CN105071775B - 一种实时自动相位补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实时自动相位补偿电路，两个接收通道中的接收天线接收到不同路径来的微波信号，依次通过镜像抑制滤波器、低噪放和混频器输入耦合器，两个耦合器的直通端口连接0°功分器合路，耦合端口连接90°电桥的0°端口和90°的端口，90°电桥的负载端口和合路端口分别通过检波器和运放进入同一个轨道轨运放，轨道轨运放的输出进入两个比较器和参考电压比较，两个比较器分别输出一个TTL电平给FPGA，FPGA判断输出DC信号给I/Q MIXER，从而调整第一接收通道的本振信号的相位。本发明自适应相位调整性能好，减少了电路冗余度；相位检测电路简单易实现，引入的相位误差小且合成效率高。

Description

一种实时自动相位补偿电路

技术领域

本发明涉及一种相位补偿电路，可应用于通讯、导航、雷达等微波电路设计领域。

背景技术

多路接收在通信系统中扮演着无比重要的角色，在通信系统中发射机发射出来的电磁波，在空间中可能因为环境因素导致多次反射(称为多径效应)，接收机收到多径的影响严重影响了接收的质量。当前采用多路接收机方法来抑制多径效应的影响。多路接收机接收到不同路径来的微波信号后，将微波信号下变频后合成并解调，目前对于合成效率以及合成电路的复杂度一直是业界的难点。

针对两路接收机合成的电路，由于不同接收机通道器件相位不一致导致的通道相位不一致和不同接收机接收到的信号的相位不一致导致合成时的效率变差，影响合成性能。当前领域主要采用两路接收机中均加入数控可调衰减器，相位检测电路由一个反馈通道完成，该方案的缺点在于数控制衰减器会引入固有精度误差，数字控制电路反应时间较慢、检测反馈电路过于复杂。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种实时自动相位补偿电路，能够解决两路接收机合成效率和实现合成电路冗余度问题，且电路简易，精度高，具有自适应功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：第一接收通道和第二接收通道中的接收天线接收到不同路径来的微波信号，每条接收通道中的微波信号通过镜像抑制滤波器输出到低噪声放大器进行放大，然后通过混频器进行下变频，输出中频信号；两路中频信号分别输入一个耦合器，两个耦合器的直通端口分别输出中频信号到0°功分器合路，两个耦合器的耦合端口分别输出中频信号到90°电桥的0°端口和90°的端口，将90°电桥的负载端口和合路端口输出的信号分别接一个检波器，检测出来的电压值在经过运算放大器进行放大后进入同一个轨道轨运放做比较，轨道轨运放满载输出的高电平或低电平分为两路，分别进入一个比较器和参考电压Vd做比较，两个比较器分别输出一个TTL电平；将两个TTL电平送给FPGA，FPGA判断输出两路DC信号IF1和IF2，分别送给I/Q MIXER的中频端口I和中频端口Q，本振信号进入I/Q MIXER输入端，I/Q MIXER的输出端连接第一接收通道混频器的LO输入端，通过输入不同幅度大小的DC信号，来改变本振信号的相位，从而调整第一接收通道的本振信号的相位，使得第一接收通道的相位反向或正向补偿，当两通道相位相位一致时FPGA将IF1和IF2信号幅度固定，两路相位一致，使得两路接收中频信号能够高效率合路。

