CN108616283A - 基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元，该抗干扰射频单元可应用于Ka频段抗干扰卫星通信系统。本发明方案由放大器、滤波器、限幅器、混频器、开关、解调器、可调衰减器等部件组成，通过并行接口进行控制。本发明具有小型化、低功耗、抗干扰能力强，滤波器组切换速度快、结构简单、性能稳定等优点，能够在恶劣环境下正常工作。本发明采用Ka频段解跳方案，通过Ka频段跳频本振将Ka频段信号解跳到固定的频率；本发明中通过限幅器对各级放大器的入口电平进行有效控制，保证整个射频链路在干扰信号功率很高的情况下仍然可以正常工作；通过中频滤波器对有用信号带外的干扰信号进行有效滤除，显著提高射频链路的抗干扰能力。

Description

基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元
技术领域
本发明涉及无线通信领域中的一种基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元，特别适用于作为抗干扰卫星通信设备的Ka频段抗干扰射频单元。
背景技术
目前在军用卫星通信领域，来自空间的干扰越来越多，严重影响卫星通信系统的通信能力，为了增强通信系统抗干扰和抗截获能力，卫星通信系统通常需要实现快速跳频并满足不同速率的要求，尤其是抗干扰卫星通信系统，除了要求本振源具备快速跳频、小步进以及小型化、低功耗的特点外，对于射频单元也有严格的要求，射频单元不仅要满足快速跳频、小型化、低功耗的要求，对干信比这一抗干扰指标也有很高的要求。目前卫星通信设备的射频单元均不能同时满足快速跳频、小型化、低功耗以及干信比高的要求。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足而提供一种能作为抗干扰卫星通信系统射频单元的Ka频段抗干扰射频单元，本发明能够在较恶劣的环境-40℃～+60℃下运行，在干信比很高60dB时可以正常工作，同时还具有小型化、低功耗、结构简单、性能稳定等特点。
本发明所采取的技术方案是：基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元，包括Ka频段解跳单元1、第一放大器2、第一滤波器3、第二滤波器4、第二放大器5、第一可控衰减器6、第三放大器7、第一限幅器8、第一混频器9、第一频率综合器10、开关滤波单元11、第四放大器12、第二可控衰减器13、放大限幅单元14、第三滤波器15、解调器16、第二频率综合器17、第四滤波器18；所述的Ka频段解跳单元1将输入的Ka频段跳频信号与Ka频段跳频本振进行混频，将Ka频段跳频信号解跳到固定的C频段射频信号，并输出至第一放大器2；第一放大器2对C频段射频信号进行放大，将放大后的C频段射频信号依次经过第一滤波器3和第二滤波器4进行滤波处理，滤除带外杂散；第二滤波器4将滤波后的C频段射频信号经第二放大器5放大后输出至第一可控衰减器6；第一可控衰减器6对滤波放大后的C频段射频信号进行功率调整，将功率调整后的C频段射频信号经第三放大器7放大后输出至第一限幅器8；第一限幅器8对接收到的功率调整后的C频段射频信号进行限幅处理，并输出至第一混频器9；第一混频器9将限幅处理后的C频段射频信号与第一频率综合器10产生的本振信号进行混频得到中频信号，将中频信号输出至开关滤波单元11；开关滤波单元11通过分路及开关切换将信号分为两路，通过不同的滤波器分别对两路中频信号进行滤波处理，滤除带外杂散后输出一路中频信号至第四放大器12；第四放大器12对接收到的中频信号进行放大后输出至第二可控衰减器13；第二可控衰减器13对放大后的中频信号进行功率调整，将调整后的中频信号输出至放大限幅单元14；放大限幅单元14通过多级放大器与限幅器的级联，对调整后的中频信号进行限幅和放大处理，并输出至第三滤波器15；第三滤波器15将限幅放大后的中频信号进行滤波，滤除带外杂散信号后输出至解调器16；解调器16将滤波后的中频信号与第二频率综合器17产生的本振信号进行混频后得到系统所需的IQ差分基带信号，并输出至第四滤波器18；第四滤波器18对IQ差分基带信号进行滤波后输出。
其中，所述的Ka频段解跳单元1包括第五滤波器19、第二混频器20、第三频率综合器21、第六滤波器22和第五放大器23；第五滤波器19对Ka频段射频信号进行滤波，滤除带外杂散信号后输出至第二混频器20；第二混频器20将滤波后的Ka频段射频信号与第三频率综合器21产生的跳频本振信号进行混频得到固定的C频段射频信号；第六滤波器22对C频段射频信号进行滤波，滤除带外杂散信号后输出至第五放大器23；第五放大器23对滤波后的固定C频段射频信号进行放大后输出。
