CN110808749A - 一种提高多通道接收机隔离度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高多通道接收机隔离度的方法，属于北斗定位和导航系统的接收机隔离领域，本发明要解决的技术问题为如何提高多通道接收机通道间隔离度，采用的技术方案为：该方法在接收机的四个本振通路中分别加入反相隔离放大器，抑制射频信号在本振通路间的传导，降低信号串扰，同时提高本振信号功率，弥补由于本振功分网络造成的本振信号功率的衰减；反相隔离放大器位于混频器本振输入之前，在功分网络之后；功分网络是由三个一分二功分器构成；本振通道采用半分腔结构，用于阻断辐射型辐射，反相隔离放大器置于半分腔腔体之内；接收机的四个变频通道均采用独立分腔结构，每个变频通道单独一个分腔且每个变频通道的两端设置有SMA接头。

Description

一种提高多通道接收机隔离度的方法

技术领域

本发明涉及卫星通信技术和射频应用领域，具体属于北斗定位和导航系统的接收机隔离领域，具体地说是一种提高多通道接收机隔离度的方法。

背景技术

在北斗定位与导航系统中，现有接收机主要应用超外差式接收机，为了达到抗干扰的目的一般采用多个接收阵元，也就是采用多个下变频接收通道。

由于卫星通讯的特殊性，例如多径效应、路径损耗、易受干扰等特性，导致信号经常遭受噪声与干扰，这时一个接受系统的稳定性与优异性就显得很重要，要实现接收通道的良好性能需要在保证每个通道的指标满足要求外，还需要保证各个通道之间有较高的隔离度，才能达到数字处理的输入要求。

通道间的隔离度主要由信号串扰引起，而信号辐射是信号串扰的主因，信号辐射主要有两种辐射类型，一种为辐射型辐射，一种为传导型辐射。传导型辐射无法彻底消除，射频信号由相邻变频通道的混频器射频信号输入端，经混频器与功分器直接进入通道内混频器中与本振信号混频，得到串扰中频信号。故如何提高多通道接收机通道间隔离度是现有技术中急需解决的技术问题。

专利号为CN109861708A的专利文献公开了一种超小型化高隔离度的Ku波段八通道接收机，包含：射频接收模块，设有八个独立且相同的接收通道，微波信号经过射频接收模块将频率下变频到一组正交的中频信号；中频处理模块，将射频接收模块输出的八路中频信号进行处理；本振功分模块，设有对称的八等分功率结构，以保证八路功分信号传输一致；电源模块，为射频接收模块和中频处理模块提供各种馈电信号。但是该技术方案不能有效的提高多通道接收机通道间隔离度。

专利号为CN206432995U的专利文献公开了一种高隔离度双路光接收机，包括依次连接的双路接收切换模块、放大模块Ⅰ、均衡模块、衰减模块和放大模块Ⅱ，所述双路接收切换模块接收两路有线电视光信号，实现自动切换后输出到所述放大模块Ⅰ，所述放大模块Ⅰ实现射频信号的初级放大后输入所述均衡模块，所述均衡模块实现频响曲线斜率的变换后输入所述衰减模块，所述衰减模块调整电平的大小后输入所述放大模块Ⅱ，所述放大模块Ⅱ进行末级放大后输出。但是该技术方案不能有效的提高多通道接收机通道间隔离度。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种提高多通道接收机隔离度的方法，来解决如何提高多通道接收机通道间隔离度的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种提高多通道接收机隔离度的方法，该方法在接收机的四个本振通路中分别加入反相隔离放大器，抑制射频信号在本振通路间的传导，降低信号串扰，同时提高本振信号功率，弥补由于本振功分网络造成的本振信号功率的衰减；反相隔离放大器位于混频器本振输入之前，在功分网络之后；功分网络是由三个一分二功分器构成；本振通道采用半分腔结构，即用隔离墙隔离，用于阻断辐射型辐射，为了更为有效的隔离辐射型辐射，反相隔离放大器置于半分腔腔体之内；

接收机的四个变频通道均采用独立分腔结构，每个变频通道单独一个分腔且每个变频通道的两端设置有SMA接头。

作为优选，所述变频通道包括射频器件和LDO电源芯片，射频器件包括射频放大器、调相微带线、镜频抑制滤波器、温度补偿衰减器、混频器、低通滤波器、中频放大器和中频带通(LC)滤波器；

