CN109120289A - 一种短波射频前端处理模块及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于短波通信技术领域，特别涉及一种短波射频前端处理模块及方法；包括：第一低通滤波电路、隔离衰减电路、放大直通电路和第二低通滤波电路；所述第一低通滤波电路的输入端作为短波射频前端处理模块的输入端，所述第二低通滤波电路的输出端作为短波射频前端处理模块的输出端；所述第一低通滤波电路的输出端电连接所述隔离衰减电路的输入端，所述隔离衰减电路的输出端电连接放大直通电路的输入端，所述放大直通电路的输出端电连接第二低通滤波电路的输入端。本发明实现了将取样检测到的射频信号幅度的大小转变为控制前端射频电路的增益问题。

Description

一种短波射频前端处理模块及方法

技术领域

本发明属于短波通讯技术领域，尤其涉及一种短波射频前端处理模块及方法。

背景技术

随着短波通信技术的发展，短波电台软件无线电的全数字化要求日益普及，从而使宽带模数转换已最大可能地靠近接收天线，对宽带模数转换器前的射频前端接收电路也提出更高的要求，需要高灵敏度、大动态范围、低噪声系数及好的线性度等特点，从而适应于各种复杂环境下的抗干扰接收短波设备。但是，目前的软件无线电电台还较难满足上述需求。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种短波射频前端处理模块及方法，能够达到46dB的动态范围，满足接收机极高的灵敏度要求，并输出幅度稳定的射频信号使模数转换器不会溢出，有效提高了基于软件无线电通信设备的抗干扰性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种短波射频前端处理模块，其特征在于，所述短波射频前端处理模块包括：第一低通滤波电路、隔离衰减电路、放大直通电路和第二低通滤波电路；

所述第一低通滤波电路的输入端作为短波射频前端处理模块的输入端，所述第二低通滤波电路的输出端作为短波射频前端处理模块的输出端；所述第一低通滤波电路的输出端电连接所述隔离衰减电路的输入端，所述隔离衰减电路的输出端电连接放大直通电路的输入端，所述放大直通电路的输出端电连接第二低通滤波电路的输入端。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)所述隔离衰减电路包含一分二功分器、衰减器、射频取样单元和微处理控制单元；

所述一分二功分器包含输入端、第一输出端和第二输出端，所述一分二功分器的输入端作为隔离衰减电路的输入端电连接第一低通滤波电路的输出端，所述一分二功分器的第一输出端电连接所述衰减器的射频输入端，一分二功分器的第二输出端电连接射频取样单元的输入端，射频取样单元的输出端电连接微处理控制单元的输入端，微处理控制单元的衰减控制输出端电连接衰减器的衰减控制输入端，衰减器的射频输出端作为隔离衰减电路的输出端电连接放大直通电路的输入端。

(2)所述微处理控制单元还包含开关控制输出端；

所述放大直通电路包含第一射频开关、低噪声放大器、直通耦合电容、第二射频开关；

所述第一射频开关包含一个射频输入端、一个控制输入端和两个射频输出端；第一射频开关的射频输入端作为直通放大电路的输入端电连接所述衰减器的射频输出端，第一射频开关的两个射频输出端分别电连接低噪声放大器的输入端和直通耦合电容的输入端；所述第二射频开关包括两个射频输入端、一个控制输入端和一个射频输出端；第二射频开关的两个射频输入端分别电连接低噪声放大器的输出端和直通耦合电容的输出端，第一射频开关的控制输入端和第二射频开关的控制输入端分别电连接微处理控制单元的开关控制输出端，第二射频开关的输出端作为所述放大直通电路的输出端与第二低通滤波电路的输入端电连接。

