CN112737615A - 一种超高截点的短波直采接收机 - Google Patents

一种超高截点的短波直采接收机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高截点的短波直采接收机，包括外置DC‑DC变换器、电源稳压器、控制器以及短波信号处理器；外置DC‑DC变换器封装在屏蔽腔体中；外置DC‑DC变换器的输入端通过屏蔽线与电源连接；外置DC‑DC变换器的输出端通过屏蔽线与电源稳压器的输入端连接；电源稳压器为所述控制器和所述短波信号处理器供电；控制器用于控制所述短波信号处理器中的器件；短波信号处理器用于获取2MHz～30MHz射频信号并对其进行处理输出中频信号和中频监测信号。本发明通过设置外置DC‑DC变换器来处理DC‑DC自带干扰，并对DC‑DC变换器进行封装屏蔽，具有超高的电磁兼容性，自身干扰低于‑120dBm。

Description

一种超高截点的短波直采接收机
技术领域
本发明属于射频技术领域，具体涉及一种超高截点的短波直采接收机。
背景技术
随着现代通信的飞速发展，对微波频率的使用需求进一步提高，我们生活的空间中存在的信号越来越复杂，而短波信号相对于高频信号来说使用率更高，且更容易受到电源干扰，所以急需要一款高精度低失真的短波接收系统来对短波信号进行更加精确的滤波及放大，以便与数字处理模块对其进行解调。
现有技术的缺陷和不足：
1.现有2M～30M短波接收机往往结构简单，低频电磁干扰严重，产品自身DC-DC带来的干扰严重影响接收机性能。
2.由于短波频率较低，二阶交调信号严重影响现有短波接收机性能。
3.由于短波信号抗干扰能力弱，现有短波接收机系统信号失真及其严重，严重影响产品整机的线性区间范围。
发明内容
为了解决现有短波接收机受电磁干扰严重，从而影响接收机的性能，本发明提供了一种超高截点的短波直采接收机。
本发明通过下述技术方案实现：
一种超高截点的短波直采接收机，本发明的接收机包括外置DC-DC变换器、电源稳压器、控制器以及短波信号处理器；
所述外置DC-DC变换器封装在屏蔽腔体中；
所述外置DC-DC变换器的输入端通过屏蔽线与电源连接；所述外置DC-DC变换器的输出端通过屏蔽线与所述电源稳压器的输入端连接；
所述电源稳压器为所述控制器和所述短波信号处理器供电；
所述控制器用于控制所述短波信号处理器中的器件；
所述短波信号处理器用于获取2MHz～30MHz射频信号并对其进行处理输出中频信号和中频监测信号。
优选的，本发明的屏蔽腔体的材料采用铁。
优选的，本发明的控制器基于FPGA实现。
优选的，本发明的短波信号处理器包括低通滤波器A、前级增益控制模块、射频预选器组、低通滤波器B、次级增益控制模块、射频衰减器B、低通滤波器C、温控衰减器A和输出模块；
所述低通滤波器A用于接收2MHz～30MHz射频信号并滤除其远端高频信号干扰；
所述前级增益控制模块通过分路的方式对滤波处理之后的信号进行增益控制；
所述射频预选器组用于滤除经增益控制之后的信号中二阶交调信号干扰；
所述低通滤波器B用于对滤除二阶交调信号干扰之后的信号进行滤波处理；
滤波处理之后的信号依次经所述后级增益控制模块、射频衰减器B、低通滤波器C和温控衰减器A进行处理，之后由所述输出模块实现中频输出和中频监测输出。
优选的，本发明的前级增益控制模块包括单刀多掷开关A、单刀多掷开关B、低噪声放大器A和射频衰减器A；
经低通滤波器A处理之后的信号通过所述单刀多掷开关A选择进入所述低噪声放大器A进行处理或所述射频衰减器A进行处理或者不进行处理；之后通过所述单刀多掷开关B选择进入所述射频预选器组。
优选的，本发明的射频预选器组包括单刀多掷开关C、单刀多掷开关D和射频预选滤波器组；
所述射频预选滤波器组设置在所述单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间；
由所述前级增益控制模块输出的信号经所述单刀多掷开关C选择进入所述射频预选滤波器组以进行分段滤波，之后由所述单刀多掷开关D选择输入到所述低通滤波器B。
优选的，本发明的射频预选滤波器组包括并联设置在所述单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间的预选滤波器A、预选滤波器B、预选滤波器C、预选滤波器D、预选滤波器E和预选滤波器F；
