CN110768692A - 一种动态可调的超宽带无线信道组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种动态可调的超宽带无线信道组件，应用于通信设备上，代替现有的天线和射频前端，通过控制控制信号动态调整滤波器的通带，对滤波器通带外的干扰信号实现有效抑制，保证通信设备的无线通信正常工作。在遭受电子对抗(阻塞式干扰、存储转发式干扰、扫频干扰等)、雷达、友邻电磁干扰等导致的电磁干扰情况下，能够对无线终端的电磁干扰进行有效抑制，保护无线通信的正常。

Description

一种动态可调的超宽带无线信道组件

技术领域

本发明涉及无线通信抗干扰技术领域，更具体地说，涉及一种动态可调的超宽带无线信道组件。

背景技术

随着信息时代的到来和逐步深入，世界新军事变革加速推进，战争形态由机械化战争逐步向信息化战争转变，在武器装备信息化水平逐步提高的情况下，为适应现代战场复杂的电磁环境，武器装备战术技术指标中逐步提出了“信息作战”相关要求，部分型号站标明确提出了信息系统抗敌方电子干扰的要求。

装备的信息化提升，要求具有信息对抗防护能力，以保证作战性能的有效发挥。世界新军事变革时代的到来和信息作战样式的出现，各种军事系统快速向信息化、网络化、数字化和一体化发展，许多国家都在研究和建设“数字化部队”、占领“数字化战场”，构建“全球化信息栅格”，积极推进“网络中心站”等。

综合电子信息系统，即指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦查系统，发挥了“神经中枢”的作用。信息化作战条件下，信息的传递是制胜指挥的根本，信息不流动就不能有效形成战斗力，因而确保军事通信系统的顺畅可靠无疑是十分重要的。

然而，这些使军事系统更智能化、反应更快速和控制更精确的信息系统，也使军事系统更“脆弱化”。于是，“信息对抗与反对抗”应用而生，大大拓展了信息作战的内涵与外延，使斗阵更趋激烈。

现代战场电磁环境的复杂性，要求武器装备具有信息对抗的防护能力，现代战场将逐步呈现“陆、海、空、天、电”五维一体的复杂战场的发展趋势，“电”就包括了战场上的复杂电磁环境。通信干扰已经由传统的基于单机信道干扰的狭义干扰发展到基于多维空间干扰的广义干扰，主要表现在：点干扰发展到网络干扰和网系干扰；单纯干扰发展到干扰、侦查、截获和硬攻击综合电子进攻等。开展武器装备信息对抗防护技术研究，对于军队信息化建设和遂行核心军事任务，加强国防建设，具有重大意义。

部分型号战标中，要求武器装备具备信息对抗的防护能力。以DF-41新一代战略导弹为例，战标中对电子化指挥系统明确提出了“动中通、山中通、抗中通”，其中“抗中通”就要求我方指控系统能在敌方强电子对抗环境中发挥功能，确保诸元、核安控密钥和作战态势信息的下发。陆、海、空、二炮各军种的武器装备，越来越多的型号在战标中对指控系统提出了电子对抗的防护要求。

因此，信息对抗的防护能力在军队的信息化建设中占有十分重要的地位，信息对抗的防护能力是信息作战条件下，军队战斗力生成的重要内容，信息对抗防护设备的研制具有非常明显的必要性。

但是，目前无线通信终端的抗电磁干扰能力较弱，无法满足需求。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种动态可调的超宽带无线信道组件，技术方案如下：