(3)所述射频取样单元，用于将射频信号的幅度变化转换为线性的电压信号。

(4)所述微处理控制单元，用于检测射频取样单元输出的电压信号，从而控制衰减器的衰减量。

(5)所述低噪声放大器，用于对接收到的射频信号进行放大。

技术方案二：

一种短波射频前端处理方法，所述方法应用于如技术方案一所述的短波射频前端处理模块，所述方法包括：

设置幅度阈值；

当射频取样单元采集到的射频幅度小于或等于所述幅度阈值时，微处理控制单元根据射频取样单元输出的电压值控制衰减器的衰减量，并控制第一射频开关和第二射频开关使得低噪声放大器处于工作状态，从而使所述短波射频前端处理模块工作在放大区；

当射频取样单元采集到的射频幅度大于所述幅度阈值时，微处理控制单元根据射频取样单元输出的电压值控制衰减器的衰减量，并控制第一射频开关和第二射频开关使得直通耦合电容处于工作状态，从而使得所述短波射频前端处理模块工作在衰减区。

本发明的有益效果：将一种射频前端处理模块应用于短波电台的接收前端，其较低的噪声系数、较大的动态范围及增益的自动控制性等技术指标，不仅大大提高了短波电台的接收灵敏度，还提高了接收机的阻塞性能，进一步提升了短波电台的抗干扰性能，使短波电台的接收效果更可靠。因此该射频前端处理模块对短波电台的接收性能提高具有非常重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种短波射频前端处理模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，为本发明的一种基于软件无线电短波射频前端处理模块的结构示意图。该短波射频前端处理模块由第一低通滤波电路、隔离衰减电路、放大直通电路、第二低通滤波电路共同构成。

本发明实施例中，两个低通滤波电路分别包括了一个0～30M的9阶低通滤波器；隔离衰减电路包括一分二功分器、衰减器、射频取样单元和微处理控制单元，放大直通电路包括低噪声放大器和直通耦合电容。

本发明实施例中，两个低通滤波电路作为输入、输出滤波器，可以有效抑制短波频段外的干扰信号，使得射频取样单元不易因带外干扰而引起取样电压的急剧变化。

本发明实施例中，隔离衰减电路包括一分二功分器、衰减器、射频取样单元和微处理控制单元，一分二功分器可以有效隔离射频通路与取样控制电路间的互相影响；衰减器可实现步进为1dB、衰减量为0～31dB的可控衰减器。

所述射频取样单元采用的芯片为AD8307，将射频信号的幅度变化转换为线性的电压信号；

所述微处理控制单元是内部包含12位模数转换电路的集成微处理器，微处理芯片检测射频取样芯片输出的电压信号的大小，去控制衰减器的衰减量大小。

所述低噪声放大器是对接收到的射频小信号进行放大。

所述第一低通滤波电路和第二低通滤波电路分别为一个0～30MHz的9 阶低通滤波器，具有70dB以上的阻带衰减能力；

所述一分二功分器，采用导磁率为10000的磁环，其插损小于3dB、隔离度大于40dB；

所述低噪声放大器，采用大动态范围、极低噪声系数、高增益及高三阶截点的放大器(噪声系数：NF≤1.3dB，三阶截点：IP3(out)：≥33dBm，大动态：1dB 压缩输出20dBm，增益G＝15dB)。

本发明实施例中，放大直通电路包括第一射频开关电路、低噪声放大器、直通耦合电容和第二射频开关电路，第一、第二射频开关电路用以选择低噪声放大器工作或者直通耦合电容工作；低噪声放大器的放大倍数为15dB。

本发明实施例中，射频取样单元为峰值取样的射频功率采样集成电路，射频取样单元采集一分二功分器第二输出端的射频信号幅度，将射频信号的幅度转变为线性的电压信号，幅度越大电压值越大，射频取样单元的输出端将电压值送至微处理控制单元的输入端，微处理控制单元根据电压值的大小控制衰减器的衰减量及两个射频开关的切换，电压值越大控制的衰减量就越大。