其中，所述的开关滤波单元11包括分路器24、第七滤波器25、第八滤波器26、第九滤波器27、第十滤波器28和开关29；分路器24将输入的中频信号进行分路，产生两路中频信号；其中一路中频信号依次经第七滤波器25和第八滤波器26进行滤波处理，滤除带外杂散后输出至开关29；另一路中频信号依次经第九滤波器27和第十滤波器28进行滤波处理，滤除带外杂散后输出至开关29；开关29对滤波处理后的两路中频信号进行选择，选择一路输出；其中，第七滤波器25和第八滤波器26与第九滤波器27和第十滤波器28的带宽不同。两路中频信号通过两组不同带宽的滤波器分别进行滤波，通过开关切换进行选择可以满足不同信号速率的滤波需求，改善系统性能指标。
其中，所述的放大限幅单元14包括第六放大器30、第七放大器31、第二限幅器32、第八放大器33、第三限幅器34、第九放大器35和第四限幅器36；第六放大器30和第七放大器31对接收到的中频信号依次进行放大，将放大后的中频信号输出至第二限幅器32；第二限幅器32对接收到的中频信号进行限幅处理后经第八放大器33进行放大后输出至第三限幅器34；第三限幅器34对接收到的中频信号进行限幅处理后经第九放大器35进行放大后输出至第四限幅器36；第四限幅器36对接收到的中频信号进行限幅处理后输出。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1、本发明具备干信比高的特性，干信比高达60dB时仍可正常工作。
2、本发明实现了Ka频段直接解跳，避免因混频产生组合杂散，影响射频链路的抗干扰性能。
3、本发明集成化程度高，功耗低，调试工作量小，能够在较恶劣的环境温度-40℃～+60℃下正常工作。
4、本发明结构紧凑，体积小，成本低，具有推广应用价值。
附图说明
图1为本发明基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元的原理框图；
图2为本发明中Ka频段解跳单元的原理框图；
图3为本发明中开关滤波单元的原理框图；
图4为本发明中放大限幅单元的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，本发明由Ka频段解跳单元1、第一放大器2、第一滤波器3、第二滤波器4、第二放大器5、第一可控衰减器6、第三放大器7、第一限幅器8、第一混频器9、第一频率综合器10、开关滤波单元11、第四放大器12、第二可控衰减器13、放大限幅单元14、第三滤波器15、解调器16、第二频率综合器17和第四滤波器18组成，图1是本发明实施例的电原理方框图，实施例按图1连接线路。其中Ka频段解跳单元1包括第五滤波器19、第二混频器20、第三频率综合器21、第六滤波器22和第五放大器23，该部分的主要功能是将输入的Ka频段跳频信号与Ka频段跳频本振进行混频，将跳频信号解跳到频率为3.6GHz的固定C频段射频信号，第五滤波器19滤除Ka频段射频信号中的带外杂散信号，实施例第五滤波器19为定制产品，中心频率20GHz，带宽2GHz；第二混频器20将Ka频段射频信号与第三频率综合器21所提供的本振信号进行混频得到所需要的C频段射频信号，实施例第二混频器20采用市售专用的混频器HMC260；第三频率综合器21为第二混频器20提供本振，实施例第三频率综合器21为自主研发产品，频率范围为22GHz～26GHz,可实现快速跳频；第六滤波器22滤除C频段射频信号中的高频杂散信号，实施例第六滤波器22采用市售专用的滤波器LFCN-3800+；第五放大器23对C频段射频信号进行功率放大，实施例第五放大器23采用市售专用的放大器SBB-3089Z；实施例放大器采用市售专用的放大器SBB-3089Z；第一滤波器3滤除射频信号中的带外杂散信号，实施例第一滤波器3为定制产品，中心频率3.6GHz，带宽50MHz；第二滤波器4滤除射频信号中的高频杂散信号，实施例第二滤波器4采用市售专用的滤波器LFCN-3800+；第二放大器5对射频信号进行功率放大，实施例第二放大器5采用市售专用的放大器HMC465LP5E；第一可控衰减器6对射频信号功率进行控制，提供可调节的输出功率，实施例第一可控衰减器6采用市售专用的可控衰减器HMC624LP4E；实施例第三放大器7作用及型号同第二放大器5；第一限幅器8采用市售专用的限幅器VLM-63-2W+，防止进入第一混频器9的射频信号功率过高；第一混频器9将射频信号与第一频率综合器10所提供的本振信号进行混频得到所需要的中频信号，实施例第一混频器9采用市售专用的混频器MCA1-60+；第一频率综合器10为混频器提供本振，实施例第一频率综合器10采用市售专用的集成芯片RFFC5072A；开关滤波单元11包括分路器24、第七滤波器25、第八滤波器26、第九滤波器27、第十滤波器28和开关29。