CN111030725B - 超外差式超短波收发通道系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超外差式超短波收发通道系统，包括N个天线、N个开关合路、N个接收通道单元及N个发射通道单元，N为大于或等于1的自然数，其中每一天线对应一开关合路、一个接收通道单元及一个发射通道单元；每一接收通道包括低噪放模块、二功分器、两路预选滤波器组、第一及第二低噪声放大器、第一及第二下变频器、第一及第二中频放大滤波电路，每一发射通道单元包括中频带宽选择单元、第一上变频器、第三本振、预选滤波器组及功放单元。本发明所述的超外差式超短波收发系统采用一次变频，降低了电路复杂度，便于多通道集成，提高了中频频率，便于扩展中频带宽。

Description

超外差式超短波收发通道系统
技术领域
本发明属于通讯技术领域，特别涉及一种超外差式超短波收发通道系统。
背景技术
现有技术中，超外差式接收机主要优点有三个：第一，中频比信号载频低很多，在中频段实现对有用信道的选择要比在载频段选择对滤波器Q值得要求低得多。第二，接收机从天线上接收到的信号电平一般为-120～-100dBm，如此微弱的信号要放大到解调器可以解调或 A/D变换器可以工作的电平，一般需要放大100dB以上。为了放大器的稳定和避免振荡，在一个频带内的放大器，其增益一般不超过50～ 60dB；采用超外差式接收机方案后，将接收机的总增益分散到了高频、中频和基带三个频段上；而且，载频降为中频后，在较低的固定中频上做窄带的高增益的放大器要比在载波频段上做高增益的放大器容易和稳定得多。第三，在较低的固定中频上解调或A/D变换也相对容易。
超外差式接收机的最大缺点是组合干扰频率点多；这是因为变频器往往并不是一个理想乘法器，而是一个能完成相乘功能的非线性器件，它将进入的有用信号ωRF和本振信号ωLO，以及混入的干扰信号 (如频率为ω1与ω2的干扰信号)通过变频器非线性特性中的某一高次方项组合产生组合频率，如|pωLO±qωRF|或|pωLO±(mω1± nω2)|,若它们落在中频频带内，就会形成对有用信号的干扰。
对于收发载波频率为2500MHz～6000MHz的收发通道，传统的方案为采用两次下变频，并且对于多个接收通道和发射通道的产品，往往采用单通道模块组装的方式来实现。而两次下变频，根据前面所述的超外差式接收机的缺点可知，两次变频会极大的增加产生干扰信号的机会，同时，二次变频后的中频频率较低，难以获取较大的中频带宽，这极大的降低了整机的实时扫描带宽。另外，采用单通道模块组合的方式来实现多通道接收，会造成产品的功耗和体积急剧增大，不利于产品的小型化。则现有技术中的超外差式接收机还存在很多不足，需要进行改进。
发明内容
针对现有技术中存在的结构较为复杂、成本较高的技术问题，本发明提供一种超外差式超短波收发通道系统。
本发明所提供的一种超外差式超短波收发通道系统，包括N个天线、N个开关合路、N个接收通道单元及N个发射通道单元，N为大于或等于1的自然数，其中每一天线对应一开关合路、一个接收通道单元及一个发射通道单元；每一接收通道包括低噪放模块、二功分器、两路预选滤波器组、第一及第二低噪声放大器、第一及第二下变频器、第一及第二中频放大滤波电路，开关合路的第一端与对应的天线相连，第二端与低噪放模块的输入端相连，所述低噪放模块的输出端与二功分器的输入端相连，所述二功分器的两输出端分别与两路预选滤波器组的两输入端相连，所述两路预选滤波器组的第一输出端与第一低噪声放大器的输入端相连，所述第一低噪声放大器的输出端与第一下变频器的输入端相连，所述第一下变频器的另一输入端与第一本振相连，所述第一下变频器的输出端与第一中频放大滤波电路的输入端相连，所述第一中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号；所述两路预选滤波器组的第二输出端与第二低噪声放大器的输入端相连，所述第二低噪声放大器的输出端与第二下变频器的输入端相连，所述第二下变频器的另一输入端与第二本振相连，所述第二下变频器的输出端与第二中频放大滤波电路的输入端相连，所述第二中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号；每一发射通道单元包括中频带宽选择单元、第一上变频器、第三本振、预选滤波器组及功放单元，所述中频带宽选择单元的输入端用于接收中频输入信号，输出端与第一上变频器的输入端相连，所述第一上变频器的另一输入端与第三本振相连，所述第一上变频器的输出端经预选滤波器与功放单元的输入端相连，所述功放单元的输出端与开关合路的第三端相连。