LDO电源芯片与变频通道一一对应设置；四个变频通道的LDO电源芯片分别给各个变频通路的中频放大器、射频放大器与混频器供电。

作为优选，所述本振通道包括微带调相线，反相隔离放大器与微带调相线共同连接到功分网络。

更优地，所述接收机还包括一个频率源模块、一个单片机和一个DC-DC电源芯片，DC-DC电源芯片由外部供电，电压转换经过LDO电源芯片后分别给频率源模块、单片机供电。

更优地，所述LDO电源芯片和DC-DC电源芯片的输入输出均采用π型LC滤波与电容滤波结构，阻断电源干扰同时阻断射频信号与通过电源传导的可能。

更优地，所述频率源模块由单片机控制本振信号输出，本振信号经过功分网络分为等功率、等频率的四路本振信号，再经过微带调相线、反相隔离放大器输入到混频器与射频信号混频。

更优地，所述射频信号由SMA接头输入经过射频放大器、调相微带线、镜频抑制滤波器、温度补偿衰减器，在混频器与本振信号变频得到中频信号，中频信号经过低通滤波器、中频放大器、中频带通滤波器由SMA接头输出。

更优地，所述射频信号经过混频器后一部分射频信号经过混频器传导进入本振通道，经过反相隔离放大器、一分二功分器、相邻反相隔离放大器(这时因为方向相同，作为正常使用放大器使用)、相邻通道混频器，再经过相邻通道的低通滤波器、中频放大器、中频带通滤波器输出，中频信号变小，与原射频通路相比，功率显著降低。

作为优选，所述接收机外侧设置有接收机盒体，接收机盒体采用內陷式结构；接收机的每个变频通道上设置有接收机变频通道盖板，接收机变频通道盖板与接收机盒体通过螺丝固定，变频通道的高度小于接收机盒体的高度。

更优地，所述接收机盒体采用硬铝材质制作的盒体；接收机变频通道盖板采用锡箔纸，锡箔纸与分腔形成一个密封腔，阻断辐射干扰的可能性。

本发明的提高多通道接收机隔离度的方法具有以下优点：

(一)本发明通过在本振通道上增加具有反相隔离放大器，增大本振信号的同时，抑制射频输入信号对本振信号的干扰，减少对相邻通道的串扰；在电源处理上使用π型滤波与电容型滤波，主要是从辐射机制上减小传导型辐射对其他通道的干扰，实现较高的隔离度；

(二)本发明主要是在设计本振通路中加入具有反相隔离的本振信号的反相隔离放大器或者其他具有抑制变频通道中射频输入信号的其他器件或结构，反相隔离放大器即正向放大信号，反相抑制射频信号的一类用于本振通路的放大器器件，常用的低噪声放大器、增益放大器等一般都能起到反相隔离的作用，也能作为反相隔离放大器使用；本发明能够弥补由于多个变频通道需要多个本振通路的功分网络引起的功率损耗，增大本振通路的信号功率，还能抑制变频通路射频信号的传导型辐射，进而提高通道间隔离度，具有实用性，广泛性；

(三)本振通道采用半分腔结构，即用隔离墙隔离，用于阻断辐射型辐射；为了更为有效的隔离辐射型辐射，反相隔离放大器置于半分腔腔体之内；反相隔离放大器选择射频信号反相隔离度高的器件，有更好的隔离效果；

(四)DC-DC电源芯片和LDO电源芯片输入输出都采用了π型LC滤波与电容滤波设计，阻断电源干扰同时阻断射频信号与通过电源传导的可能；

(五)射频信号经过混频器后一部分射频信号经过混频器传导进入本振通道，经过反相隔离放大器、功分器、相邻反相隔离放大器(这时因为方向相同，作为正常使用放大器使用)、相邻通道混频器，再经过相邻通道的低通滤波器、中频放大器、中频带通滤波器输出，此时的中频信号较小，与原射频通路相比，功率显著降低；

(六)本发明采用隔离分腔的结构设计，主要提供了一种抑制传导型辐射的设计方法，从而提高通道间隔离度；

(七)接收机变频通道盖板与变频通道的分腔形成一个密封腔，阻断辐射干扰的可能性；

(八)在本振通道增加调相微带线结构，增加调相角度；

(九)设1通道到混频器端射频信号大小为-15dBm,混频器射频与本振隔离为40dB，反向隔离放大器反向隔离度为42dB，功分器隔离度25dB，射频放大器增益15dB，到达2通道混频器信号大小为-75dBm，变频损耗-8dBm，变为中频即为-73dBm,经过中频放大器30dB增益与中频带通滤波器2dB衰减，最后为-87dBm,隔离度为72dBc,与测试结果基本符合；