一种动态可调的超宽带无线信道组件，所述超宽带无线信道组件包括：超宽带天线、超宽带环形器、第一动态可调滤波器和第二动态可调滤波器；

其中，所述第一动态可调滤波器的第一输入口用于接收第一范围频段信号，滤波处理后通过所述超宽带环形器发送至所述超宽带天线以发射出去；

所述第一动态可调滤波器的第二输入口用于接收第二范围频段信号，滤波处理后通过所述超宽带环形器发送至所述超宽带天线以发射出去；

所述第二动态可调滤波器包括多个输出口；

所述超宽带天线将接收信号通过所述超宽带环形器发送至所述第二动态可调滤波器，滤波处理后通过多个输出口，以发送至不同的接收端；

所述第一动态可调滤波器和所述第二动态可调滤波器均接受控制信号，以控制所述第一动态可调滤波器和所述第二动态可调滤波器的通带，以对所述第一动态可调滤波器和所述第二动态可调滤波器通带外的干扰信号实现抑制。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，所述超宽带天线为全向宽带天线。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，所述第一动态可调滤波器和所述第二动态可调滤波器均为多频段动态可调滤波器。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，所述超宽带天线包括共面波导和阻带结构；

其中，所述共面波导的形状为矩形；

所述阻带结构的形状为U型。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，所述共面波导的长度为68mm。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，所述阻带结构的频率

其中，c表示光速，ε_eff表示电路板的有效介电常数，L为所述阻带结构的总长度。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，L＝a+2S-2W1；

其中，a表示所述阻带结构的外部长度，b表示所述阻带结构的内部长度，S表示所述阻带结构的侧壁长度，W1表示所述阻带结构的宽度。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，所述超宽带环形器包括：介质基板、铜制微带线和铁氧体薄片；

其中，所述介质基板的上表面蚀刻有预设尺寸形状的所述铜制微带线；

所述介质基板的中心区域设有凹槽；

所述凹槽用于放置所述铁氧体薄片。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，所述凹槽和所述铁氧体薄片的形状均为圆形。

优选的，在上述超宽带无线信道组件中，所述第二动态可调滤波器包括铜制微带线、多个射频开关和多个变容二极管；

其中，所述控制信号控制多个所述射频开关的通断，以调整所述第二动态可调滤波器的通带；

所述控制信号控制多个所述变容二极管，以调整通带的谐振频点的偏移量。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

本发明的超宽带无线信道组件代替现有的天线和射频前端，通过控制控制信号动态调整滤波器的通带，对滤波器通带外的干扰信号实现有效抑制，保证通信设备的无线通信正常工作。在遭受电子对抗(阻塞式干扰、存储转发式干扰、扫频干扰等)、雷达、友邻电磁干扰等导致的电磁干扰情况下，能够对无线终端的电磁干扰进行有效抑制，保护无线通信的正常。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种动态可调的超宽带无线信道组件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种超宽带天线的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种阻带结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种超宽带环形器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种超宽带环形器的铜制微带线的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种第二动态可调滤波器的结构示意图。

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。

动态可调的超宽带无线信道组件是无线通信终端抗电磁干扰的一种技术手段，目前鲜有通过超宽带无线信道组件实现抗电磁干扰的报道，因为存在如下技术难点：

(1)超宽带天线、超宽带环形器、动态可调滤波器的整合方式，需要系统设计和联合调试，这在设计、仿真和测试中存在较大的技术难度。

(2)动态可调滤波器的采用变容二极管实现带通滤波的通带调整，能够根据实际信道情况动态调整信道，多通带的动态可调滤波器的实现上存在一定技术难度。

(3)小型化的超宽带环形器需要整合铁氧体和微带线，需要整体设计与分析实现。

(4)超宽带无线信道组件(超宽带天线、超宽带环形器、动态可调滤波器)与无线信道终端的整体电磁兼容性需要系统设计与联合调试。

正式因为存在这样的技术难度，限制了超宽带无线信道组件技术的产生和使用。

但是，本发明通过技术手段解决了上述问题，提供了通过组合超宽带天线、超宽带环形器、动态可调滤波器功能的实现方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种动态可调的超宽带无线信道组件的结构示意图。

