CN110798243A - 一种大功率自适应调频双工装置 - Google Patents

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刘帆
卢红丽
焦学强
李志永
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Abstract

本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种大功率自适应校频双工装置。本发明由发射通道滤波器、环形器、转换开关、负载、隔离耦合组件、接收通道滤波器、自适应校频模块、自环检测模块、监视控制和电源。发射信号从输入端口进入发射通道滤波器，经环形器、转换开关送往天线方向；接收信号和反射功率从天线口依次经转换开关、环形器、隔离耦合组件后，到达接收通道滤波器，其中接收信号经接收通道滤波器输出，反射功率被隔离耦合组件吸收。发射和接收通道滤波器采用频率可调波导谐振腔，在全频段内连续可调、自适应校频环路以及自环检测回路满足了通信设备对可承受大功率，发射和接收通道工作频率在全频段精确可调且具有机内检测和故障定位功能的需求。

Description

一种大功率自适应调频双工装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种大功率自适应校频双工装置，特别适用于C频段通信系统中实现发射通道和接收通道异频合路并提供隔离功能的传输装置。
背景技术
目前在通信系统中，频率可调滤波器已经得到广泛应用，使得通信系统的电磁兼容性能和频谱利用率有了较大的提升，通信系统可靠度也大幅提高。于此同时，大功率通信设备仍然不断在向高集成度和小型化方向发展。在全双工通信领域，基于低成本、小型化、易于集成以及电性能方面的考虑，采用固定频段双工方式来实现收发相互隔离是设计师的首选。虽有以上几个优点，但是固定频段双工一般采用宽通带滤波器，对外来落入通带内的干扰信号无能为力，大信号干扰能使接收前端放大器停止工作，使通信系统无法接收到正常信号。因此设计勘察站址时需要测量频谱，选用可用频段是一项必要的工作，甚至会针对固定频段的干扰信号采取定向干扰措施，加大了系统的设计难度。而频率可调双工则解决了这个难题，频率可调双工装置采用窄带滤波，通带窄且频率可调，可以灵活配置工作频率，躲避外界干扰信号；同时频率可调双工方式阻带抑制性能好，便于组网应用，提高了频谱利用率。大功率的频率可调双工装置均采用机械调谐腔体滤波器，保证其电性能满足要求的同时，还要保证其频率调谐准确度，使得发射信号和接收信号能够顺利通过。因此，一种大功率频率可调双工装置是迫切需要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工作于C频段可承受大功率，发射通道和接收通道工作频率在全频段精确快速可调且具有机内检测和故障定位功能的双工装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种大功率自适应调频双工装置，包括环形器2、转换开关3、负载4、隔离耦合组件5以及监视控制和电源10；其特征在于：还包括发射通道滤波器1、接收通道滤波器6、自适应校频模块和自环检测模块9；
发射通道滤波器1依次与环形器2、转换开关3和天线连接，负载4与转换开关3相连；发射信号进入发射通道滤波器1，经环形器2进入转换开关3，经转换开关3进行切换将发射信号送至天线发射输出或送至负载4；
接收通道滤波器6经隔离耦合组件5与环形器2连接；
接收信号和反射功率从天线口依次经转换开关3和环形器2到达隔离耦合组件5，反射功率被隔离耦合组件5吸收，接收功率经接收通道滤波器6后输出；
自适应校频模块分别与发射通道滤波器1相连组成环路，以及与接收通道滤波器6相连组成环路，并与监视控制和电源10相连；自适应校频模块发出射频信号，分别经发射通道滤波器1和接收通道滤波器6后进行取样，将取样信号进行幅频特性处理，将幅频特性曲线输出至监视控制和电源10，并根据监视控制和电源10检测的频率调整发射通道滤波器1和接收通道滤波器6；
自环检测模块9分别与发射通道滤波器1和接收通道滤波器6；自环检测模块9从发射通道滤波器1取样并进行混频处理变为接收频率信号后，经接收通道滤波器6输出；并与监视控制和电源10相连，检测和查询设备状态及定位故障部位。
其中，自适应校频模块包括第一自适应校频模块7和第二自适应校频模块8；