若为加反相隔离放大器，相同上述条件下，隔离度减少40dB，变为中频为-32dBm，在实际应用中可能会影响使用。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为多通道接收机变频通道的结构示意图；

附图2为多通道接收机本振通道的结构示意图；

附图3为接收机盒体的结构示意图；

附图4为LDO电源芯片和DC-DC电源芯片的π型滤波的示意图；

附图5为LDO电源芯片和DC-DC电源芯片的电容滤波的示意图。

图中：1、射频放大器，2、镜频抑制滤波器，3、温度补偿衰减器，4、混频器，5、低通滤波器，6、中频放大器，7、中频带通滤波器，8、SMA接头，9、接收机盒体，10、分腔结构，11、LDO电源芯片，12、反向隔离放大器，13、功分网络，14、DC-DC电源芯片，15、频率源模块，16、单片机，17、接收机变频通道盖板。

其中，附图3中的I表示变频通道的高度与接收机盒体的高度的差。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种提高多通道接收机隔离度的方法作以下详细地说明。

实施例1：

如附图2所示，本发明的提高多通道接收机隔离度的方法,该方法在接收机的四个本振通路中分别加入反相隔离放大器12，抑制射频信号在本振通路间的传导，降低信号串扰，同时提高本振信号功率，弥补由于本振功分网络造成的本振信号功率的衰减；反相隔离放大器12位于混频器4本振输入之前，在功分网络13之后；功分网络13是由三个一分二功分器构成；本振通道采用半分腔结构，即用隔离墙隔离，用于阻断辐射型辐射，为了更为有效的隔离辐射型辐射，反相隔离放大器12置于半分腔腔体之内；本振通道包括微带调相线，反相隔离放大器12与微带调相线共同连接到功分网络13。

如附图1所示，接收机的四个变频通道均采用独立分腔结构，每个变频通道单独一个分腔且每个变频通道的两端设置有SMA接头8；变频通道包括射频器件和LDO电源芯片11，射频器件包括射频放大器1、调相微带线、镜频抑制滤波器2、温度补偿衰减器3、混频器4、低通滤波器5、中频放大器6和中频带通(LC)滤波器7；LDO电源芯片11与变频通道一一对应设置；四个变频通道的LDO电源芯片11分别给各个变频通路的中频放大器6、射频放大器1与混频器4供电。

如附图3所示，接收机外侧设有接收机盒体9，接收机盒体9采用內陷式结构；接收机的每个变频通道上安装有接收机变频通道盖板17，接收机变频通道盖板17与接收机盒体9通过螺丝固定，变频通道的高度小于接收机盒体9的高度。接收机盒体9采用硬铝材质制作的盒体；接收机变频通道盖板17采用锡箔纸，锡箔纸与分腔形成一个密封腔，阻断辐射干扰的可能性。接收机还包括一个频率源模块15、一个单片机16和一个DC-DC电源芯片14，DC-DC电源芯片14由外部供电，电压转换经过LDO电源芯片11后分别给频率源模块15、单片机16供电。如附图4和5所示，LDO电源芯片11和DC-DC电源芯片14的输入输出均采用π型LC滤波与电容滤波结构，阻断电源干扰同时阻断射频信号与通过电源传导的可能。频率源模块15由单片机16控制本振信号输出，本振信号经过功分网络13分为等功率、等频率的四路本振信号，再经过微带调相线、反相隔离放大器12输入到混频器4与射频信号混频。射频信号由SMA接头8输入经过射频放大器1、调相微带线、镜频抑制滤波器2、温度补偿衰减器3，在混频器4与本振信号变频得到中频信号，中频信号经过低通滤波器5、中频放大器6、中频带通滤波器7由SMA接头8输出。射频信号经过混频器4后一部分射频信号经过混频器4传导进入本振通道，经过反相隔离放大器12、一分二功分器、相邻反相隔离放大器12(这时因为方向相同，作为正常使用放大器使用)、相邻通道混频器4，再经过相邻通道的低通滤波器5、中频放大器6、中频带通滤波器7输出，中频信号变小，与原射频通路相比，功率显著降低。

实施例2：

如附图1所示，多通路接收机盒体9采用硬铝材质制作，每个通道采用了完全一样的电路设计与分腔设计，电路设计的一致性尽可能的保证通道一致性，独立分腔设计，为了减少射频信号与本振信号的辐射型辐射。射频信号由SMA接头8输入经过射频放大器1、镜频抑制滤波器2、温度补偿衰减器3、在混频器4中与本振信号混频得到中频信号，中频信号在经过低通滤波器5、中频放大器6与中频带通滤波器7，经由另一端SMA接头8输出，采用经典超外差式设计，性能稳定。本振信号通过绝缘焊接在接收机盒体9上的绝缘子传输到变频通道中，直流电通过直流线缆直接焊接，实现本振侧与变频通道电源相连。

