CN113872634A - 一种vhf信号高效稳定通信电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种VHF信号高效稳定通信电路，包括依次连接的信号输入端口、功率放大电路、低通滤波电路、定耦电路、收发开关电路和天线，以及信号接收端口和控制电路；定耦电路包括双芯线定耦模块；双芯线定耦模块包括双芯电缆WT1和双芯电缆WT2；低通滤波电路通过依次连接的双芯电缆WT1的电缆一和双芯电缆WT2的电缆一与收发开关电路连接；双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二分别通过两个用于对耦合信号进行分频段带通滤波的带通滤波处理模块与控制电路连接。该通信电路既可以提高信号传送速度和节省能耗，又可以提高定耦检测准确度和提高输出稳定性。

Description

一种VHF信号高效稳定通信电路
技术领域
本发明涉及高频通信技术领域，更具体地说，涉及一种VHF信号高效稳定通信电路。
背景技术
甚高频VHF(Very high frequency)是指频带由30MHz～300MHz的无线电电波。VHF通信电路应用于航空事业的通信网络中，使飞机在飞行的过程中方便飞机与地面以及飞机与飞机之间建立相互联系。
现有VHF通信电路一般包括：信号输入端口、功率放大电路、滤波电路、定耦电路、收发开关电路、天线、信号接收端口和控制电路。其中，功率放大电路用于信号放大；滤波电路用于对信号进行带通滤波；收发开关电路用于切换电路接收/发送信号功能；定耦电路用于检测信号输出功率并反馈到控制电路中；控制电路用于根据输出功率来反馈控制功率放大器，此外还用于控制滤波电路的带通频率等。
由于现有VHF通信电路的滤波电路需要对传输信号这一大功率信号进行精细化滤波，因此需要消耗较大能耗，同时会导致传送速度变慢，不符合部分应用的高速通信需求；但是若简化滤波电路来解决这个问题，则又会存在另一个问题：当遇到谐波分量较大的情况时，定耦电路的耦合信号掺杂有高能量谐波，严重影响输出功率电压检测的准确度，从而导致VHF通信电路无法稳定地调节输出信号。
发明内容
为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种既可以提高信号传送速度和节省能耗、又可以提高定耦检测准确度和提高输出稳定性的VHF信号高效稳定通信电路。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种VHF信号高效稳定通信电路，用于收发频率范围为A1～A2 MHz的VHF信号；其特征在于：包括依次连接的信号输入端口、功率放大电路、截止频率为A2 MHz的低通滤波电路、定耦电路、收发开关电路和天线，以及信号接收端口和控制电路；所述功率放大电路、收发开关电路和定耦电路分别与控制电路连接；信号接收端口与收发开关电路连接；
所述定耦电路包括双芯线定耦模块；所述双芯线定耦模块包括双芯电缆WT1和双芯电缆WT2；双芯电缆WT1和双芯电缆WT2均是由电缆一和电缆二组成；低通滤波电路通过依次连接的双芯电缆WT1的电缆一和双芯电缆WT2的电缆一与收发开关电路连接，以使双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二分别得到耦合信号；双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的一端分别接地；双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的另一端分别通过两个用于对耦合信号进行分频段带通滤波的带通滤波处理模块与控制电路连接；带通滤波处理模块与滤波驱动模块连接。
本发明通信电路，在信号传输主电路中只采用简单的低通滤波电路对VHF信号进行低通滤波，将频率高于A2 MHz的信号进行滤除，可提高通信电路的信号传送速度和节省能耗，有利于缩小设备体积；同时在定耦电路中加入精细化的带通滤波处理模块，对耦合信号的谐波分量进行分频段滤除；由于带通滤波处理模块是对耦合信号这样的小信号进行滤波处理，因此能耗少，元器件也可以选用参数较小的元器件，带通滤波处理模块的设置也不需要大幅增加体积；经过滤除后，耦合信号的谐波得到极大改善，可提高输出功率检测的准确度，控制电路根据检测所得的输出功率来反馈控制功率放大电路，可实现发送输出的稳定，提高通信电路运行的稳定性和可靠性。
优选地，两个带通滤波处理模块的电路拓扑结构相同，以实现对双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二耦合所得的两路耦合信号进行相同处理。
