CN113437985B - 一种l波段机载接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种L波段机载接收机，涉及雷达接收机，解决了接收机在L波段下的弊端。本发明包括接入本振输入信号和射频输入信号的接收机，接收机包括接收变频通道和视频处理器；所述接收变频通道接入射频输入信号输出变频后的射频输入信号，变频至中频的射频输入信号经检波得到视频信号，视频处理器接入视频信号AD采样，视频处理器还用于AGC控制和通道频率控制接收变频通道；视频处理器输出数字信号至FPGA处理。本发明采用数字化、模块化设计，更便于监测信号数据通道与自动化处理，便于载入机载雷达的数据诊断与数据分析系统，对各个环节均进行数字化控制和系统监测，方便管理和数据分析，完成与外部中央处理器的信息交互。

Description

一种L波段机载接收机
技术领域
本发明涉及雷达接收机，具体涉及一种L波段机载接收机。
背景技术
现有的接收机不适用于L波段机载接收机，对现有技术的接收机进行模块化设计、数字化设计改版，得到一种新型的适用于L波段的机载接收机；
原设计的接收机包括带通放大电路、混频电路、中放电路、视频处理器和中央处理器；
射频输入连入带通放大电路，在混频电路中接入本振输入，视频处理器与多级放大电路连接，视频处理器与中央处理器连通。
要求的得到的接收机在输入信号的下变频、滤波、放大、通道增益控制等，产生包络峰值保持信号、通道有效信号、IAM/FAM模式的定时点信号；现有的接收机无法使得射频信号变频至中频63MHz，在中频上模拟检波获得视频信号。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：接收机在L波段下的弊端，本发明提供了解决上述问题的一种L波段机载接收机。
本发明通过下述技术方案实现：
在接收机内部，接收变频通道和视频处理器之间通过82芯JL5-28TJB-1型本发明为一种工作频段在962~1213MHz的L波段机载接收机，包括接收变频通道和视频处理器；
所述接收机接入本振输入信号和射频输入信号，其中本振输入信号和射频输入信号采用SMA-KFD21接口连接器，本振输入信号和射频输入信号均输入到接收变频通道，接收变频通道对射频输入信号依次进行限幅、低噪声放大、选频滤波、下变频、中频放大、AGC衰减和通道带宽滤波得到射频信号，滤波得到的射频信号再进行检波处理，射频信号经检波处理后变为中频上的视频信号；本发明实现将射频信号变频至中频63MHz，在中频上模拟检波获得视频信号，视频处理器对接收变频通道中获得的视频信号AD采样，采样后的数字信号送入FPGA处理。
接收机对外接口采用1个微矩形连接器（J30J-37ZKWP7-J，放置在视频处理器板上）在以及两个SMA-K型头（放置在变频处理通道上）。J30J-37ZKWP7-J连接器用于数据传输以及设备供电，SMA-K型头(50Ω)用于接收射频信号和本振信号。
优选的，本发明的射频输入频率962～1213MHz，本振频率1025～1150MHz。
插针和连接子板进行数据传输以及接收变频通道供电。接收变频通道向视频处理器输出IAM检波信号、FAM检波信号、以及Hold保持信号，同时视频处理器将接收到的中央处理器命令，处理后完成对变频处理通道的频率控制、衰减控制以及峰值保持控制。详情如下：
所述视频处理器接收视频信号，并对接收变频通道进行AGC控制和通道的频率控制。
进一步地，还包括所述视频处理器向后输出处理后的视频信号到中央处理器，中央处理器用于完成与接收机的信息交互。
进一步地，所述接收变频通道包括一级滤波器、低频噪声功放、二级选频滤波器、一级AGC衰减放大器、混频器、三级滤波器、二级AGC衰减放大器、四级带通滤波器和检波器；
其中，一级滤波器接入射频输入用于滤除噪音，二级选频滤波器接入视频处理器的选频控制信号，一级AGC衰减放大器与二级AGC衰减放大器接入视频处理器的AGC控制信号，在一级AGC衰减放大器处理后的射频输入信号与本振输入信号在混频器进行混频，混频后的信号经三级滤波器滤波后输入二级AGC衰减放大器再通过四级带通滤波器和检波器接入视频处理器；
其中混频器采用上下边带混频、限幅，通过开关滤波方式选择混频的边带。
进一步地，所述接收变频通道还接入视频处理器的15V电源供电信号。
进一步地，还包括Hold保持电路、中频放大电路，所述中频放大电路与二级AGC衰减放大器连接，所述中频放大电路后连接两路四级带通滤波器，每路四级带通滤波器后连接一个检波器，其中一个检波器连接Hold保持电路，另外一个检波器直接输出FAM宽带视频脉冲信号至视频处理器，所述Hold保持电路接入检波器用于保持数据采集时钟沿时间，所述Hold保持电路输出检波器输入的IAM窄带视频脉冲信号与Hold时钟上升沿到来后IAM数据需要保持的时间信号至视频处理器，所述视频处理器还发出IAM初始地址信息的上一次时钟上升沿到来前需要稳定的时间即K-1时钟信号至Hold保持电路，Hold保持电路采用电容的充放电方式实现脉冲信号的展宽便于检波器输出的视频信号的采样。