本发明的有益效果是：电路自适应相位调整性能好；由单个移相器实现正反向调整，减少了电路冗余度；相位检测电路简单易实现，电路引入的相位误差小且合成效率高。

附图说明

图1是本发明电路布局示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明由第1接收通道和第2接收通道组成，两个接收天线接收到不同路径来的微波信号，分别进入第1接收通道和第2接收通道，通过镜像抑制滤波器到低噪声放大器放大，然后混频器下变频输出中频信号。两路中频信号分别经过耦合器，1通道和2通道耦合器的直通端口分别输出一路中频信号送到0°功分器合路。1通道和2通道耦合器的耦合端口各输出一路中频信号分别送到90°电桥的0°和90°的端口，由90°电桥的负载端口和合路端口输出。如果第1路接收通道的相位超前或滞后第二路接收通道。负载端会出现锐角合成或钝角合成，合路端会出现钝角合成或锐角合成，此时90°电桥的负载端输出信号的幅度大于或小于合路端输出信号的幅度，将90°电桥的负载端口和合路端口输出的信号分别接两个检波器，检测出来的电压值在经过运放放大后同时进入一个轨道轨运放做比较，轨道轨运放满载输出高电平或低电平(具体根据两路接收信号相位差决定)，然后分别进入两个比较器，和参考电压Vd做比较后，分别输出TTL电平1和TTL电平2。当TTL电平1为低、TTL电平2为高时第1路接收通道相位超前第2路接收通道相位，当TTL电平1为高、TTL电平2为低时第1路接收通道的相位滞后第2路接收通道的相位。将这两个TTL电平送给FPGA，FPGA判断输出两路DC信号IF1和IF2(两路DC信号：幅度为0～3V正余弦信号)，当第1路接收通道的相位超前或滞后第2路接收通道的相位时，IF1输出正弦信号，IF2输出余弦信号送给I/Q MIXER的中频端口I和中频端口Q(I/Q MIXER起到±360°移相的功能，本振信号进入I/Q MIXER输入端，I/QMIXER的输出端进入第1接收通道混频器的LO输入端，IF1和IF2为正弦DC信号和余弦DC信号分别进入I/Q MIXER的I路端口和Q路端口，通过输入不同幅度大小的DC信号，来改变本振信号的相位)。从而调整第1接收通道的本振信号的相位，使得第1接收通道的相位反向或正向补偿，当两通道相位相位一致时，相位检测电路输出TTL电平1为高、TTL电平2为高时，此时控制FPGA将IF1和IF2信号幅度固定，两路相位一致，使得两路接收中频信号能够高效率合路。

参见图1，本发明在7GHz的两路接收机中实现，微波信号由天线1和天线2接收后，分别送给接收机的滤波器3和滤波器4，然后经过低噪声放大器5、低噪声放大器6和混频器7、混频器8下变频到中频信号，中频信号经过耦合器9和耦合器10后直通端送给11功分器合路后输出。由耦合器9和耦合器10的耦合端送出的两个中频信号用于相位检测，分别进入90°电桥15的0°和90°端口，90°电桥15的合路输出端和负载端分别输出两个信号分别经过检波器16和检波器17，在送入运算放大器18和运放19将检波电压放大，放大后的信号均进入运算放大器20做比较后，再分别进入运算放大器21和运算放大器22分别和参考电平29做比较后，送出两个判断两路接收通道相位差的TTL电平27和TTL电平28，这两个控制信号送给FPGA 12，由FPGA 12来判断出两路接收机相位差异，输出两个正弦DC信号23和余弦DC信号24经过I/Q MIXER 13的中频输入端I和中频输入端Q，本振信号14分别送给两路接收通道的混频器7和混频器8的LO端，本振信号14由I/Q MIXER 13的本振端口26进入，然后由射频输出管脚25输出，进入混频器7的本振端口，通过对本振信号的相位调整来改变通道相位变化，从而使得两路相位一致。由(虚线框为相位检测电路)检测电器带来的相位误差为±5°，理论上两路相等幅度信号合成，信号幅度提升3dB，该电路合成幅度提升2.9dB，合成效率在97％以上。

本发明采用简易的射频微波电路，充分利用电路理论型分析和实际电路验证，以简易电路方式实现较高的本振泄露抑制度，结构形式简单，可移植性强，可应用于通讯、导航、雷达等微波电路设计领域。

Claims (1)

1.一种实时自动相位补偿电路，其特征在于：第一接收通道和第二接收通道中的接收天线接收到不同路径来的微波信号，每条接收通道中的微波信号通过镜像抑制滤波器输出到低噪声放大器进行放大，然后通过混频器进行下变频，输出中频信号；两路中频信号分别输入一个耦合器，两个耦合器的直通端口分别输出中频信号到0°功分器合路，两个耦合器的耦合端口分别输出中频信号到90°电桥的0°端口和90°的端口，将90°电桥的负载端口和合路端口输出的信号分别接一个检波器，检测出来的电压值在经过运算放大器进行放大后进入同一个轨到轨运放做比较，轨到轨运放满载输出的高电平或低电平分为两路，分别进入一个比较器和参考电压Vd做比较，两个比较器分别输出一个TTL电平；将两个TTL电平送给FPGA，FPGA判断输出两路DC信号IF1和IF2，分别送给I/Q MIXER的中频端口I和中频端口Q，第二通道的本振信号进入I/Q MIXER输入端，I/Q MIXER的输出端连接第一接收通道混频器的LO输入端，通过输入不同幅度大小的DC信号，来改变本振信号的相位，从而调整第一接收通道的本振信号的相位，使得第一接收通道的相位反向或正向补偿，当两通道相位一致时FPGA将IF1和IF2信号幅度固定，两路相位一致，使得两路接收中频信号能够高效率合路。