所述超宽带无线信道组件包括：超宽带天线1、超宽带环形器2、第一动态可调滤波器3和第二动态可调滤波器4；

其中，所述第一动态可调滤波器3的第一输入口用于接收第一范围频段信号，滤波处理后通过所述超宽带环形器2发送至所述超宽带天线1以发射出去；

所述第一动态可调滤波器3的第二输入口用于接收第二范围频段信号，滤波处理后通过所述超宽带环形器2发送至所述超宽带天线1以发射出去；

所述第二动态可调滤波器4包括多个输出口；

所述超宽带天线1将接收信号通过所述超宽带环形器2发送至所述第二动态可调滤波器4，滤波处理后通过多个输出口，以发送至不同的接收端；

所述第一动态可调滤波器3和所述第二动态可调滤波器4均接受控制信号，以控制所述第一动态可调滤波器3和所述第二动态可调滤波器4的通带，以对所述第一动态可调滤波器3和所述第二动态可调滤波器4通带外的干扰信号实现抑制。

在该实施例中，超宽带天线1、超宽带环形器2、第一动态可调滤波器3和第二动态可调滤波器4，通过微带线或射频线按照图1所示的方式进行连接，从射频终端的功放发出的第一范围频段信号f3至f4，经过第一动态可调滤波器3的一个输入口滤波后，通过超宽带环形器2发送至超宽带天线1发射出去，同理，第二范围频段信号f4至f5，经过第一动态可调滤波器3的另一个输入口滤波后，通过超宽带环形器2发送至超宽带天线1发射出去。

需要说明的是，不同的接收端均设置有低噪声放大器LNA。

超宽带天线1将接收信号通过所述超宽带环形器2发送至所述第二动态可调滤波器4，滤波处理后通过多个输出口，以发送至不同的接收端的低噪声放大器LNA中。

基于上述而言，本发明的超宽带无线信道组件应用于通信设备上，代替现有的天线和射频前端，通过控制控制信号动态调整滤波器的通带，对滤波器通带外的干扰信号实现有效抑制，保证通信设备的无线通信正常工作。在遭受电子对抗(阻塞式干扰、存储转发式干扰、扫频干扰等)、雷达、友邻电磁干扰等导致的电磁干扰情况下，能够对无线终端的电磁干扰进行有效抑制，保护无线通信的正常。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述超宽带天线1为全向宽带天线。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述第一动态可调滤波器3和所述第二动态可调滤波器4均为多频段动态可调滤波器。

进一步的，基于本发明上述实施例，参考图2，图2为本发明实施例提供的一种超宽带天线的结构示意图。

所述超宽带天线1包括共面波导和阻带结构；

其中，所述共面波导的形状为矩形；

所述阻带结构的形状为U型。

在该实施例中，所述超宽带天线1具有足够大的带宽，为0.3GHz-3GHz的带宽，其可以根据实际使用的需求设置阻带。

进一步的，基于本发明上述实施例，如图2所示的左半部分为共面波导，所述共面波导的长度为68mm。

需要说明的是，所述共面波导的长度可根据实际需求而定，本申请只是以最优的方式进行举例说明。

进一步的，基于本发明上述实施例，参考图3，图3为本发明实施例提供的一种阻带结构的示意图。

所述阻带结构的频率

其中，c表示光速，ε_eff表示电路板的有效介电常数，L为所述阻带结构的总长度，即缝隙的总长度。

其中，L＝a+2S-2W1；

其中，a表示所述阻带结构的外部长度，b表示所述阻带结构的内部长度，S表示所述阻带结构的侧壁长度，W1表示所述阻带结构的宽度。

可选的，a＝96mm，b＝92mm，W1＝2mm，S＝14mm。

进一步的，基于本发明上述实施例，参考图4，图4为本发明实施例提供的一种超宽带环形器的结构示意图。

所述超宽带环形器包括：介质基板21、铜制微带线22和铁氧体薄片23；

其中，所述介质基板21的上表面蚀刻有预设尺寸形状的所述铜制微带线22；

所述介质基板21的中心区域设有凹槽；

所述凹槽用于放置所述铁氧体薄片23。

在该实施例中，所述介质基板21的下表面整体贴敷在地面24，该地面24表示印刷电路板的地层，但由于实现射频的功能，存在一些缝隙结构，多位于印刷电路板的地层，L1的部分就是地面，其中缝隙的线条就构成了共面波导。

