CN104143994A - 一种多频射频信号传输的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多频射频信号传输的方法，功放模块加电控制包括发射时加电和不发射时去电：发射时加电：主机单元电源模块产生发射时所需要的电平；馈电电平经射频电缆传输至天线单元；电压比较器将馈电电平与参考电压进行对比；馈电电平高于或等于参考电压，电压转换电路输出受控发射电平，给功放模块加电；不发射时去电：如馈电电平低于参考电压则不加电。本发明通过控制主机电源模块馈电电平的高低来实现功放模块的加电控制，不易受到外界信号的干扰，可避免功放模块误加电；在功放模块加电工作一定时间后，强制去除其加电信号，可避免功放模块因人为操作失误或前端电压比较器失效而长时间加电工作，提高了功放模块控制的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种多频射频信号传输的方法。
背景技术
北斗卫星导航系统的建立是我国航天事业发展的重要里程碑，对我国的国家安全及技术储备有着重大意义。GPS卫星导航系统已有30年的发展历史，技术成熟，应用广泛，在目前的卫星导航系统的市场中占有主导地位。有效实现北斗和GPS的集成既是市场需求，也是卫星导航技术发展的必然趋势。北斗卫星信号和GPS卫星信号所处频段的不同，实现北斗和GPS集成的关键即在于多频射频信号传输问题的解决。
传统多模卫星定位导航终端天线的多频射频信号传输方式为：多频天线接收多路不同频率的射频信号；各路不同频率的射频信号经过低噪声放大后分别通过射频电缆传输至后端信号处理单元进行处理；同样的，在信号发射过程中，多路不同频率的待发射射频信号通过射频电缆传输至前端天线单元，前端天线单元将多路待发射信号分别经过功率放大后发送至多频天线进行发射。在此传统的信号传输方法中，每种频段的信号均需要一根与频段相匹配的射频电缆供该射频信号进行传输，因此，要实现多频信号的传输则必须要提供多根射频电缆，这大大增加了系统的设计和运行成本，增加了系统的复杂度，且无法保障各频段之间的隔离度。
此外，为了降低系统能耗、延长功率放大器的使用寿命，在多频射频信号发射的过程中，需要通过加电来控制功率放大器的工作状态，即：在需要发射信号时给功率放大器加电，在不需要发射信号时则不给功率放大器加电。为了实现上述目的，传统方法为：在主机上给连接射频电缆馈一个发射时需要的直流电平，在天线端设计一个射频检波电路，检波电路的检波阀值大于接收的北斗RDSS S、北斗RNSS B1、北斗RNSS B3、GPS L1、GLONASS L1等频段的信号电平，小于主机发射时发出的L频段信号电平。主机发射时发出L频段信号，射频检波电路检测出发射信号后立即给功率放大器加电，功率放大器将L频段信号放大后通过天线发射出去。这种传统的功放模块控制方式存在以下问题：如果用户机附近有与L频段相近的强信号干扰，即使在没有L频段发射信号的情况下也会给功率放大器误加电，控制准确度较差，而且长时间的加电易损坏功率放大器及主机电源模块。
进一步的，传统的功放模块控制方法还存在以下问题：在人为操作失误或电路故障时，可能会出现功放模块长时间一直加电工作的情况，直接增加了系统能耗，且会影响功率放大器的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的多频射频信号传输的方法，一方面，增设电压比较器，通过控制主机电源模块馈电电平的高低来实现功放模块的加电控制，不易受到外界信号的干扰，一定程度上可避免功放模块误加电情况的发生；另一方面，增设时间比较器对功放模块进行加电控制，在功放模块加电工作一定时间后，强制去除功放模块加电信号，可避免功放模块因人为操作失误或前端电压比较器失效而长时间加电工作，进一步提高了功放模块控制的准确性和可靠性，有助于降低系统能耗，延长功放模块的使用寿命。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种多频射频信号传输的方法，利用设置于天线单元的前端多工器和设置于主机单元的后端多工器，通过一根射频电缆在天线单元与主机单元之间同时传输多路多频射频信号和供电电源，所述的传输方法包括一个下行多频射频信号传输步骤和一个上行多频射频信号传输步骤，所述的下行多频射频信号传输包括以下步骤：
S101：多频天线接收多路不同频率的射频信号；
S102：各路不同频率的射频信号分别经过低噪声放大器放大后输入至前端多工器；
S103：前端多工器对各路射频信号进行合路，得到下行合路信号；
S104：下行合路信号通过连接于前端多工器与后端多工器之间的射频电缆传输至后端多工器；
S105：后端多工器对下行合路信号进行分路，分路后得到相互隔离的各路不同频率的射频信号；
S106：将各路不同频率的射频信号分别输入至信号处理单元进行处理；