其中，所述中频放大滤波电路包括第一中频衰减器、第一中频带宽选择单元、第一中频放大器和第一增益辅助模块，所述第一中频衰减器的输入端作为第一中频放大滤波电路的输入端与第一下变频器的输出端相连，所述第一中频衰减器的输出端与第一中频带宽选择单元的输入端相连，所述第一中频带宽选择单元的输出端与第一中频放大器的输入端相连，所述第一中频放大器的输出端与第一增益辅助模块的输入端相连，所述第一增益辅助模块的输出端作为第一中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。
其中，所述两路预选滤波器组包括两个预选滤波器组，用于滤除中频干扰和镜频干扰。
其中，所述预选滤波器组均由六路预选滤波器组成。
其中，所述天线接收的射频信号的频率范围为2500MHz～6000MHz，六路预选滤波器的滤波频段分别为2500MHz～3100MHz、3100MHz～ 3700MHz、3700MHz～4300MHz、4300MHz～4900MHz、4900MHz～5500MHz、 5500MHz～6000MHz。
本发明所述的超外差式超短波收发系统采用一次变频，降低了电路复杂度，便于多通道集成，提高了中频频率，便于扩展中频带宽。
附图说明
图1是本发明一种超外差式超短波收发通道系统的较佳实施方式的电路方框图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1所示，其为本发明所述的一种超外差式超短波收发系统的较佳实施方式的电路方框图。
在本实施例中，N＝2；
所述超外差式超短波收发系统的较佳实施方式包括第一天线、第一开关合路、第一接收通道单元、第一发射通道单元、第二天线、第二开关合路、第二接收通道单元及第二发射通道单元。
所述第一接收通道包括第一低噪放模块、第一二功分器、第一两路预选滤波器组、第一及第二低噪声放大器、第一及第二下变频器、第一及第二中频放大滤波电路。
所述第一开关合路的第一端与第一天线相连，第二端与所述第一低噪放模块的输入端相连，所述第一低噪放模块的输出端与第一二功分器的输入端相连，所述第一二功分器的两输出端分别与第一两路预选滤波器组的两输入端相连，所述第一两路预选滤波器组的第一输出端与第一低噪声放大器的输入端相连，所述第一低噪声放大器的输出端与第一下变频器的输入端相连，所述第一下变频器的另一输入端与第一本振相连，所述第一下变频器的输出端与第一中频放大滤波电路的输入端相连，所述第一中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。本实施方式中，所述第一中频放大滤波电路包括第一中频衰减器、第一中频带宽选择单元、第一中频放大器和第一增益辅助模块组成。具体的，所述第一中频衰减器的输入端作为第一中频放大滤波电路的输入端与第一下变频器的输出端相连，所述第一中频衰减器的输出端与第一中频带宽选择单元的输入端相连，所述第一中频带宽选择单元的输出端与第一中频放大器的输入端相连，所述第一中频放大器的输出端与第一增益辅助模块的输入端相连，所述第一增益辅助模块的输出端作为第一中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。
所述第一两路预选滤波器组的第二输出端与第二低噪声放大器的输入端相连，所述第二低噪声放大器的输出端与第二下变频器的输入端相连，所述第二下变频器的另一输入端与第二本振相连，所述第二下变频器的输出端与第二中频放大滤波电路的输入端相连，所述第二中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。本实施方式中，所述第二中频放大滤波电路包括第二中频衰减器、第二中频带宽选择单元、第二中频放大器和第二增益辅助模块组成。具体的，所述第二中频衰减器的输入端作为第二中频放大滤波电路的输入端与第二下混频器的输出端相连，所述第二中频衰减器的输出端与第二中频带宽选择单元的输入端相连，所述第二中频带宽选择单元的输出端与第二中频放大器的输入端相连，所述第二中频放大器的输出端与第二增益辅助模块的输入端相连，所述第二增益辅助模块的输出端作为第二中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。