参考图5，图5为本发明实施例提供的一种超宽带环形器的铜制微带线的结构示意图。

其中，L2＝5mm，L3＝8mm，G＝2mm，W2＝1mm。

进一步的，基于本发明上述实施例，如图4所示，所述凹槽和所述铁氧体薄片的形状均为圆形。

进一步的，基于本发明上述实施例，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种第二动态可调滤波器的结构示意图。

所述第二动态可调滤波器包括铜制微带线41、多个射频开关42和多个变容二极管43；

其中，所述控制信号控制多个所述射频开关42的通断，以调整所述第二动态可调滤波器4的通带；

所述控制信号控制多个所述变容二极管43，以调整通带的谐振频点的偏移量。

在该实施例中，如图6中所示的参数，通过设置预设尺寸的铜制微带线41，和其它结构之间的排布距离，实现射频滤波功能，所述控制信号控制多个所述射频开关42的通断，以调整所述第二动态可调滤波器4的通带，可以分别为中心频率f1、f2和f3。

通过控制多个所述变容二极管43，以调整通带的谐振频点的偏移量，可以是正负B/2。

需要说明的是，在实际使用的过程中，根据需求分别控制第一动态可调滤波器和第二动态可调滤波器中不同开关的切换，实现目的，但是，第一动态可调滤波器和第二动态可调滤波器的开关切换存在互斥性。

以上对本发明所提供的一种动态可调的超宽带无线信道组件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种动态可调的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述超宽带无线信道组件包括：超宽带天线、超宽带环形器、第一动态可调滤波器和第二动态可调滤波器；

其中，所述第一动态可调滤波器的第一输入口用于接收第一范围频段信号，滤波处理后通过所述超宽带环形器发送至所述超宽带天线以发射出去；

所述第一动态可调滤波器的第二输入口用于接收第二范围频段信号，滤波处理后通过所述超宽带环形器发送至所述超宽带天线以发射出去；

所述第二动态可调滤波器包括多个输出口；

所述超宽带天线将接收信号通过所述超宽带环形器发送至所述第二动态可调滤波器，滤波处理后通过多个输出口，以发送至不同的接收端；

所述第一动态可调滤波器和所述第二动态可调滤波器均接受控制信号，以控制所述第一动态可调滤波器和所述第二动态可调滤波器的通带，以对所述第一动态可调滤波器和所述第二动态可调滤波器通带外的干扰信号实现抑制。

2.根据权利要求1所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述超宽带天线为全向宽带天线。

3.根据权利要求1所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述第一动态可调滤波器和所述第二动态可调滤波器均为多频段动态可调滤波器。

4.根据权利要求1所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述超宽带天线包括共面波导和阻带结构；

其中，所述共面波导的形状为矩形；

所述阻带结构的形状为U型。

5.根据权利要求4所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述共面波导的长度为68mm。

6.根据权利要求4所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述阻带结构的频率

其中，c表示光速，ε_eff表示电路板的有效介电常数，L为所述阻带结构的总长度。

7.根据权利要求6所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，L＝a+2S-2W1；

其中，a表示所述阻带结构的外部长度，b表示所述阻带结构的内部长度，S表示所述阻带结构的侧壁长度，W1表示所述阻带结构的宽度。

8.根据权利要求1所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述超宽带环形器包括：介质基板、铜制微带线和铁氧体薄片；

其中，所述介质基板的上表面蚀刻有预设尺寸形状的所述铜制微带线；

所述介质基板的中心区域设有凹槽；

所述凹槽用于放置所述铁氧体薄片。

9.根据权利要求8所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述凹槽和所述铁氧体薄片的形状均为圆形。

10.根据权利要求1所述的超宽带无线信道组件，其特征在于，所述第二动态可调滤波器包括铜制微带线、多个射频开关和多个变容二极管；

其中，所述控制信号控制多个所述射频开关的通断，以调整所述第二动态可调滤波器的通带；

所述控制信号控制多个所述变容二极管，以调整通带的谐振频点的偏移量。

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