所述的上行多频射频信号传输包括以下步骤：
S201：多路不同频率的射频信号经过发射信道发送至后端多工器；
S202：后端多工器对各路射频信号进行合路，得到上行合路信号；
S203：上行合路信号通过连接于前端多工器与后端多工器之间的射频电缆传输至前端多工器；
S204：前端多工器对上行合路信号进行分路，分路后得到相互隔离的各路不同频率的射频信号；
S205：各路射频信号分别经过功放模块的功率放大后发送至多频天线进行发射。
多频射频信号传输的方法还包括一个功放模块加电控制的步骤，所述的功放模块加电控制步骤通过改变天线馈电直流电平的大小来控制功放模块的加电和去电，它包括发射时加电和不发射时去电两个子步骤：
所述的发射时加电子步骤包括：
a．发射时刻，主机单元电源模块产生发射时所需要的电平；
b．馈电电平经射频电缆传输至天线单元；
c．天线单元内的电压比较器将馈电电平与一个参考电压进行对比；
d．如馈电电平高于或等于参考电压，电压比较器控制电压转换电路输出一受控发射电平给功放模块，立即为功放模块加电；
所述的不发射时去电子步骤包括：
A．无发射信号时，主机单元电源模块产生不发射时的电平，所述的不发射时的电平低于发射时的电平；
B．馈电电平经射频电缆传输至天线单元；
C．天线单元内的电压比较器将馈电电平与一个参考电压进行对比；
D．如馈电电平低于参考电压则立即断开功放模块的工作电源，即断开受控发射电平，给功放模块去电。
所述的参考电压大于不发射时的电平值且不大于发射时的电平值。
进一步地，它还包括一个接收链路加电控制的步骤：
（1）发射时刻，电源模块产生发射信号时需要的高馈电电平，高馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路转换后，输出接收链路所需电源给接收链路供电；
（2）无发射信号时，电源模块产生低馈电电平，低馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路的转换后，输出接收链路所需电源给接收链路供电。
进一步地，多频射频信号传输的方法还包括一个电压转换的步骤，电压比较器根据馈电电平的大小，控制电压转换电路产生受控发射电平或受控开关电压，以及接收链路工作电压。
其中，受控发射电平为功放模块供电；受控开关电压为射频开关供电；接收链路工作电压为天线单元接收链路提供基础工作电压。
进一步地，多频射频信号传输的方法它还包括一个加电超时保护的步骤：在电压转换电路与功放模块之间加设时间比较器，时间比较器中设置一个时间阀值，该时间阀值大于发射一次需要的最长时间且小于预设的加电安全值（通常设为0.5S），在阀值时间内如果输入的功放模块加电信号消失，则时间比较器的输出端立即去除功放模块加电信号；当输入功放模块加电信号的时间超过功放模块加电时间阀值时，时间比较器的输出端立即去除功放模块加电信号。
其具体工作过程为：在需要发射信号时，主机单元的电源模块产生发射信号时需要的高馈电电平，高馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路和电压比较器，电压比较器将该高馈电电平与参考电压进行对比，检测出馈电电平高于或等于参考电压，控制电压转换电路产生该高馈电电平并输出至功放模块，为功放模块加电。在电压转换电路与功放模块之间还设有时间比较器，时间比较器中设置一个时间阀值，该时间阀值大于发射一次需要的最长时间且小于预设的加电安全值（通常设为0.5S），当输入功放模块加电信号的时间超过功放模块加电时间阀值时，时间比较器的输出端立即去除功放模块加电信号立即给功放模块加电。
在不需要发射信号时，主机单元的电源模块产生低馈电电平（低于发射信号时的电平），低馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路和电压比较器，电压比较器将该低馈电电平与参考电压进行对比，检测出馈电电平低于参考电压，不给功放模块加电或立即给功放模块下电。
本发明的有益效果是：
1）将多路不同频率的多频射频信号及供电电源合路到一根射频电缆中进行传输，传输完成经过分路后进行后续处理，减少了多频射频信号传输所需的电缆数量，结构简单，大大降低了系统设计和运行成本，且保障了多频频段之间的隔离度；
2）增设电压比较器，通过控制主机电源模块馈电电平的高低来实现功放模块的加电控制，不易受到外界信号的干扰，一定程度上可避免功放模块误加电情况的发生；
3）增设时间比较器对功放模块进行加电控制，在功放模块加电工作一定时间后，强制去除功放模块加电信号，可避免功放模块因人为操作失误或前端电压比较器失效而长时间加电工作，进一步提高了功放模块控制的准确性和可靠性，有助于降低系统能耗，延长功放模块的使用寿命。
附图说明
图1为下行多频射频信号传输步骤流程图；
图2为上行多频射频信号传输步骤流程图；
图3为多频射频信号传输电路结构示意图；