所述第一发射通道单元包括第三中频带宽选择单元、第一上变频器、第三本振、第一预选滤波器组及第一功放单元。所述第三中频带宽选择单元的输入端用于接收中频输入信号，输出端与第一上变频器的输入端相连，所述第一上变频器的另一输入端与第三本振相连，所述第一上变频器的输出端与第一功放单元的输入端相连，所述第一功放单元的输出端与第一开关和路的第三端相连。
本实施方式中，所述第一两路预选滤波器组包括两个预选滤波器组，其与所述第一预选滤波器组的功能均是滤除中频干扰和镜频干扰。
所述第一、第二下变频器及第一上变频器的功能是将射频载波频率降为中频频率，便于后级中频带宽选择电路进行信号处理。
另外，所述预选滤波器组均由六路预选滤波器(采用亚倍频层分段)组成。
所述第一及第二中频放大滤波电路中，中频信号首先进过中频衰减器，然后进入中频带宽选择单元，通过相应带宽的中频滤波器后再依次进入中频放大器和增益辅助模块。
所述第二接收通道单元包括第二低噪放模块、第二二功分器、第二两路预选滤波器组、第三及第四低噪声放大器、第三及第四下变频器、第三及第四中频放大滤波电路。
所述第二开关合路的第一端与第二天线相连，第二端与所述第三低噪放模块的输入端相连，所述第三低噪放模块的输出端与第二二功分器的输入端相连，所述第二二功分器的两输出端分别与第二两路预选滤波器组的两输入端相连，所述第二两路预选滤波器组的第一输出端与第三低噪声放大器的输入端相连，所述第三低噪声放大器的输出端与第三下变频器的输入端相连，所述第三下变频器的另一输入端与第四本振相连，所述第三下变频器的输出端与第三中频放大滤波电路的输入端相连，所述第三中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。本实施方式中，所述第三中频放大滤波电路包括第三中频衰减器、第四中频带宽选择单元、第三中频放大器和第三增益辅助模块。具体的，所述第三中频衰减器的输入端作为第三中频放大滤波电路的输入端与第三下混频器的输出端相连，所述第三中频衰减器的输出端与第四中频带宽选择单元的输入端相连，所述第四中频带宽选择单元的输出端与第三中频放大器的输入端相连，所述第三中频放大器的输出端与第三增益辅助模块的输入端相连，所述第三增益辅助模块的输出端作为第三中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。
所述第二两路预选滤波器组的第二输出端与第四低噪声放大器的输入端相连，所述第四低噪声放大器的输出端与第四下变频器的输入端相连，所述第四下变频器的另一输入端与第五本振相连，所述第四下变频器的输出端与第四中频放大滤波电路的输入端相连，所述第四中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。本实施方式中，所述第四中频放大滤波电路包括第四中频衰减器、第五中频带宽选择单元、第四中频放大器和第四增益辅助模块组成。具体的，所述第四中频衰减器的输入端作为第四中频放大滤波电路的输入端与第四下混频器的输出端相连，所述第四中频衰减器的输出端与第五中频带宽选择单元的输入端相连，所述第五中频带宽选择单元的输出端与第四中频放大器的输入端相连，所述第四中频放大器的输出端与第四增益辅助模块的输入端相连，所述第四增益辅助模块的输出端作为第四中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号。
所述第二发射通道单元包括第六中频带宽选择单元、第二上变频器、第六本振、第二预选滤波器组及第二功放单元。所述第六中频带宽选择单元的输入端用于接收中频输入信号，输出端与第二上变频器的输入端相连，所述第二上变频器的另一输入端与第六本振相连，所述第二上变频器的输出端与第二功放单元的输入端相连，所述第二功放单元的输出端与第二开关和路的第三端相连。
本实施方式中，所述第二两路预选滤波器组包括两个预选滤波器组，其与所述第六预选滤波器组的功能均是滤除中频干扰和镜频干扰。所述第三、第四下变频器及第二上变频器的功能是将射频载波频率降为中频频率，便于后级中频带宽选择电路进行信号处理。另外，所述预选滤波器组均由六路预选滤波器(采用亚倍频层分段)组成。所述第三及第四中频放大滤波电路中，中频信号首先进过中频衰减器，然后进入中频带宽选择单元，通过相应带宽的中频滤波器后再依次进入中频放大器和增益辅助模块。
下面将对上述超外差式超短波收发系统的工作原理进行简单描述：