优选地，两个带通滤波处理模块均包括分段滤波单元组和检波单元；所述分段滤波单元组包括n路选择开关和n个相互并联的滤波单元，其中n≥2且n为整数；将A1～A2 MHz的频率范围划分为n个频率区间；n个滤波单元分别对n个频率区间的耦合信号进行带通滤波；n个相互并联的滤波单元的一端分别通过n路选择开关与双芯线定耦模块连接，n个相互并联的滤波单元的另一端分别通过n路选择开关与检波单元连接。分段滤波单元组可对A1～A2 MHz各个频率区间的信号进行精细化带通滤波，从而提高检测定耦电路检测的精确度。
优选地，在分段滤波单元组中，第i个滤波单元包括电感Li1、电感Li2、电感Li4、电容Ci1、电容Ci2、电容Ci3、电容Ci4和电容Ci5；其中，i＝1,2，...，n；n路选择开关包括二极管VDi1、二极管VDi2、电感Li3、电感Li5、电容Ci6、电容Ci7、电容Ci8和电容Ci9；
二极管VDi1、电容Ci6、电感Li1、电感Li2、电容Ci8和二极管VDi2依次连接；二极管VDi1和二极管VDi2方向相反；电感Li1与电容Ci1并联，电感Li2与电容Ci2并联；电容Ci6和电感Li1连接处通过电容Ci3接地；电感Li1和电感Li2连接处通过电感Li4和电容Ci4接地；电感Li2和电容Ci8连接处通过电容Ci5接地；
二极管VDi2和电容Ci6连接处通过串联的电感Li3和电容Ci7接地；电容Ci8和二极管VDi2连接处通过串联的电感Li5和电容Ci9接地；电感Li3和电容Ci7连接处、以及电感Li5和电容Ci9连接处分别与滤波驱动模块连接。
该设计的分段滤波单元组，可有效滤除耦合信号中掺杂的大量谐波，耦合信号的谐波由原来的-10dbc改善到-40dbc，低谐波分量送到检波单元中，检测准确度提高30％。
优选地，各个滤波单元靠近双芯线定耦模块的一端共同通过串联的电感L1和电容C1接地；电容C1并联有电阻R1。
优选地，各个滤波单元靠近检波单元的一端共同通过串联的电感L2和电容C4接地；电容C4并联有电阻R2。
优选地，所述检波单元包括二极管VD1、电阻R3、电阻R4、电容C5和电容C6；所述二极管VD1的阳极通过电容C3与分段滤波单元组连接，二极管VD1的阴极通过串联的电阻R3和电阻R4接地；二极管VD1和电阻R3连接处通过电容C5接地；电阻R4与电容C6并联；电阻R3和电阻R4连接处与控制电路连接。
优选地，所述双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的一端分别通过电阻R6接地。
优选地，所述双芯电缆WT1和双芯电缆WT2中，电缆一和电缆二之间相互绝缘设置。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
本发明通信电路，在信号传输主电路中只采用简单的低通滤波电路对VHF信号进行低通滤波，将频率高于A2 MHz的信号进行滤除，可提高通信电路的信号传送速度和节省能耗，有利于缩小设备体积；同时在定耦电路中加入精细化的带通滤波处理模块，对耦合信号的谐波分量进行分频段滤除；由于带通滤波处理模块是对耦合信号这样的小信号进行滤波处理，因此能耗少，体积也不需要大幅增加；经过滤除后，耦合信号的谐波得到极大改善，可提高输出功率检测的准确度，控制电路根据检测所得的输出功率来反馈控制功率放大电路，可实现发送输出的稳定，提高通信电路运行的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明VHF信号高效稳定通信电路的原理框图；
图2是本发明VHF信号高效稳定通信电路中定耦电路的原理框图；
图3是本发明VHF信号高效稳定通信电路中定耦电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例
如图1至图3所示，本实施例一种VHF信号高效稳定通信电路，用于收发频率范围为A1～A2 MHz的VHF信号，例如用于30～108MHz；包括依次连接的信号输入端口、功率放大电路、截止频率为A2 MHz的低通滤波电路、定耦电路、收发开关电路和天线，以及信号接收端口和控制电路；功率放大电路、收发开关电路和定耦电路分别与控制电路连接；信号接收端口与收发开关电路连接。
其中，功率放大电路、收发开关电路和控制电路可采用现有技术；例如中国发明专利申请《一种高性能全双工通信电路》(公开号：CN113162646A)的技术方案。功率放大电路和收发开关电路可采用中国发明专利申请《一种高性能全双工通信电路》(公开号：CN113162646A)中的功率放大电路和收发开关电路；控制电路可接收定耦电路的检测信号，并根据检测信号调节栅压开关驱动电路，栅压开关驱动电路控制功率放大电路。低通滤波电路可采用现有技术，只需要实现截止频率为A2 MHz的低通滤波即可。
