CN104569921A - 一种采用双重放大结构设计的高精度tr组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件,？包括环行器、开关限幅器、低噪声放大器、第一滤波器、第一功率放大器、衰减器、收发转换开关、第三功率放大器、第二滤波器、限幅器、第二功率放大器。本发明采用多重放大和多重滤波，保证信号的信噪比的同时也保证信号的增益，为后续的信号分析或者信号的发送提供一定的功率，同时限制每个放大器的噪声系数和增益，防止引入新的噪声，同时将原本只需一级放大的增益拆分成两级，保证放大增益的同时保证噪声系数，保证信号的纯净度。

Description

一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件

技术领域

本发明公开了一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，属于信号处理技术领域。

背景技术

T/R是Transmitter and Receiver的缩写。T/R组件通常意义下是指一个无线收发系统中视频与天线之间的部分，即T/R组件一端接天线，一端接中视频处理单元就构成一个无线收发系统。

现代有源相控阵雷达技术中，T/R组件是十分关键的部件，其设计的好坏在很大程度上决定了整个雷达的可靠性和成本。在T/R组件接收通道的设计中，出于对系统噪声系数的考虑，需要在前端安置微波低噪声放大器来提高接收的灵敏度。在以往低噪声放大器的设计中，输入输出匹配网络一般都不考虑带外抑制的要求，主要考虑的是实现最佳噪声和输出功率匹配。

T/R组件主要由移相器、衰减器、固态功放、限幅器与低噪声放大器、环行器、滤波器、逻辑驱动电路、功放电源等复杂电路系统组成。技术上覆盖微波电路，数字控制电路等方面。在大型有源相控阵雷达中，T/R组件的数量成千上万，它的性能直接影响雷达天线的性能指标。因此，按照雷达总体的要求，研制出性能、体积、重量、可靠性等符合指标要求的T/R组件尤为关键。T/R组件在批量生成时，数量大、测试指标多、待处理数据量大、组件控制信号繁杂。

有源相控阵雷达近年来得到了飞速的发展，对其核心部件T/R组件提出了更高的要求，对功率、效率、噪声等关键指标要求不断提升。

专利号为201310584706.2，专利名称为一种S波段小型化数字T/R组件设计方法，该专利针对现有技术中问题提出了解决的问题，但是该专利并没有就如何降低噪声和功率提出有效的解决问题的技术手段。

专利号为201410319094.9，专利名称为双极化多功能超宽带T/R组件，该专利指出了现有技术的问题提出了超宽带的技术方案，但是该方案在实施的时候存在一定的问题，超宽的带宽必然引来噪声系数的升高，引入较多的噪声，影响信号的精确度。

同时，现有技术中常用的T/R组件中噪声系数仍然无法得到有效的降低，同时功率也不能过高，这些问题都需要进一步改进，尤其是低噪声放大器是对电路功率影响较大的电路模块之一，使用双重的放大结构设计可以进一步增加电路的使用效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，该组件采用多重放大和多重滤波，同时限制每个放大器的噪声系数和增益，防止引入新的噪声，同时将原本只需一级放大的增益拆分成两级，保证放大增益的同时保证噪声系数。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，包括环行器、开关限幅器、低噪声放大器、第一滤波器、第一功率放大器、衰减器、收发转换开关、第三功率放大器、第二滤波器、限幅器、第二功率放大器；

所述环形器分别与开关限幅器、第二功率放大器相连；

所述开关限幅器、低噪声放大器、第一滤波器、第一功率放大器、衰减器、收发转换开关依次相连；

所述收发转换开关、第三功率放大器、第二滤波器、限幅器、第二功率放大器依次相连；

接收信号经过环形器进入开关限幅器，开关限幅器限制接收信号的幅度，进入低噪声放大器，低噪声放大器对信号进行功率放大后经过第一滤波器滤出杂波，滤除杂波后的信号进入第一功率放大器进行功率放大后再进入衰减器进行幅度衰减后送入收发转换开关；

发射信号经过收发转换开关后进入第三功率放大器进行功率放大，然后经过第二滤波器进行滤波，然后经过限幅器进行限幅控制，再经过第二功率放大器进行功率放大，最后进入环形器输出。