分路器24用来将中频信号分成两路功率相等的中频信号，实施例中分路器24采用市售专用的分路器SP-2C1+；第七滤波器25、第八滤波器26用来对分路器24输出的一路信号进行滤波，实施例中第七滤波器25采用市售专用的滤波器LFCN-1000+，第八滤波器26为定制产品，中心频率1000MHz，带宽50MHz；第九滤波器27、第十滤波器28用来对分路器24输出的另一路信号进行滤波，实施例中第九滤波器27作用及型号同第七滤波器25，第十滤波器28为定制产品，中心频率1000MHz，带宽5MHz；开关29对滤波处理后的两路中频信号进行选择，实施例中开关29采用市售专用的集成开关HMC232LP3；第四放大器12对中频信号进行功率放大，实施例第四放大器12采用市售专用的放大器SBB-3089Z；第二可控衰减器13作用及型号同第一可控衰减器6；放大限幅单元14包括第六放大器30、第七放大器31、第二限幅器32、第八放大器33、第三限幅器34、第九放大器35和第四限幅器36。实施例第六放大器30作用及型号同第四放大器12；第七放大器31对中频信号进行功率放大，实施例第七放大器31采用市售专用的放大器ADL5324；第二限幅器32采用市售专用的限幅器ZFLM-252-1WL+，防止中频信号功率过大；实施例第八放大器33、第九放大器35作用及型号同第七放大器31；实施例第三限幅器34、第四限幅器36作用及型号第二同限幅器32；第三滤波器15为定制产品，中心频率1000MHz，带宽50MHz；解调器16将处理后的中频信号与第二频率综合器17提供的本振信号进行混频得到IQ基带信号，实施例解调器16采用市售专用的解调器ADL5382ARUZ；第二频率综合器17为解调器16提供本振信号，实施例第二频率综合器17采用市售专用的集成芯片RFFC2072A；第四滤波器18对基带信号外的杂散进行滤除，实施例第四滤波器18采用LC滤波器。
其中，所述的Ka频段解跳单元1包括包括第五滤波器19、第二混频器20、第三频率综合器21、第六滤波器22和第五放大器23，如图2所示，主要功能是将输入的Ka频段跳频信号与Ka频段跳频本振进行混频，将跳频信号解跳到频率为3.6GHz的固定C频段射频信号，方便对信号进行滤波，提高射频链路的抗干扰能力。
其中，所述的开关滤波单元11包括分路器24、第七滤波器25、第八滤波器26、第九滤波器27、第十滤波器28和开关29，如图3所示，主要功能是将输入的中频信号进行分路，产生两路中频信号，经过两段中频滤波器分别对两路中频信号进行滤波处理，滤除带外杂散，最后通过开关对滤波处理后的两路中频信号进行选择。两路中频信号通过两组不同带宽的滤波器分别进行滤波，通过开关切换进行选择可以满足不同信号速率的滤波需求，改善系统性能指标。
其中，所述的放大限幅单元14包括第六放大器30、第七放大器31、第二限幅器32、第八放大器33、第三限幅器34、第九放大器35和第四限幅器36，如图4所示，该功能单元的主要功能是通过多级放大器对中频信号进行功率放大，限幅器设计在放大器之后，其作用是避免进入下一级放大器的输入信号功率过高，造成放大器及后级数字处理芯片饱和，影响后级的数字处理，进而影响系统性能。
本发明简要工作原理如下：采用并行接口进行控制，通过并口对第一可控衰减器6、第一频率综合器10、第二可控衰减器13、第二频率综合器17等进行控制，通过各部分的共同作用得到所需的IQ基带信号。
采用该技术方案可实现小型化、低功耗、Ka解跳、高干信比的基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元。

Claims (4)

1.基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元，包括第一放大器(2)、第一滤波器(3)、第二滤波器(4)、第二放大器(5)、第一可控衰减器(6)、第三放大器(7)、第一限幅器(8)、第一混频器(9)、第一频率综合器(10)、第四放大器(12)、第二可控衰减器(13)、第三滤波器(15)、解调器(16)、第二频率综合器(17)和第四滤波器(18)，其特征在于，还包括Ka频段解跳单元(1)、开关滤波单元(11)和放大限幅单元(14)；