所述预选滤波器A的通带为1.5MHz～2.5MHz；且所述预选滤波器A对3MHz和1.25MHz信号的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器B的通带为2.5MHz～4MHz；且所述预选滤波器B对2MHz和5MHz的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器C的通带为4M～6.5M；且所述预选滤波器C对3.25MHz和8MHz的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器D的通带为6.5M～11M；且所述预选滤波器D对5.5MHz和13MHz的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器E的通带为11M～18M；且所述预选滤波器E对9MHz和22MHz的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器F的通带为18M～30M；且所述预选滤波器F对15MHz和36MHz的抑制大于40dBc。
优选的，本发明的射频预选滤波器组中滤波器采用锰锌铁氧体磁环来制作滤波器线圈。
优选的，本发明的后级增益控制模块包括单刀双掷开关A、单刀双掷开关B和低噪声放大器B；
经所述低通滤波器B滤波处理之后的信号由所述单刀双掷开关A选择进入所述低噪声放大器B进行处理或不进行处理；之后通过所述单刀双掷开关B选择进入所述射频衰减器B进行处理。
优选的，本发明的输出模块包括功分器A、定值衰减器A、定值衰减器B、低通滤波器D、低通滤波器E和低噪声放大器C；
所述功分器A将输入的信号分为常规和监测信号；
所述常规信号依次通过所述定值衰减器A和低通滤波器D处理之后输出中频监测信号；
所述监测信号依次通过所述定值衰减器B、低噪声放大器C和低通滤波器E处理之后输出中频信号。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明的接收机通过设置外置DC-DC变换器来处理DC-DC自带干扰，并对DC-DC变换器进行封装屏蔽，具有超高的电磁兼容性，自身干扰低于-120dBm。
2、本发明的接收机通过设置射频预选滤波器组进行分段滤波，可直接优化40Db二阶交调信号，同时采用开关切换来替换传统的放大器衰减器模式，去除前前级放大器的影响，本发明具有超高的二三阶交调截点，二阶交调干扰低至-110dBm，三阶交调干扰低至-90dBm。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的接收机结构原理框图。
图2为本发明的射频信号处理器结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-滤波器A，2-单刀多掷开关A，3-低噪放大器A，4-射衰器A，5-单刀多掷开关B，6-单刀多掷开关C，7-射频预选滤波器组，8-单刀多掷开关D，9-滤波器B，10-单刀双掷开关A，11-低噪放大器B，12-单刀双掷开关B，13-射衰器B，14-滤波器C，15-温控衰减器A，16-功分器A，17-定值衰减器A，18-滤波器D，19-定值衰减器B，20-低噪放大器C，21-滤波器E。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
现有短波接收机主要干扰来源于DC-DC的截止频率，用于短波频率低，信号穿墙能力极强，而DC-DC的截止频率往往与短波所在频点相差不大，短波信号用到的扼流电感值也必须偏大，极易形成天线效应，因此短波系统内部电磁兼容尤为难做。为了解决这一现象，本实施例提出了一种超高截点的短波直采接收机，本实施例采用外置DC-DC的方式来处理DC-DC自带干扰，具体如图1所示，本实施例的接收机包括外置DC-DC变换器、电源稳压器、控制器以及短波信号处理器。
本实施例的外置DC-DC变换器DC～DC输入输出用抗干扰能力极强的屏蔽线代替原用的高温导线，屏蔽线四周接地与DC-DC腔体通过焊接封装为一个整体，把DC-DC原来的屏蔽腔材质由铜改为铁，加强低频信号屏蔽性，减少信号泄漏。通过测试，发现此方案能完美屏蔽DC-DC的截止频率干扰；实测干扰信号低于-120dBm(频谱仪极限为-120dBm)。
即如图1所示，本实施例外置DC-DC变换器的输入端通过屏蔽线接外部电源，输出端通过屏蔽线与电源稳压器的输入端连接；电源稳压器为控制器和短波信号处理器供电；控制器用于控制短波信号处理器中的器件；短波信号处理器用于获取2MHz～30MHz射频信号并对其进行处理输出中频信号和中频监测信号。
本实施例的控制器基于FPGA实现，FPGA通过SPI通信获得上位机发送的控制数据，然后根据控制数据进行判断得到短波信号处理器中的各个器件的控制管脚的真值表，以此改变FPGA的I/O口的高低电平来控制短波信号处理器中的器件(例如开关器件的切换控制)。
实施例2