所述低噪声放大器的具体电路结构包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管、第二三极管，其中：

所述第一电容的一端分别与第一三极管的基极、第四电阻的一端；所述第一三极管的集电极连接第二电阻的一端；所述第二电阻的另一端分别连接第二电容的一端、第一电阻的一端；所述第二电容的另一端接地；所述第一电阻的另一端分别连接第六电阻的一端、第四电容的一端；所述第四电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第五电阻的一端、第七电阻的一端、第八电容的一端；所述第七电阻的 另一端连接第二三极管的集电极；所述第二三极管的发射极分别连接第五电容的一端、第八电阻的一端；所述第五电容的另一端接地；所述第八电阻的另一端分别连接第九电阻的一端、第四电阻的另一端；所述第九电阻的另一端接地；所述第二三极管的基极分别连接第三电容的一端、第八电容的另一端；所述第三电容的另一端分别连接第五电阻的另一端、第七电容的一端、第一三极管的发射极、第六电容的一端；所述第七电容的另一端连接第十电阻的一端；所述第十电阻的另一端接地；所述第六电容的另一端连接第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端接地。

作为本发明的进一步优化方案，所述环形器的型号为HXJ33-20DB。

作为本发明的进一步优化方案，所述开关限幅器的型号为YGN11131-1。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一滤波器为声表滤波器，所述声表滤波器的型号为F11315M。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二滤波器采用的LC滤波器。

作为本发明的进一步优化方案，所述低噪声放大器的增益为15dB，噪声系数为0.2dB。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一功率放大器的增益为20dB，噪声系数为1.5dB。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二功率放大器的增益为15dB，噪声系数为1dB。

作为本发明的进一步优化方案，所述第三功率放大器的增益为15dB，噪声系数为1.2dB。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明该组件采用多重放大和多重滤波，保证信号的信噪比的同时也保证信号的增益，为后续的信号分析或者信号的发送提供一定的功率，同时限制每个放大器的噪声系数和增益，防止引入新的噪声，同时将原本只需一级放大的增益拆分成两级，保证放大增益的同时保证噪声系数，保证信号的纯净度。

附图说明

图1是本发明的模块连接示意图。

图2是本发明中，低噪声功率放大器的电路图，

其中：C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、D1、D2分别表示第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管、第二三极管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的电路模块连接示意图如图1所示，一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，包括环行器、开关限幅器、低噪声放大器、第一滤波器、第一功率放大器、衰减器、收发转换开关、第三功率放大器、第二滤波器、限幅器、第二功率放大器；

所述环形器分别与开关限幅器、第二功率放大器相连；

所述开关限幅器、低噪声放大器、第一滤波器、第一功率放大器、衰减器、收发转换开关依次相连构成接收链路；

所述收发转换开关、第三功率放大器、第二滤波器、限幅器、第二功率放大器依次相连构成发射链路；

环行器的一端连接天线，天线将接收的收信号经过环形器进入开关限幅器，开关限幅器限制接收信号的幅度，从而保护其后级的电路的安全，信号进入低噪声放大器，低噪声放大器对信号进行功率放大后经过第一滤波器滤出杂波，低噪声放大器的增益为15dB，噪声系数为0.2dB，T/R组件的接收链路将放大功能分为两部分，低噪声放大器和第一功率放大器，低噪声放大器至于第一功率放大器的前端，对信号进行放大的同时尽可能的减少噪声的引入，从而为接受链路的噪声起到了决定性的作用，第一功率放大器也尽可能选用低噪声，增益适当的放大器，本实施例中选用第一功率放大器的增益为20dB，噪声系数为1.5dB，保证足够增益的同时，噪声系数尽可能小，保证接受链路中信号的纯净，本滤除杂波后的信号进入第一功率放大器进行功率放大后再进入衰减器进行幅度衰减后送入收发转换开关，衰减器对经过两级放大后的信号的幅度进行限制，保证功率的同时也要对后级的电路进行保护，不能功率过大，烧毁电路；

发射信号经过收发转换开关后进入第三功率放大器进行功率放大，第三功率放大器的增益为15dB，噪声系数为1.2dB，尽量选用增益不能过大也不能过小的放大器，保证信号的增益，还要尽可能减少噪声的引入，然后经过第二滤波器进行滤波，第二滤波器采用的LC滤波器，LC滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，然后经过限幅器进行限幅控制，再经过第二功率放大器进行功率放大，第二功率放大器的增益为15dB，噪声系数为1dB，最后进入环形器输出。

所述低噪声放大器的具体电路结构如图2所示，包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管、第二三极管，其中：