本发明实施例中一种基于软件无线电短波射频前端处理模块的最大增益就是低噪声放大器的增益(+15dB)，低噪声放大器和直通耦合电路通过两个射频开关并联连接，可通过控制两个射频开关进行二选一工作；射频取样单元采集到较小射频幅度时，短波射频前端处理模块工作在放大区，即衰减器和低噪声放大器工作，微处理器根据射频取样单元送来的电压值大小自动控制衰减器的衰减量和两个射频开关的切换，使射频前端处理模块工作在增益为+15～0dB的放大区；射频取样单元采集到较大射频幅度时，短波射频前端处理模块工作在衰减区，即衰减器和直通耦合电容工作，微处理器自动控制衰减器的衰减量和两个射频开关的切换，使射频前端处理模块工作在衰减区，衰减量为0～-31dB；射频前端处理模块的总动态范围就为-31～+15dB，共计46dB的动态范围。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种短波射频前端处理模块，其特征在于，所述短波射频前端处理模块包括：第一低通滤波电路、隔离衰减电路、放大直通电路和第二低通滤波电路；

所述第一低通滤波电路的输入端作为短波射频前端处理模块的输入端，所述第二低通滤波电路的输出端作为短波射频前端处理模块的输出端；所述第一低通滤波电路的输出端电连接所述隔离衰减电路的输入端，所述隔离衰减电路的输出端电连接放大直通电路的输入端，所述放大直通电路的输出端电连接第二低通滤波电路的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种短波射频前端处理模块，其特征在于，

所述隔离衰减电路包含一分二功分器、衰减器、射频取样单元和微处理控制单元；

所述一分二功分器包含输入端、第一输出端和第二输出端，所述一分二功分器的输入端作为隔离衰减电路的输入端电连接第一低通滤波电路的输出端，所述一分二功分器的第一输出端电连接所述衰减器的射频输入端，一分二功分器的第二输出端电连接射频取样单元的输入端，射频取样单元的输出端电连接微处理控制单元的输入端，微处理控制单元的衰减控制输出端电连接衰减器的衰减控制输入端，衰减器的射频输出端作为隔离衰减电路的输出端电连接放大直通电路的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种短波射频前端处理模块，其特征在于，所述微处理控制单元还包含开关控制输出端；

所述放大直通电路包含第一射频开关、低噪声放大器、直通耦合电容、第二射频开关；

所述第一射频开关包含一个射频输入端、一个控制输入端和两个射频输出端；第一射频开关的射频输入端作为直通放大电路的输入端电连接所述衰减器的射频输出端，第一射频开关的两个射频输出端分别电连接低噪声放大器的输入端和直通耦合电容的输入端；所述第二射频开关包括两个射频输入端、一个控制输入端和一个射频输出端；第二射频开关的两个射频输入端分别电连接低噪声放大器的输出端和直通耦合电容的输出端，第一射频开关的控制输入端和第二射频开关的控制输入端分别电连接微处理控制单元的开关控制输出端，第二射频开关的输出端作为所述放大直通电路的输出端与第二低通滤波电路的输入端电连接。

4.如权利要求2所述的一种短波射频前端处理模块，其特征在于，所述射频取样单元，用于将射频信号的幅度变化转换为线性的电压信号。

5.如权利要求2所述的一种短波射频前端处理模块，其特征在于，所述微处理控制单元，用于检测射频取样单元输出的电压信号的，从而控制衰减器的衰减量。

6.如权利要求3所述的一种短波射频前端处理模块，其特征在于，所述低噪声放大器，用于对接收到的射频信号进行放大。

7.一种短波射频前端处理方法，所述方法应用于如权利要求1-6任一项所述短波射频前端处理模块，其特征在于，所述方法包括：

设置幅度阈值；

当射频取样单元采集到的射频幅度小于或等于所述幅度阈值时，微处理控制单元根据射频取样单元输出的电压值控制衰减器的衰减量，并控制第一射频开关和第二射频开关使得低噪声放大器处于工作状态，从而使所述短波射频前端处理模块工作在放大区；

当射频取样单元采集到的射频幅度大于所述幅度阈值时，微处理控制单元根据射频取样单元输出的电压值控制衰减器的衰减量，并控制第一射频开关和第二射频开关使得直通耦合电容处于工作状态，从而使得所述短波射频前端处理模块工作在衰减区。