定耦电路包括双芯线定耦模块；双芯线定耦模块包括双芯电缆WT1和双芯电缆WT2；双芯电缆WT1和双芯电缆WT2均是由电缆一和电缆二组成；双芯电缆WT1和双芯电缆WT2中，电缆一和电缆二之间相互绝缘设置。低通滤波电路通过依次连接的双芯电缆WT1的电缆一和双芯电缆WT2的电缆一与收发开关电路连接，以使双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二分别得到耦合信号。
双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的一端分别接地；双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的一端优选分别通过电阻R6接地。双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的另一端分别通过两个用于对耦合信号进行分频段带通滤波的带通滤波处理模块与控制电路连接；带通滤波处理模块与滤波驱动模块连接。
两个带通滤波处理模块的电路拓扑结构相同，以实现对双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二耦合所得的两路耦合信号进行相同处理。
两个带通滤波处理模块均包括分段滤波单元组和检波单元；分段滤波单元组包括n路选择开关和n个相互并联的滤波单元，其中n≥2且n为整数；将A1～A2 MHz的频率范围划分为n个频率区间；n个滤波单元分别对n个频率区间的耦合信号进行带通滤波；n个相互并联的滤波单元的一端分别通过n路选择开关与双芯线定耦模块连接，n个相互并联的滤波单元的另一端分别通过n路选择开关与检波单元连接。分段滤波单元组可对A1～A2 MHz各个频率区间的信号进行精细化带通滤波，从而提高检测定耦电路检测的精确度。
在分段滤波单元组中，第i个滤波单元包括电感Li1、电感Li2、电感Li4、电容Ci1、电容Ci2、电容Ci3、电容Ci4和电容Ci5；其中，i＝1,2，...，n；n路选择开关包括二极管VDi1、二极管VDi2、电感Li3、电感Li5、电容Ci6、电容Ci7、电容Ci8和电容Ci9；
二极管VDi1、电容Ci6、电感Li1、电感Li2、电容Ci8和二极管VDi2依次连接；二极管VDi1和二极管VDi2方向相反；电感Li1与电容Ci1并联，电感Li2与电容Ci2并联；电容Ci6和电感Li1连接处通过电容Ci3接地；电感Li1和电感Li2连接处通过电感Li4和电容Ci4接地；电感Li2和电容Ci8连接处通过电容Ci5接地；
二极管VDi2和电容Ci6连接处通过串联的电感Li3和电容Ci7接地；电容Ci8和二极管VDi2连接处通过串联的电感Li5和电容Ci9接地；电感Li3和电容Ci7连接处、以及电感Li5和电容Ci9连接处分别与滤波驱动模块的V1、V2、V3端口连接。
本实施例中分段滤波单元组包括三个滤波单元，i＝3，将耦合信号分为三个频段进行带通滤波；实际应用中，分段滤波单元组包括的滤波单元可以是两个以上，例如两个、三个、四个、五个、六个，甚至更多。
该设计的分段滤波单元组，可有效滤除耦合信号中掺杂的大量谐波，耦合信号的谐波由原来的-10dbc改善到-40dbc，低谐波分量送到检波单元中，检测准确度提高30％。滤波驱动模块可采用现有技术，只需要分别驱动各个滤波单元，实现不同频段信号带通滤波即可。本实施例中，V1、V2、V3轮流输出信号，以使各个滤波单元轮流工作。
各个滤波单元靠近双芯线定耦模块的一端共同通过串联的电感L1和电容C1接地；电容C1并联有电阻R1；各个滤波单元靠近检波单元的一端共同通过串联的电感L2和电容C4接地；电容C4并联有电阻R2。
检波单元包括二极管VD1、电阻R3、电阻R4、电容C5和电容C6；二极管VD1的阳极通过电容C3与分段滤波单元组连接，二极管VD1的阴极通过串联的电阻R3和电阻R4接地；二极管VD1和电阻R3连接处通过电容C5接地；电阻R4与电容C6并联；电阻R3和电阻R4连接处与控制电路连接。