如附图2所示，本振信号是由单片机16控制的频率源输出，经过3个一分二的功分器输出四路本振信号，每个本振信号通路经过微带调相线，增加的反向隔离放大器12，输入到混频本振端参与混频。DC-DC电源芯片14完成电压转换，外部输入电压转换成接收机需求电压，对电压输入输出端进行滤波处理，π型与电容型滤波设计。DC-DC电源芯片14输出端直接给LDO电源芯片11供电，由LDO电源芯片11对每个变频通道和本振通道射频放大器1、中频放大器6与混频供电。对二级电压转换LDO电源芯片11输入输出端采用相同处理，每个放大器电压输入端也采用相同处理，使之达到最好的滤波效果。

实施例3：

本振信号增加本振信号增益17dB,正向射频信号放大15dB，反相隔离度最小42dB的放大器，，一分二功分器隔离度22dB。

1通道到混频器4输入端射频信号大小为-15dBm,混频器4射频与本振隔离为40dB，反向隔离放大器12反向隔离度为42dB，一分二功分器隔离度25dB，射频放大器1增益15dB，到达2通道混频器4信号大小为-75dBm，变频损耗-8dBm，变为中频即为-73dBm,经过中频放大器6增益30dB与中频带通滤波器7衰减2dB，最后为-87dBm,隔离度为-87-(-15)＝-72dBc,与测试结果符合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，该方法在接收机的四个本振通路中分别加入反相隔离放大器，抑制射频信号在本振通路间的传导，降低信号串扰，同时提高本振信号功率，弥补由于本振功分网络造成的本振信号功率的衰减；反相隔离放大器位于混频器本振输入之前，在功分网络之后；功分网络是由三个一分二功分器构成；本振通道采用半分腔结构，用于阻断辐射型辐射，反相隔离放大器置于半分腔腔体之内；

接收机的四个变频通道均采用独立分腔结构，每个变频通道单独一个分腔且每个变频通道的两端设置有SMA接头。

2.根据权利要求1所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述变频通道包括射频器件和LDO电源芯片，射频器件包括射频放大器、调相微带线、镜频抑制滤波器、温度补偿衰减器、混频器、低通滤波器、中频放大器、中频带通滤波器；

LDO电源芯片与变频通道一一对应设置；四个变频通道的LDO电源芯片分别给各个变频通路的中频放大器、射频放大器与混频器供电。

3.根据权利要求1所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述本振通道包括微带调相线，反相隔离放大器与微带调相线共同连接到功分网络。

4.根据权利要求2所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述接收机还包括一个频率源模块、一个单片机和一个DC-DC电源芯片，DC-DC电源芯片由外部供电，电压转换经过LDO电源芯片后分别给频率源模块、单片机供电。

5.根据权利要求4所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述LDO电源芯片和DC-DC电源芯片的输入输出均采用π型LC滤波与电容滤波结构。

6.根据权利要求4所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述频率源模块由单片机控制本振信号输出，本振信号经过功分网络分为等功率、等频率的四路本振信号，再经过微带调相线、反相隔离放大器输入到混频器与射频信号混频。

7.根据权利要求6所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述射频信号由SMA接头输入经过射频放大器、调相微带线、镜频抑制滤波器、温度补偿衰减器，在混频器与本振信号变频得到中频信号，中频信号经过低通滤波器、中频放大器、中频带通滤波器由SMA接头输出。

8.根据权利要求7所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述射频信号经过混频器后一部分射频信号经过混频器传导进入本振通道，经过反相隔离放大器、一分二功分器、相邻反相隔离放大器、相邻通道混频器，再经过相邻通道的低通滤波器、中频放大器、中频带通滤波器输出，中频信号变小。

9.根据权利要求1所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述接收机外侧设置有接收机盒体，接收机盒体采用內陷式结构；接收机的每个变频通道上设置有接收机变频通道盖板，接收机变频通道盖板与接收机盒体通过螺丝固定，变频通道的高度小于接收机盒体的高度。

10.根据权利要求9所述的提高多通道接收机隔离度的方法，其特征在于，所述接收机盒体采用硬铝材质制作的盒体；接收机变频通道盖板采用锡箔纸，锡箔纸与分腔形成一个密封腔。

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