进一步地，所述低频噪声功放采用低噪声系数、高P-1dB的器件，使接收机工作在线性区，同时接收机有低的接收灵敏度；
所述二级选频滤波器通过视频处理器控制的选频控制开关选择不同频段滤波器，实现输入射频频率的选择，对镜频信号进行抑制，二级选频滤波器选用介质滤波器，体积小，损耗低，矩形系数小的特点。
本发明的技术方案的L波段接收机技术参数设计如下：
通道带宽：窄带通道≥0.4MHz、宽带通道≥3.5MHz
灵 敏 度：窄带通道≤-90dBm、宽带通道≤-72dBm
动态范围：窄带通道-10~-90dBm，宽带通道-10~-72dBm
包络峰值保持（mod信号）输出：在整个动态范围，幅度+3.2V~8V（AGC控制稳定之后）、输出阻抗5KΩ。
所述一级AGC衰减放大器与二级AGC衰减放大器采用数控衰减器，数控衰减器受到视频处理器信号控制，一级AGC衰减放大器设置于混频前，二级AGC衰减放大器设置于混频后，所述一级AGC衰减放大器与二级AGC衰减放大器用于提高AGC的动态，降低杂散，具有衰减精度高、速度开、稳定可靠的特点。
进一步地，混频器选用单片混频器，射频输入带宽宽，稳定可靠。
进一步地，所述四级带通滤波器带宽选择为0.5MHz至6.5MHz，且选用声表滤波器，矩形系数小，选择性好，具有良好的临近信道抑制。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明采用数字化、模块化设计，更便于监测信号数据通道与自动化处理，便于载入机载雷达的数据诊断与数据分析系统，对各个环节均进行数字化控制和系统监测，方便管理和数据分析，完成与外部中央处理器的信息交互。
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为本发明接收机的模块图。
图2为现有技术的接收机模块图。
图3为本发明接收机的原理图。
图4为本发明的MOD信号和RCV_OFF原理图。
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。
如图1-图3所示，对比现有技术的接收机模块设计，本发明采用数字化、模块化设计，本发明为一种工作频段在962~1213MHz的L波段机载接收机，包括接收变频通道和视频处理器；
所述接收机接入本振输入信号和射频输入信号，其中本振输入信号和射频输入信号采用SMA-KFD21接口连接器，本振输入信号和射频输入信号均输入到接收变频通道，接收变频通道对射频输入信号依次进行限幅、低噪声放大、选频滤波、下变频、中频放大、AGC衰减和通道带宽滤波得到射频信号，滤波得到的射频信号再进行检波处理，射频信号经检波处理后变为中频上的视频信号；本发明实现将射频信号变频至中频63MHz，在中频上模拟检波获得视频信号，视频处理器对接收变频通道中获得的视频信号AD采样，采样后的数字信号送入FPGA处理，其中在附图3中低噪放表示低噪声放大。
接收机对外接口采用1个微矩形连接器（J30J-37ZKWP7-J，放置在视频处理器板上）在以及两个SMA-K型头（放置在变频处理通道上）。J30J-37ZKWP7-J连接器用于数据传输以及设备供电，SMA-K型头(50Ω)用于接收射频信号和本振信号。
优选的，本发明的射频输入频率962～1213MHz，本振频率1025～1150MHz。
进行仿真分析如下：
实施例1：
分析条件1：小信号射频输入情况（-88dBm），窄带（0.5MHz），此时，AGC衰减最小，输出功率在-10dBm检波。仿真结果：输出性噪比为24dB，满足≥16dB的要求，输出互调为-75dBc，在线性区工作。
实施例2：
分析条件2：小信号射频输入情况（-70dBm）,宽带（6.5MHz），此时，AGC衰减较小，输出功率在-10dBm检波。仿真结果：输出性噪比为33dB，满足≥30dB的要求，输出互调为-75dBc，在线性区工作。
实施例3：
分析条件3：大信号射频输入情况（-10dBm），窄带（6.5MHz），此时，AGC衰减稳定，输出功率在-10dBm检波。仿真结果：输出信噪比为51dB，满足≥30dB的要求，输出互调为-23dBc，在线性区工作。
实施例4：
本振信号的通过射频端口的泄漏分析：本振信号放大到功率为13dBm，混频器的本振和射频端口的隔离为40dB，低噪放和第二级放大器的反向隔离都为20dB。因此，通过射频端口泄漏出去的本振功率为：13-40-20-20=-67dBm，功率较小。
在本发明中关于FAM_TR、IAM_TR接口电路设计：