第一自适应校频模块7与发射通道滤波器1相连组成环路，并与监视控制和电源10相连；第一自适应校频模块7发射端发出校频信号，将校频信号耦合进入发射通道滤波器1后再取样，将取样信号进行混频处理，然后通过窄带滤波器滤波和中频检波处理，并通过扫频算法确定发射通道滤波器1的当前通带位置、目标频率的调谐方向，将幅频特性曲线输出至监视控制和电源10判断频率调谐是否到位；
第二自适应校频模块8与接收通道滤波器6相连组成环路，并与监视控制和电源相连；第一自适应校频模块7发射端发出校频信号，将校频信号耦合进入接收射通道滤波器6后再取样输出至接收端,将取样信号进行混频处理，然后通过窄带滤波器滤波和中频检波处理，并通过扫频算法确定接收通道滤波器6的当前通带位置、目标频率的调谐方向，将幅频特性曲线输出至监视控制和电源10判断频率调谐是否到位。
其中，发射通道滤波器1和接收通道滤波器6分别采用矩形波导谐振腔。
本发明相比现有技术的优点在于：
1、本发明工作在C频段，发射通道滤波器和接收通道滤波器采用频率可调波导谐振腔，承受功率大，在全频段内连续可调满足了通信设备对双工装置能承受大功率且发射通道和接收通道滤波器全频段可调的要求。
2、本发明新设计了自适应校频环路，自适应校频模块辅助扫频算法为基础的校频程序配合监视控制，使得发射(接收)通道滤波器快速可精确调频，且可通过显示出的滤波器幅频特性曲线进行检查和微调。该环路采用闭环控制系统，满足了通信设备对双工装置全频段快速精确调频的要求。
3、本发明设计了自环检测回路，自环检测模块配合监视控制和电源，可检测和查询设备状态以及故障定位，满足了通信设备具有机内检测和故障定位功能的要求。
附图说明
图1是本发明的组成和工作流程示意图；
图2是本发明的自适应校频环路示意图；
图3是本发明的自环检测回路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
图1为本发明的组成和工作流程示意图。包括发射通道滤波器1、环形器2、转换开关3、负载4、隔离耦合组件5、接收通道滤波器6、第一自适应校频模块7、第二自适应校频模块8、自环检测模块9以及监视控制和电源10。发射信号从输入端口进入发射通道滤波器1，经环形器2、经转换开关3送往天线或负载；接收信号和反射功率从天线口依次经转换开关3、环形器2、隔离耦合组件5后，到达接收通道滤波器6，其中接收信号进入接收通道滤波器6后输出，反射功率返回隔离耦合组件5被其隔离端口负载吸收。本发明发射通道滤波器1和接收通道滤波器6采用频率可调波导谐振腔，承受功率大，在全频段内连续可调满足了通信设备对双工装置能承受大功率且发射通道和接收通道滤波器全频段可调的要求。
图2是本发明的自适应校频环路示意图。第一自适应校频模块7、第二自适应校频模块8以及发射和接收通道滤波器1、6组成自适应校频环路11。
第一自适应校频模块7与发射通道滤波器1相连组成环路，并与监视控制和电源10相连；第二自适应校频模块8与接收通道滤波器6相连组成环路，并与监视控制和电源相连；
自适应校频模块发射端发出校频信号，通过取样口进入发射接收通道滤波器后再取样至自适应校频校频模块的接收端进行处理。自适应校频模块和监视控制相互配合，具有扫频功能及微调功能。扫频功能可在监视控制的显示屏上显示出发射接收通道滤波器的幅频特性曲线，检测设备工作频率是否准确。如工作频率有偏差，可采用微调功能进行纠正并可实时显示当前发射接收通道滤波器的幅频特性曲线。自适应校频模块接收端将接收到的校频信号进行混频处理，然后通过窄带滤波器滤波和中频检波处理，保证信号质量。自适应校频模块烧录有嵌入式扫频算法软件，通过扫频算法来确定发射接收滤波器的当前工作频率、目标频率的调谐方向以及判断频率调谐是否到位。频率可调滤波器配合自适应校频环路，为全闭环控制系统，满足了通信设备对双工装置全频段快速精确调频的要求。
图3是本发明的自环检测回路示意图。自环检测模块9与发射和接收通道滤波器1、6组成自环检测回路12；自环检测回路12在进行自检时，从发射通道滤波器1取样后送至自环检测模块9，经自环检测模块9混频处理后变为接收频率信号送入接收通道，经接收通道滤波器6输出。自环检测模块9配合监视控制和电源10，可检测和查询设备状态及定位故障部位，满足了通信设备具有机内检测和故障定位功能的要求。
本发明安装结构如下：双工装置的输入波导口与系统功率放大器输出接口相连、输出波导口与天线馈电波导口相连，射频出接口与接收机射频入口相连。整个双工装置为19英寸标准机箱，机箱侧面有槽型导轨，可以很方便装入机柜。机箱前面板与机柜采用螺钉紧固连接，机箱尾部设计有弯角件与机柜加固连接。