所述第一电容的一端分别与第一三极管的基极、第四电阻的一端；所述第一三极管的集电极连接第二电阻的一端；所述第二电阻的另一端分别连接第二电容的一端、第一电阻的一端；所述第二电容的另一端接地；所述第一电阻的另一端分别连接第六电阻的一端、第四电容的一端；所述第四电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第五电阻的一端、第七电阻的一端、第八电容的一端；所述第七电阻的 另一端连接第二三极管的集电极；所述第二三极管的发射极分别连接第五电容的一端、第八电阻的一端；所述第五电容的另一端接地；所述第八电阻的另一端分别连接第九电阻的一端、第四电阻的另一端；所述第九电阻的另一端接地；所述第二三极管的基极分别连接第三电容的一端、第八电容的另一端；所述第三电容的另一端分别连接第五电阻的另一端、第七电容的一端、第一三极管的发射极、第六电容的一端；所述第七电容的另一端连接第十电阻的一端；所述第十电阻的另一端接地；所述第六电容的另一端连接第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端接地。

本发明将信号的增益放大分多级进行，从而避免以往单级放大器，放大功率过大，噪声系数较差的问题，将问题分散，通过多级合作进行解决，有效的解决了T/R组件噪声过大，功率过大的问题，提高了T/R组件的信噪比，更加适合现有技术的要求。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：包括环行器、开关限幅器、低噪声放大器、第一滤波器、第一功率放大器、衰减器、收发转换开关、第三功率放大器、第二滤波器、限幅器、第二功率放大器；

所述环形器分别与开关限幅器、第二功率放大器相连；

所述开关限幅器、低噪声放大器、第一滤波器、第一功率放大器、衰减器、收发转换开关依次相连；

所述收发转换开关、第三功率放大器、第二滤波器、限幅器、第二功率放大器依次相连；

接收信号经过环形器进入开关限幅器，开关限幅器限制接收信号的幅度，进入低噪声放大器，低噪声放大器对信号进行功率放大后经过第一滤波器滤出杂波，滤除杂波后的信号进入第一功率放大器进行功率放大后再进入衰减器进行幅度衰减后送入收发转换开关；

发射信号经过收发转换开关后进入第三功率放大器进行功率放大，然后经过第二滤波器进行滤波，然后经过限幅器进行限幅控制，再经过第二功率放大器进行功率放大，最后进入环形器输出；

所述低噪声放大器的具体电路结构包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管、第二三极管，其中：

所述第一电容的一端分别与第一三极管的基极、第四电阻的一端连接；所述第一三极管的集电极连接第二电阻的一端；所述第二电阻的另一端分别连接第二电容的一端、第一电阻的一端；所述第二电容的另一端接地；所述第一电阻的另一端分别连接第六电阻的一端、第四电容的一端；所述第四电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第五电阻的一端、第七电阻的一端、第八电容的一端；所述第七电阻的 另一端连接第二三极管的集电极；所述第二三极管的发射极分别连接第五电容的一端、第八电阻的一端；所述第五电容的另一端接地；所述第八电阻的另一端分别连接第九电阻的一端、第四电阻的另一端；所述第九电阻的另一端接地；所述第二三极管的基极分别连接第三电容的一端、第八电容的另一端；所述第三电容的另一端分别连接第五电阻的另一端、第七电容的一端、第一三极管的发射极、第六电容的一端；所述第七电容的另一端连接第十电阻的一端；所述第十电阻的另一端接地；所述第六电容的另一端连接第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端接地。

2.如权利要求1所述的一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：所述环形器的型号为HXJ33-20DB。

3.如权利要求1所述的一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：所述开关限幅器的型号为YGN11131-1。

4.如权利要求3所述的一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：所述第一滤波器为声表滤波器，所述声表滤波器的型号为F11315M。

5.如权利要求1所述的一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：所述第二滤波器采用LC滤波器。

6.如权利要求1所述的一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：所述低噪声放大器的增益为15dB，噪声系数为0.2dB。

7.如权利要求1所述的一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：所述第一功率放大器的增益为20dB，噪声系数为1.5dB。

8.如权利要求1所述的一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：所述第二功率放大器的增益为15dB，噪声系数为1dB。

9.如权利要求1所述的一种采用双重放大结构设计的高精度TR组件，其特征在于：所述第三功率放大器的增益为15dB，噪声系数为1.2dB。