的有源接收天线，其特征在于，还包括6条7*100mm的地网。