所述第一及第二接收通道的工作原理是，由第一天线及第二天线接收的射频信号，频率范围为2500MHz～6000MHz，先通过对应的低噪放模块进行放大，然后进入对应的二功分器，将射频信号分为两路后，各自进入两个预选滤波器组，每个预选滤波器组均采用亚倍频层分段的方式，分为六路，由六个滤波器分别进行抗干扰处理，本较佳实施方式中的具体分段为：2500MHz～3100MHz、3100MHz～3700MHz、 3700MHz～4300MHz、4300MHz～4900MHz、4900MHz～5500MHz、 5500MHz～6000MHz)。射频信号经过滤波处理后，先经过低噪声放大器放大，再通过下变频器将射频频率搬移到中频840MHz，所述下变频器输出的中频信号首先进入中频衰减器，中频衰减器可根据输入的中频信号电平大小调整其衰减量，电平值合适的中频信号进入中频带宽选择电路，这里共用两种带宽选择，分别是窄带40MHz和宽带 160MHz。选择好中频带宽以后，中频信号通过中频放大器放大，最后的增益辅助模块可将电平值较低的中频信号进一步放大，以适合后级 A/D电路采集。
所述第一及第二发射通道的工作原理为接收通道的逆过程，不同点在于，发射通道的中频信号频率变为了1100MHz，其中频带宽选择电路同样由160MHz和40MHz两种带宽选择，最后的发射预选滤波器组的分段方式与接收通道的预选滤波器组分段方式一致。
本超外差式超短波收发系统采用一次变频，降低了电路复杂度，便于多通道集成，提高了中频频率，便于扩展中频带宽。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超外差式超短波收发通道系统，其特征在于：包括N个天线、N个开关合路、N个接收通道单元及N个发射通道单元，N为大于或等于1的自然数，其中每一天线对应一开关合路、一个接收通道单元及一个发射通道单元；每一接收通道包括低噪放模块、二功分器、两路预选滤波器组、第一及第二低噪声放大器、第一及第二下变频器、第一及第二中频放大滤波电路，开关合路的第一端与对应的天线相连，第二端与低噪放模块的输入端相连，所述低噪放模块的输出端与二功分器的输入端相连，所述二功分器的两输出端分别与两路预选滤波器组的两输入端相连，所述两路预选滤波器组的第一输出端与第一低噪声放大器的输入端相连，所述第一低噪声放大器的输出端与第一下变频器的输入端相连，所述第一下变频器的另一输入端与第一本振相连，所述第一下变频器的输出端与第一中频放大滤波电路的输入端相连，所述第一中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号；所述两路预选滤波器组的第二输出端与第二低噪声放大器的输入端相连，所述第二低噪声放大器的输出端与第二下变频器的输入端相连，所述第二下变频器的另一输入端与第二本振相连，所述第二下变频器的输出端与第二中频放大滤波电路的输入端相连，所述第二中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号；每一发射通道单元包括中频带宽选择单元、第一上变频器、第三本振、预选滤波器组及功放单元，所述中频带宽选择单元的输入端用于接收中频输入信号，输出端与第一上变频器的输入端相连，所述第一上变频器的另一输入端与第三本振相连，所述第一上变频器的输出端经预选滤波器组与功放单元的输入端相连，所述功放单元的输出端与开关合路的第三端相连；
所述中频放大滤波电路包括第一中频衰减器、第一中频带宽选择单元、第一中频放大器和第一增益辅助模块，所述第一中频衰减器的输入端作为第一中频放大滤波电路的输入端与第一下变频器的输出端相连，所述第一中频衰减器的输出端与第一中频带宽选择单元的输入端相连，所述第一中频带宽选择单元的输出端与第一中频放大器的输入端相连，所述第一中频放大器的输出端与第一增益辅助模块的输入端相连，所述第一增益辅助模块的输出端作为第一中频放大滤波电路的输出端用于输出中频输出信号；
所述两路预选滤波器组包括两个预选滤波器组，用于滤除中频干扰和镜频干扰；
采用一次变频，降低了电路复杂度，便于多通道集成，提高了中频频率，便于扩展中频带宽。
2.如权利要求1所述的超外差式超短波收发通道系统，其特征在于：所述预选滤波器组均由六路预选滤波器组成。
3.如权利要求2所述的超外差式超短波收发通道系统，其特征在于：所述天线接收的射频信号的频率范围为2500MHz～6000MHz。
4.如权利要求2所述的超外差式超短波收发通道系统，其特征在于： 六路所述预选滤波器的滤波频段分别为2500MHz～3100MHz、3100MHz～3700MHz、3700MHz～4300MHz、4300MHz～4900MHz、4900MHz～5500MHz、5500MHz～6000MHz。
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