Claims (3)

1.一种大功率自适应调频双工装置，包括环形器(2)、转换开关(3)、负载(4)、隔离耦合组件(5)以及监视控制和电源(10)；其特征在于：还包括发射通道滤波器(1)、接收通道滤波器(6)、自适应校频环路(11)和自环检测模块(9)；
发射通道滤波器(1)依次与环形器(2)、转换开关(3)和天线连接，负载(4)与转换开关(3)相连；发射信号进入发射通道滤波器(1)，经环形器(2)进入转换开关(3)，经转换开关(3)进行切换将发射信号送至天线发射输出或送至负载(4)；
接收通道滤波器(6)经隔离耦合组件(5)与环形器(2)连接；接收信号和反射功率从天线口依次经转换开关(3)和环形器(2)到达隔离耦合组件(5)，反射功率被隔离耦合组件(5)吸收，接收功率经接收通道滤波器(6)后输出；
自适应校频环路(11)分别与发射通道滤波器(1)相连组成环路，以及与接收通道滤波器(6)相连组成环路，并与监视控制和电源(10)相连；自适应校频环路(11)发出射频信号，分别经发射通道滤波器(1)和接收通道滤波器(6)后进行取样，将取样信号进行幅频特性处理，将幅频特性曲线输出至监视控制和电源(10)，并根据监视控制和电源(10)检测的频率调整发射通道滤波器(1)和接收通道滤波器(6)；
自环检测模块(9)分别与发射通道滤波器(1)和接收通道滤波器(6)；自环检测模块(9)从发射通道滤波器(1)取样并进行混频处理变为接收频率信号后，经接收通道滤波器(6)输出；并与监视控制和电源(10)相连，检测和查询设备状态及定位故障部位。
2.根据权利要求1所述的大功率自适应调频双工装置，其特征在于，自适应校频环路(11)包括第一自适应校频模块(7)和第二自适应校频模块(8)；
第一自适应校频模块(7)与发射通道滤波器(1)相连组成环路，并与监视控制和电源(10)相连；第一自适应校频模块(7)发射端发出校频信号，将校频信号耦合进入发射通道滤波器(1)后再取样，将取样信号进行混频处理，然后通过窄带滤波器滤波和中频检波处理，并通过扫频算法确定发射通道滤波器(1)的当前通带位置、目标频率的调谐方向，将幅频特性曲线输出至监视控制和电源(10)判断频率调谐是否到位；
第二自适应校频模块(8)与接收通道滤波器(6)相连组成环路，并与监视控制和电源相连；第一自适应校频模块(7)发射端发出校频信号，将校频信号耦合进入接收射通道滤波器(6)后再取样输出至接收端,将取样信号进行混频处理，然后通过窄带滤波器滤波和中频检波处理，并通过扫频算法确定接收通道滤波器(6)的当前通带位置、目标频率的调谐方向，将幅频特性曲线输出至监视控制和电源(10)判断频率调谐是否到位。
3.根据权利要求1所述的大功率自适应调频双工装置，其特征在于，发射通道滤波器(1)和接收通道滤波器(6)分别采用矩形波导谐振腔。
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