本发明通信电路，在信号传输主电路中只采用简单的低通滤波电路对VHF信号进行低通滤波，将频率高于A2 MHz的信号进行滤除，可提高通信电路的信号传送速度和节省能耗，有利于缩小设备体积；同时在定耦电路中加入精细化的带通滤波处理模块，对耦合信号的谐波分量进行分频段滤除；由于带通滤波处理模块是对耦合信号这样的小信号进行滤波处理，因此能耗少，体积也不需要大幅增加；经过滤除后，耦合信号的谐波得到极大改善，可提高输出功率检测的准确度，控制电路根据检测所得的输出功率来反馈控制功率放大电路，可实现发送输出的稳定，提高通信电路运行的稳定性和可靠性。本实施例通信电路可作对抗通信设备用途。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种VHF信号高效稳定通信电路，用于收发频率范围为A1～A2MHz的VHF信号；其特征在于：包括依次连接的信号输入端口、功率放大电路、截止频率为A2MHz的低通滤波电路、定耦电路、收发开关电路和天线，以及信号接收端口和控制电路；所述功率放大电路、收发开关电路和定耦电路分别与控制电路连接；信号接收端口与收发开关电路连接；
所述定耦电路包括双芯线定耦模块；所述双芯线定耦模块包括双芯电缆WT1和双芯电缆WT2；双芯电缆WT1和双芯电缆WT2均是由电缆一和电缆二组成；低通滤波电路通过依次连接的双芯电缆WT1的电缆一和双芯电缆WT2的电缆一与收发开关电路连接，以使双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二分别得到耦合信号；双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的一端分别接地；双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的另一端分别通过两个用于对耦合信号进行分频段带通滤波的带通滤波处理模块与控制电路连接；带通滤波处理模块与滤波驱动模块连接。
2.根据权利要求1所述的VHF信号高效稳定通信电路，其特征在于：两个带通滤波处理模块的电路拓扑结构相同，以实现对双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二耦合所得的两路耦合信号进行相同处理。
3.根据权利要求2所述的VHF信号高效稳定通信电路，其特征在于：两个带通滤波处理模块均包括分段滤波单元组和检波单元；所述分段滤波单元组包括n路选择开关和n个相互并联的滤波单元，其中n≥2且n为整数；将A1～A2 MHz的频率范围划分为n个频率区间；n个滤波单元分别对n个频率区间的耦合信号进行带通滤波；n个相互并联的滤波单元的一端分别通过n路选择开关与双芯线定耦模块连接，n个相互并联的滤波单元的另一端分别通过n路选择开关与检波单元连接。
4.根据权利要求3所述的VHF信号高效稳定通信电路，其特征在于：在分段滤波单元组中，第i个滤波单元包括电感Li1、电感Li2、电感Li4、电容Ci1、电容Ci2、电容Ci3、电容Ci4和电容Ci5；其中，i＝1,2，...，n；n路选择开关包括二极管VDi1、二极管VDi2、电感Li3、电感Li5、电容Ci6、电容Ci7、电容Ci8和电容Ci9；
二极管VDi1、电容Ci6、电感Li1、电感Li2、电容Ci8和二极管VDi2依次连接；二极管VDi1和二极管VDi2方向相反；电感Li1与电容Ci1并联，电感Li2与电容Ci2并联；电容Ci6和电感Li1连接处通过电容Ci3接地；电感Li1和电感Li2连接处通过电感Li4和电容Ci4接地；电感Li2和电容Ci8连接处通过电容Ci5接地；
二极管VDi2和电容Ci6连接处通过串联的电感Li3和电容Ci7接地；电容Ci8和二极管VDi2连接处通过串联的电感Li5和电容Ci9接地；电感Li3和电容Ci7连接处、以及电感Li5和电容Ci9连接处分别与滤波驱动模块连接。
5.根据权利要求3所述的VHF信号高效稳定通信电路，其特征在于：各个滤波单元靠近双芯线定耦模块的一端共同通过串联的电感L1和电容C1接地；电容C1并联有电阻R1。
6.根据权利要求3所述的VHF信号高效稳定通信电路，其特征在于：各个滤波单元靠近检波单元的一端共同通过串联的电感L2和电容C4接地；电容C4并联有电阻R2。
7.根据权利要求3所述的VHF信号高效稳定通信电路，其特征在于：所述检波单元包括二极管VD1、电阻R3、电阻R4、电容C5和电容C6；所述二极管VD1的阳极通过电容C3与分段滤波单元组连接，二极管VD1的阴极通过串联的电阻R3和电阻R4接地；二极管VD1和电阻R3连接处通过电容C5接地；电阻R4与电容C6并联；电阻R3和电阻R4连接处与控制电路连接。
8.根据权利要求1所述的VHF信号高效稳定通信电路，其特征在于：所述双芯电缆WT1的电缆二和双芯电缆WT2的电缆二的一端分别通过电阻R6接地。
9.根据权利要求1所述的VHF信号高效稳定通信电路，其特征在于：所述双芯电缆WT1和双芯电缆WT2中，电缆一和电缆二之间相互绝缘设置。
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