图4为本发明功放模块加电控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种多频射频信号传输的方法，利用设置于天线单元的前端多工器和设置于主机单元的后端多工器，通过一根射频电缆在天线单元与主机单元之间同时传输多路多频射频信号和供电电源，所述的传输方法包括一个下行多频射频信号传输步骤和一个上行多频射频信号传输步骤。
如图1、图3所示，所述的下行多频射频信号传输包括以下步骤：
S101：北斗/GPS/GLONASS多频天线接收多路不同频率的射频信号；
S102：各路不同频率的射频信号分别经过各路低噪声放大器放大后输入至前端多工器；
S103：前端多工器中的多工器A对各路射频信号进行合路，得到下行合路信号；
S104：下行合路信号通过连接于前端多工器与后端多工器之间的射频电缆传输至后端多工器；
S105：后端多工器中的多工器B对下行合路信号进行分路，分路后得到相互隔离的各路不同频率的射频信号；
S106：将各路不同频率的射频信号分别输入至信号处理单元进行处理。
如图2、图3所示，所述的上行多频射频信号传输包括以下步骤：
S201：多路不同频率的射频信号经过发射信道发送至后端多工器；
S202：后端多工器中的多工器B对各路射频信号进行合路，得到上行合路信号；
S203：上行合路信号通过连接于前端多工器与后端多工器之间的射频电缆传输至前端多工器；
S204：前端多工器中的多工器A对上行合路信号进行分路，分路后得到相互隔离的各路不同频率的射频信号；
S205：各路射频信号分别经过功放模块的功率放大后发送至多频天线进行发射。
本发明不仅限于北斗、GPS频点，且不仅限于北斗SL+GPS三频应用，可适用于各频点的组合。如：北斗RDSS-S/L，北斗RNSS-B1/B2/B3，GPS L1，GLONASS L1等频点的任意组合。
如图4所示，多频射频信号传输的方法还包括一个功放模块加电控制的步骤，所述的功放模块加电控制步骤通过改变天线馈电直流电平的大小来控制功放模块的加电和去电，它包括发射时加电和不发射时去电两个子步骤：
所述的发射时加电子步骤包括：
a．发射时刻，主机单元电源模块产生发射时所需要的+28V直流馈电电平；
b．+28V馈电电平经射频电缆传输至天线单元；
c．天线单元内的电压比较器将+28V馈电电平与一个参考电压进行对比；
d．如+28V馈电电平高于或等于参考电压，电压比较器控制电压转换电路输出一+28V受控发射电平给功放模块，立即为功放模块加电。
所述的不发射时去电子步骤包括：
A．无发射信号时，主机单元电源模块产生不发射时的+24V直流馈电电平，所述的不发射时的电平低于发射时的电平；
B．+24V馈电电平经射频电缆传输至天线单元；
C．天线单元内的电压比较器将+24V馈电电平与一个参考电压进行对比；
D．如馈电电平低于参考电压则立即断开功放模块的工作电源，即断开受控发射电平，给功放模块去电。
所述的参考电压大于不发射时的电平值且不大于发射时的电平值，即参考电压值大于24V且小于或等于28V。
进一步地，它还包括一个接收链路加电控制的步骤：
（1）发射时刻，电源模块产生发射信号时需要的高馈电电平，高馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路转换后，输出接收链路所需电源给接收链路供电；
（2）无发射信号时，电源模块产生低馈电电平，低馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路的转换后，输出接收链路所需电源给接收链路供电。
进一步地，多频射频信号传输的方法还包括一个电压转换的步骤，电压比较器根据馈电电平的大小，控制电压转换电路产生+28V受控发射电平或5V受控开关电压，以及+5V接收链路工作电压。
其中，+28V受控发射电平为功放模块供电；5V受控开关电压为射频开关供电；+5V接收链路工作电压为天线单元的GPS LNA或北斗LNA等接收链路提供基础工作电压。
进一步地，多频射频信号传输的方法它还包括一个加电超时保护的步骤：在电压转换电路与功放模块之间加设时间比较器，时间比较器中设置一个时间阀值，该时间阀值大于发射一次需要的最长时间且小于预设的加电安全值（通常设为0.5S），在阀值时间内如果输入的功放模块加电信号消失，则时间比较器的输出端立即去除功放模块加电信号；当输入功放模块加电信号的时间超过功放模块加电时间阀值时，时间比较器的输出端立即去除功放模块加电信号。