本实施例对上述实施例1的短波信号处理器进行了进一步优化设计，具体如图2所示，本实施例的短波信号处理器包括低通滤波器A、前级增益控制模块(包括单刀多掷开关A、低噪声放大器A、射频衰减器A和单刀多掷开关B)、射频预选器组(包括单刀多掷开关C、射频预选滤波器组和单刀多掷开关D)、低通滤波器B、次级增益控制模块(包括单刀双掷开关A、低噪声放大器B和单刀双掷开关B)、射频衰减器B、低通滤波器C、温控衰减器A和输出模块(包括功分器A、定值衰减器A、低通滤波器D、定值衰减器B、低噪声放大器C和低通滤波器E)。
本实施例的低通滤波器A用于接收2MHz～30MHz射频信号并滤除其远端高频信号干扰；
经低通滤波器A处理之后的信号通过单刀多掷开关A选择进入低噪声放大器A进行处理或射频衰减器A进行处理或者不进行处理(直通)；之后通过单刀多掷开关B选择进入射频预选器组。
本实施例的射频预选器组用于滤除经增益控制之后的信号中二阶交调信号干扰；
本实施例的低通滤波器B用于对滤除二阶交调信号干扰之后的信号进行滤波处理；
经低通滤波器B滤波处理之后的信号由单刀双掷开关A选择进入低噪声放大器B进行处理或不进行处理；之后通过单刀双掷开关B选择进入射频衰减器B进行处理。
经射频衰减器B处理之后的信号依次通过低通滤波器C和温控衰减器A进行处理，之后由功分器A将输入的信号分为常规和监测信号；
常规信号依次通过定值衰减器A和低通滤波器D处理之后输出中频监测信号；
监测信号依次通过定值衰减器B、低噪声放大器C和低通滤波器E处理之后输出中频信号。
本实施例的射频预选器组包括单刀多掷开关C、单刀多掷开关D和射频预选滤波器组；
射频预选滤波器组设置在单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间；
由前级增益控制模块输出的信号经单刀多掷开关C选择进入射频预选滤波器组以进行分段滤波，之后由单刀多掷开关D选择输入到低通滤波器B。
2M～30M频率低，滤波器需要用到的电感量极大，而需要在通带平坦的情况下对谐波信号做到很好的抑制，对LC滤波器电感Q值要求极高，为减小产品整体体积。故必须用磁环来制作滤波器线圈，传统的磁环容易引起短波频率，交调失真，故引用锰锌铁氧体新型磁环来制作线圈，滤波器分段为1、1.5M～2.5M 2、2.5M～4M 3、4M～6.5M 4、6.5M～11M 5、11M～18M 6、18M～30M。因此本实施例的射频预选滤波器组包括并联设置在单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间的预选滤波器A、预选滤波器B、预选滤波器C、预选滤波器D、预选滤波器E和预选滤波器F。
其中，预选滤波器A的通带为1.5MHz～2.5MHz；且预选滤波器A对3MHz和1.25MHz信号的抑制大于40dBc；
预选滤波器B的通带为2.5MHz～4MHz；且预选滤波器B对2MHz和5MHz的抑制大于40dBc；
预选滤波器C的通带为4M～6.5M；且预选滤波器C对3.25MHz和8MHz的抑制大于40dBc；
预选滤波器D的通带为6.5M～11M；且预选滤波器D对5.5MHz和13MHz的抑制大于40dBc；
预选滤波器E的通带为11M～18M；且预选滤波器E对9MHz和22MHz的抑制大于40dBc；
预选滤波器F的通带为18M～30M；且预选滤波器F对15MHz和36MHz的抑制大于40dBc。
本实施例通过上述滤波设计，可以直接优化40dB二阶交调信号。如图2所示，整机的增益模块多数通过开关切换来替换原来使用的放大器接衰减器模式，此方式可以在产品需要低失真时完全去除前级放大器的影响，只有最后一级极高线性的短波放大器工作，此方式不仅增加了产品的线性范围，也做到了多功耗的精确把握。最后输入二阶交调干扰低至-110dBm。输出三阶交调信号低至-80dBm。
本实施例中的开关(单刀双掷开关和单刀多掷开关)通过接收控制器(FPGA)传输的高低电平与器件真值表一一对应，来实现开关不同路之间的切换。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，该接收机包括外置DC-DC变换器、电源稳压器、控制器以及短波信号处理器；
所述外置DC-DC变换器封装在屏蔽腔体中；
所述外置DC-DC变换器的输入端通过屏蔽线与电源连接；所述外置DC-DC变换器的输出端通过屏蔽线与所述电源稳压器的输入端连接；
所述电源稳压器为所述控制器和所述短波信号处理器供电；
所述控制器用于控制所述短波信号处理器中的器件；
所述短波信号处理器用于获取2MHz～30MHz射频信号并对其进行处理输出中频信号和中频监测信号。
2.根据权利要求1所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述屏蔽腔体的材料采用铁。
