CN105187016A - 程控衰减时噪声恒定和线性相位的低噪声放大系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种程控衰减时噪声恒定和线性相位的低噪声放大系统，系统输入端与输出端之间依次连接有第一双向开关、衰减与补偿模块、第二双向开关、低噪声放大器，还包括自适应数字程控衰减控制模块，自适应数字程控衰减控制模块用于幅度衰减量数字程控，同时根据数字衰减量进行信号通路自适应控制，使程控衰减器在有衰减量时保持系统噪声电平恒定，在无衰减量时保持信号通路的低插损，减小程控衰减射频电子开关插损对系统噪声系数影响；衰减与补偿模块用于对信号幅度衰减，并通过对频率波长的计算，采用射频电子开关在信号衰减时对信号相位的电长度进行补偿，从而得到不同衰减情况下的相同相位差，用于补偿程控衰减导致的相位偏差；低噪声放大器实现信号的低噪声放大。

Description

程控衰减时噪声恒定和线性相位的低噪声放大系统

技术领域

本发明属于雷达通讯领域，涉及一种低噪声放大系统，尤其涉及一种程控衰减时噪声恒定和线性相位的低噪声放大系统。

背景技术

低噪声放大系统是空管雷达系统的重要组成部分，主要用于对雷达回波的低噪声接收。低噪声放大系统的噪声系数指标决定了雷达装备的探测威力，噪声系数定义如图1所示。程控衰减器的衰减设置和线性相位特性决定雷达装备的检测性能。低噪声放大系统设计技术，在很大程度上影响雷达装备的探测性能。在传统雷达装备研制时，程控衰减器放置在低噪声放大器后（如图2所示），在进行程控衰减时，回波信号衰减的同时，对低噪声放大器输出的噪声电平同样进行了衰减，这样影响后续信号处理在有程控衰减距离单元的检测性能，进而影响雷达装备在近距离的检测性能。

数字程控衰减器是根据输入的数字控制字进行信号幅度的衰减。数字程控衰减器主要由多种衰减值的固定衰减器和射频电子开关组成。数字程控衰减器实现原理如图3所示。由于程控衰减器射频电子开关具有固定插损，使得程控衰减器在不衰减时同样有插损，插损大小由程控衰减器的控制位数决定，而控制位数由雷达装备系统决定，一般需要7位控制信号。根据理论分析，7位射频电子开关串联，给信号通路带来1dB的插损。如果将此程控衰减器直接前置低噪声放大器，根据噪声系数定义，会使低噪声放大系统噪声系数增加1dB。

另外，在接收通道在进行程控衰减时，对信号通道的相位未作处理，经分析，程控衰减引起的相位偏差会造成宽脉冲信号脉冲压缩副瓣，影响雷达装备的检测性能。

发明内容

为了解决解决上述问题，本发明提供了一种程控衰减时保持噪声电平恒定和线性相位的低噪声放大系统，该系统将程控衰减模块设置在低噪声放大器前端，保证了程控衰减时噪声电平恒定；该系统还设置了线性相位补偿模块，保证了程控衰减时信号的线性相位。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种程控衰减时噪声恒定和线性相位的低噪声放大系统，一端为系统输入端，另一端为系统输出端，系统输入端与输出端之间依次连接有第一双向开关、衰减与补偿模块、第二双向开关、低噪声放大器，第一双向开关的一个输出端和第二双向开关的一个输入端连接，第一双向开关的另一输出端和衰减与补偿模块输入端连接，衰减与补偿模块输出端和第二双向开关的另一输入端连接，第二双向开关的输出端与低噪声放大器输入连接，所述衰减与补偿模块由多个衰减单元逐级串接而成，每个衰减单元匹配一个补偿单元，每个补偿单元两端分别通过一个双向开关与被匹配衰减单元并联。

本发明的进一步设计在于：

每个衰减单元匹配的补偿单元的电长度通过以下方式确定：先测量出与该补偿单元成对的衰减单元在衰减时产生的相位差，再计算出该相位差在当前雷达频率下的电长度，即为该补偿单元的电长度。

所述第一、第二双向开关和各双向开关采用射频电子开关或单刀双掷开关。

该系统还包括自适应数字程控衰减控制模块，所述第一、第二双向开关和各双向开关分别与该自适应数字程控衰减控制模块连接。

所述多个衰减单元逐级串接，采用0.5dB，1db，……32db的衰减单元逐级串联。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供的程控衰减时保持噪声电平恒定和线性相位的低噪声放大系统将程控衰减模块设置在低噪声放大器前端，保证了程控衰减时噪声电平恒定。

（2）本发明提供的程控衰减时保持噪声电平恒定和线性相位的低噪声放大系统设有线性相位补偿模块，保证了程控衰减时信号的线性相位。

附图说明

图1：噪声系数定义框图；

图2：常规低噪声放大系统实现框图；

图3：数字程控衰减器实现原理框图；

图4：本发明低噪声放大系统设计实现原理框图。

图4中，1-第一双向开关；2-第二双向开关；3-低噪声放大器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例和附图对本发明实施方案作进一步的详细描述。