其具体工作过程为：在需要发射信号时，主机单元的电源模块产生发射信号时需要的+28V高馈电电平，+28V高馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路和电压比较器，电压比较器将该+28V高馈电电平与参考电压（24V＜U≤28V）进行对比，检测出馈电电平高于或等于参考电压，控制电压转换电路产生该+28V高馈电电平并输出至功放模块，为功放模块加电。在电压转换电路与功放模块之间还设有时间比较器，时间比较器中设置一个时间阀值，该时间阀值大于卫星天线发射一次需要的最长时间且小于预设的加电安全值（通常设为0.5S），当输入功放模块加电信号的时间超过功放模块加电时间阀值时，时间比较器的输出端立即去除功放模块加电信号立即给功放模块加电。
在不需要发射信号时，主机单元的电源模块产生+24V低馈电电平（低于发射信号时的电平），+24V低馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路和电压比较器，电压比较器将该+24V低馈电电平与参考电压进行对比，检测出馈电电平低于参考电压，不给功放模块加电或立即给功放模块下电。
Claims (7)
1.一种多频射频信号传输的方法，利用设置于天线单元的前端多工器和设置于主机单元的后端多工器，通过一根射频电缆在天线单元与主机单元之间同时传输多路多频射频信号和供电电源，所述的传输方法包括一个下行多频射频信号传输步骤和一个上行多频射频信号传输步骤，所述的下行多频射频信号传输包括以下步骤：
S101：多频天线接收多路不同频率的射频信号；
S102：各路不同频率的射频信号分别经过低噪声放大器放大后输入至前端多工器；
S103：前端多工器对各路射频信号进行合路，得到下行合路信号；
S104：下行合路信号通过连接于前端多工器与后端多工器之间的射频电缆传输至后端多工器；
S105：后端多工器对下行合路信号进行分路，分路后得到相互隔离的各路不同频率的射频信号；
S106：将各路不同频率的射频信号分别输入至信号处理单元进行处理；
所述的上行多频射频信号传输包括以下步骤：
S201：多路不同频率的射频信号经过发射信道发送至后端多工器；
S202：后端多工器对各路射频信号进行合路，得到上行合路信号；
S203：上行合路信号通过连接于前端多工器与后端多工器之间的射频电缆传输至前端多工器；
S204：前端多工器对上行合路信号进行分路，分路后得到相互隔离的各路不同频率的射频信号；
S205：各路射频信号分别经过功放模块的功率放大后发送至多频天线进行发射；
其特征在于：它还包括一个功放模块加电控制的步骤，所述的功放模块加电控制步骤通过改变天线馈电直流电平的大小来控制功放模块的加电和去电，它包括发射时加电和不发射时去电两个子步骤：
所述的发射时加电子步骤包括：
a．发射时刻，主机单元电源模块产生发射时所需要的电平；
b．馈电电平经射频电缆传输至天线单元；
c．天线单元内的电压比较器将馈电电平与一个参考电压进行对比；
d．如馈电电平高于或等于参考电压，电压比较器控制电压转换电路输出一受控发射电平给功放模块，立即为功放模块加电；
所述的不发射时去电子步骤包括：
A．无发射信号时，主机单元电源模块产生不发射时的电平，所述的不发射时的电平低于发射时的电平；
B．馈电电平经射频电缆传输至天线单元；
C．天线单元内的电压比较器将馈电电平与一个参考电压进行对比；
D．如馈电电平低于参考电压则立即断开功放模块的工作电源，即断开受控发射电平，给功放模块去电。
2.根据权利要求1所述的一种多频射频信号传输的方法，其特征在于：它还包括一个接收链路加电控制的步骤：
（1）发射时刻，电源模块产生发射信号时需要的高馈电电平，高馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路转换后，输出接收链路所需电源给接收链路供电；
（2）无发射信号时，电源模块产生低馈电电平，低馈电电平通过射频电缆传输至电压转换电路的转换后，输出接收链路所需电源给接收链路供电。
3.根据权利要求1所述的一种多频射频信号传输的方法，其特征在于：它还包括一个电压转换的步骤，电压比较器根据馈电电平的大小，控制电压转换电路产生受控发射电平或受控开关电压，以及接收链路工作电压。
4.根据权利要求3所述的一种多频射频信号传输的方法，其特征在于：所述的受控发射电平为功放模块供电。
5.根据权利要求3所述的一种多频射频信号传输的方法，其特征在于：所述的受控开关电压为射频开关供电。
6.根据权利要求3所述的一种多频射频信号传输的方法，其特征在于：所述的接收链路工作电压为天线单元接收链路提供基础工作电压。
7.根据权利要求1所述的一种多频射频信号传输的方法，其特征在于：它还包括一个加电超时保护的步骤：在电压转换电路与功放模块之间加设时间比较器，时间比较器中设置一个时间阀值，该时间阀值大于发射一次需要的最长时间且小于预设的加电安全值，在阀值时间内如果输入的功放模块加电信号消失，则时间比较器的输出端立即去除功放模块加电信号；当输入功放模块加电信号的时间超过功放模块加电时间阀值时，时间比较器的输出端立即去除功放模块加电信号。
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