3.根据权利要求1所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述控制器基于FPGA实现。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述短波信号处理器包括低通滤波器A、前级增益控制模块、射频预选器组、低通滤波器B、次级增益控制模块、射频衰减器B、低通滤波器C、温控衰减器A和输出模块；
所述低通滤波器A用于接收2MHz～30MHz射频信号并滤除其远端高频信号干扰；
所述前级增益控制模块通过分路的方式对滤波处理之后的信号进行增益控制；
所述射频预选器组用于滤除经增益控制之后的信号中二阶交调信号干扰；
所述低通滤波器B用于对滤除二阶交调信号干扰之后的信号进行滤波处理；
滤波处理之后的信号依次经所述后级增益控制模块、射频衰减器B、低通滤波器C和温控衰减器A进行处理，之后由所述输出模块实现中频输出和中频监测输出。
5.根据权利要求4所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述前级增益控制模块包括单刀多掷开关A、单刀多掷开关B、低噪声放大器A和射频衰减器A；
经低通滤波器A处理之后的信号通过所述单刀多掷开关A选择进入所述低噪声放大器A进行处理或所述射频衰减器A进行处理或者不进行处理；之后通过所述单刀多掷开关B选择进入所述射频预选器组。
6.根据权利要求4所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述射频预选器组包括单刀多掷开关C、单刀多掷开关D和射频预选滤波器组；
所述射频预选滤波器组设置在所述单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间；
由所述前级增益控制模块输出的信号经所述单刀多掷开关C选择进入所述射频预选滤波器组以进行分段滤波，之后由所述单刀多掷开关D选择输入到所述低通滤波器B。
7.根据权利要求6所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述射频预选滤波器组包括并联设置在所述单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间的预选滤波器A、预选滤波器B、预选滤波器C、预选滤波器D、预选滤波器E和预选滤波器F；
所述预选滤波器A的通带为1.5MHz～2.5MHz；且所述预选滤波器A对3MHz和1.25MHz信号的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器B的通带为2.5MHz～4MHz；且所述预选滤波器B对2MHz和5MHz的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器C的通带为4M～6.5M；且所述预选滤波器C对3.25MHz和8MHz的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器D的通带为6.5M～11M；且所述预选滤波器D对5.5MHz和13MHz的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器E的通带为11M～18M；且所述预选滤波器E对9MHz和22MHz的抑制大于40dBc；
所述预选滤波器F的通带为18M～30M；且所述预选滤波器F对15MHz和36MHz的抑制大于40dBc。
8.根据权利要求6所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述射频预选滤波器组中滤波器采用锰锌铁氧体磁环来制作滤波器线圈。
9.根据权利要求4所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述后级增益控制模块包括单刀双掷开关A、单刀双掷开关B和低噪声放大器B；
经所述低通滤波器B滤波处理之后的信号由所述单刀双掷开关A选择进入所述低噪声放大器B进行处理或不进行处理；之后通过所述单刀双掷开关B选择进入所述射频衰减器B进行处理。
10.根据权利要求4所述的一种超高截点的短波直采接收机，其特征在于，所述输出模块包括功分器A、定值衰减器A、定值衰减器B、低通滤波器D、低通滤波器E和低噪声放大器C；
所述功分器A将输入的信号分为常规和监测信号；
所述常规信号依次通过所述定值衰减器A和低通滤波器D处理之后输出中频监测信号；
所述监测信号依次通过所述定值衰减器B、低噪声放大器C和低通滤波器E处理之后输出中频信号。
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