所述的Ka频段解跳单元(1)将输入的Ka频段跳频信号与Ka频段跳频本振进行混频，将Ka频段跳频信号解跳到固定的C频段射频信号，并输出至第一放大器(2)；第一放大器(2)对C频段射频信号进行放大，将放大后的C频段射频信号依次经过第一滤波器(3)和第二滤波器(4)进行滤波处理滤除带外杂散；第二滤波器(4)将滤波后的C频段射频信号经第二放大器(5)放大后输出至第一可控衰减器(6)；第一可控衰减器(6)对滤波放大后的C频段射频信号进行功率调整，将功率调整后的C频段射频信号经第三放大器(7)放大后输出至第一限幅器(8)；第一限幅器(8)对接收到的功率调整后的C频段射频信号进行限幅处理，并输出至第一混频器(9)；第一混频器(9)将限幅处理后的C频段射频信号与第一频率综合器(10)产生的本振信号进行混频得到中频信号，将中频信号输出至开关滤波单元(11)；开关滤波单元(11)通过分路及开关切换将中频信号分为两路，通过不同的滤波器分别对两路中频信号进行滤波处理，滤除带外杂散后输出一路中频信号至第四放大器(12)；第四放大器(12)对接收到的滤波后的中频信号进行放大并输出至第二可控衰减器(13)；第二可控衰减器(13)对接收到的放大后的中频信号进行功率调整，将调整后的中频信号输出至放大限幅单元(14)；放大限幅单元(14)通过多级放大器与限幅器的级联，对调整后的中频信号进行限幅和放大处理，并输出至第三滤波器(15)；第三滤波器(15)将限幅放大后的中频信号进行滤波，滤除带外杂散信号后输出至解调器(16)；解调器(16)将接收到的滤波后的中频信号与第二频率综合器(17)产生的本振信号进行混频后得到系统所需的IQ差分基带信号，并输出至第四滤波器(18)；第四滤波器(18)对IQ差分基带信号进行滤波后输出。
2.根据权利要求1所述的基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元，其特征在于：所述的Ka频段解跳单元(1)包括第五滤波器(19)、第二混频器(20)、第三频率综合器(21)、第六滤波器(22)和第五放大器(23)；第五滤波器(19)对Ka频段射频信号进行滤波，滤除带外杂散信号后输出至第二混频器(20)；第二混频器(20)将滤波后的Ka频段射频信号与第三频率综合器(21)产生的跳频本振信号进行混频得到固定的C频段射频信号，输出至第六滤波器(22)；第六滤波器(22)对C频段射频信号进行滤波，滤除带外杂散信号后输出至第五放大器(23)；第五放大器(23)对滤波后的固定C频段射频信号进行放大后输出。
3.根据权利要求1所述的基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元，其特征在于：所述的开关滤波单元(11)包括分路器(24)、第七滤波器(25)、第八滤波器(26)、第九滤波器(27)、第十滤波器(28)和开关(29)；分路器(24)将输入的中频信号进行分路，产生两路中频信号；其中一路中频信号依次经第七滤波器(25)和第八滤波器(26)进行滤波处理，滤除带外杂散后输出至开关(29)；另一路中频信号依次经第九滤波器(27)和第十滤波器(28)进行滤波处理，滤除带外杂散后输出至开关(29)；开关(29)对滤波处理后的两路中频信号进行选择，选择一路输出；其中，第七滤波器(25)和第八滤波器(26)与第九滤波器(27)和第十滤波器(28)的带宽不同。
4.根据权利要求1所述的基于Ka解跳及限幅处理的Ka频段抗干扰射频单元，其特征在于：所述的放大限幅单元(14)包括第六放大器(30)、第七放大器(31)、第二限幅器(32)、第八放大器(33)、第三限幅器(34)、第九放大器(35)和第四限幅器(36)；第六放大器(30)和第七放大器(31)对接收到的中频信号依次进行放大，将放大后的中频信号输出至第二限幅器(32)；第二限幅器(32)对接收到的中频信号进行限幅处理并经第八放大器(33)进行放大后输出至第三限幅器(34)；第三限幅器(34)对接收到的中频信号进行限幅处理并经第九放大器(35)进行放大后输出至第四限幅器(36)；第四限幅器(36)对接收到的中频信号进行限幅处理后输出。
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