如图4所示，本发明的程控衰减时噪声恒定和线性相位的低噪声放大系统，一端为系统输入端，另一端为系统输出端。第一双向开关1、衰减与补偿模块、第二双向开关2和低噪声放大器3依次连接，第一双向开关的一个输出端和第二双向开关的一个输入端选择连接，第一双向开关的另一输出端和衰减与补偿模块输入端连接，衰减与补偿模块输出端和第二双向开关的另一输入端选择连接，第二双向开关的输出端与低噪声放大器输入连接，衰减与补偿模块由多个衰减单元逐级串接而成，每个衰减单元匹配一个补偿单元（现有技术中补偿单元与衰减单元不匹配），每个补偿单元两端分别通过一个双向开关与被匹配衰减单元并联。该系统还包括自适应数字程控衰减控制模块，第一、第二双向开关和各双向开关分别与该自适应数字程控衰减控制模块连接，用于对各双向开关进行控制。

每个衰减单元匹配的补偿单元的电长度通过以下方式确定：先测量出与该补偿单元成对的衰减单元在衰减时产生的相位差，再计算出该相位差在当前雷达频率下的电长度，即为该补偿单元的电长度，也就与相应的衰减单元匹配了。

第一、第二双向开关和各双向开关可以采用射频电子开关或单刀双掷开关，本实例中采用射频电子开关。

一般情况下，多个衰减单元逐级串接，比如可采用0.5dB，1db，……32db的衰减单元逐级串联。

补偿单元的电长度确定方法为：先测量出与该补偿单元成对的衰减单元在衰减时产生的相位差，再计算出该相位差在当前雷达频率下的电长度，即为所述补偿单元的电长度。

本发明的工作原理：无衰减时，信号输入端与低噪声放大器经第一、第二双向开关直接连接，信号不经过衰减，插损小；有衰减时，信号输入端与低噪声放大器经第一、第二双向开关之间的衰减与补偿模块连接；衰减与补偿模块包括多级衰减单元，需要使用该衰减单元时，通过两端的双向开关将该衰减单元连通在信号通路中，不需要使用该衰减单元时，通过双向开关将与该衰减单元匹配的补偿单元连通在信号通路中，以保持噪声电平恒定和线性相位；最后低噪声放大器实现信号的低噪声放大。

本发明提供的程控衰减时噪声恒定和线性相位的低噪声放大系统中，自适应数字程控衰减控制模块（采用PLC可编程控制器）用于幅度衰减量数字程控，同时根据数字衰减量进行信号通路自适应控制，使程控衰减器在有衰减量时保持系统噪声电平恒定，在无衰减量时保持信号通路的低插损，减小程控衰减射频电子开关插损对系统噪声系数影响；衰减与补偿模块用于对信号幅度衰减，并通过对频率波长的计算，采用射频电子开关在信号衰减时对信号相位的电长度进行补偿，从而得到不同衰减情况下的相同相位差，用于补偿程控衰减导致的相位偏差；低噪声放大器实现信号的低噪声放大。

上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (5)

1.一种程控衰减时噪声恒定和线性相位的低噪声放大系统，一端为系统输入端，另一端为系统输出端，其特征是：系统输入端与输出端之间依次连接有第一双向开关、衰减与补偿模块、第二双向开关、低噪声放大器，第一双向开关的一个输出端和第二双向开关的一个输入端连接，第一双向开关的另一输出端和衰减与补偿模块输入端连接，衰减与补偿模块输出端和第二双向开关的另一输入端连接，第二双向开关的输出端与低噪声放大器输入连接，所述衰减与补偿模块由多个衰减单元逐级串接而成，每个衰减单元匹配一个补偿单元，每个补偿单元两端分别通过一个双向开关与被匹配衰减单元并联。

2.根据权利要求1所述低噪声放大系统，其特征是：每个衰减单元匹配的补偿单元的电长度通过以下方式确定：先测量出与该补偿单元成对的衰减单元在衰减时产生的相位差，再计算出该相位差在当前雷达频率下的电长度，即为该补偿单元的电长度。

3.根据权利要求1所述低噪声放大系统，其特征是：所述第一、第二双向开关和各双向开关采用射频电子开关或单刀双掷开关。

4.根据权利要求1、2或3所述低噪声放大系统，其特征是：该系统还包括自适应数字程控衰减控制模块，所述第一、第二双向开关和各双向开关分别与该自适应数字程控衰减控制模块连接。

5.根据权利要求4所述低噪声放大系统，其特征是：所述多个衰减单元逐级串接，采用0.5dB，1db，……32db的衰减单元逐级串联。