FAM和IAM是宽、窄带视频脉冲信号，FAM_TR和IAM_TR为TTL电平，是FAM和IAM分别经过一定延时，与自身信号经过比较电路后得出TTL电平，本设计中将FAM和IAM进行采集后，在FPGA内部进行延时，比较，输出LVTTL电平，然后经过SM4245进行电平格式转换后，输出到中央处理器。
MOD信号为窄带视频保持及放大后信号，由视频处理器输出到中央处理器；
RCV-OFF为视频关闭信号中央处理器输出到视频处理器。
本设计中接受到变频处理通道的窄带视频脉冲保持信号HOLD信号，然后经过放大电路，由FPGA接收中央处理器命令RCV-OFF，进行控制电子开关，以达到关闭MOD信号目的。其设计原理框图如图4所示。
以上所述的具体实施方式，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，以上所述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 (7)

1.一种L波段机载接收机，其特征在于，包括接入本振输入信号和射频输入信号的接收机，接收机包括接收变频通道和视频处理器；
所述接收变频通道接入射频输入信号输出变频后的射频输入信号，变频至中频的射频输入信号经检波得到视频信号，视频处理器接入视频信号AD采样，视频处理器还用于对接收变频通道进行AGC控制和通道的频率控制；视频处理器输出数字信号至FPGA处理；
所述接收变频通道对射频输入信号依次进行限幅、低噪声放大、选频滤波、下变频、中频放大、AGC衰减和通道带宽滤波得到射频信号；
所述接收变频通道包括顺序连接的一级滤波器、低频噪声功放、二级选频滤波器、一级AGC衰减放大器、混频器、三级滤波器、二级AGC衰减放大器、四级带通滤波器和检波器；
其中，一级滤波器接入射频输入用于滤除噪音，二级选频滤波器接入视频处理器的选频控制信号，一级AGC衰减放大器与二级AGC衰减放大器接入视频处理器的AGC控制信号，混频器用于对一级AGC衰减放大器处理后的射频输入信号与本振输入信号混频，
混频后的信号输入到三级滤波器，三级滤波器输出接入二级AGC衰减放大器，二级AGC衰减放大器输出到四级带通滤波器，二级AGC衰减放大器还输出到检波器，四级带通滤波器与检波器均输出到视频处理器；
其中混频器用于开关滤波选择混频边带。
2.根据权利要求1所述的一种L波段机载接收机，其特征在于，还包括中央处理器，所述中央处理器接收所述视频处理器输出的数字信号，中央处理器发出控制命令至视频处理器，视频处理器依据控制命令对变频处理通道进行频率控制、衰减控制以及峰值保持控制。
3.根据权利要求1所述的一种L波段机载接收机，其特征在于，所述接收变频通道还接入视频处理器的15V电源供电信号。
4.根据权利要求1所述的一种L波段机载接收机，其特征在于，还包括Hold保持电路、中频放大电路，所述中频放大电路与二级AGC衰减放大器连接，所述中频放大电路后连接两路四级带通滤波器，每路四级带通滤波器后连接一个检波器，其中一个检波器连接Hold保持电路，另外一个检波器直接输出FAM宽带视频脉冲信号至视频处理器，所述Hold保持电路接入检波器用于保持数据采集时钟沿时间，所述Hold保持电路输出检波器输入IAM窄带视频脉冲信号至Hold保持电路，Hold保持电路输出信号与Hold时钟上升沿信号输出至视频处理器，所述视频处理器发出保持控制信号至Hold保持电路，Hold保持电路传递TTL信号，信道中1为保持，0为放电，Hold保持电路采用电容的充放电，采用电容的充放电用于实现脉冲信号的展宽来采样检波器输出的视频信号。
5.根据权利要求1所述的一种L波段机载接收机，其特征在于，所述低频噪声功放采用低噪声系数、高-1dB压缩点的器件，所述接收机工作在线性区；
所述二级选频滤波器采用视频处理器控制的选频控制开关来选择不同频段滤波器，所述二级选频滤波器用于选择输入的射频频率，所述二级选频滤波器抑制镜频信号，二级选频滤波器选用介质滤波器；
所述一级AGC衰减放大器与二级AGC衰减放大器采用数控衰减器，视频处理器信号控制数控衰减器，一级AGC衰减放大器设置于混频前，二级AGC衰减放大器设置于混频后，所述一级AGC衰减放大器与二级AGC衰减放大器用于提高AGC的动态，降低杂散。
6.根据权利要求1所述的一种L波段机载接收机，其特征在于，所述四级带通滤波器带宽选择为0.5MHz至6.5MHz，且选用声表滤波器。
7.根据权利要求1所述的一种L波段机载接收机，其特征在于，其中，射频输入频率的频率范围为962～1213MHz，本振频率的频率范围为1025～1150MHz，接收变频通道对射频输入信号变频至中频63MHz。
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