CN115085750A - 一种抗阻塞电台接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗阻塞电台接收机，包括信号输入端、信号输出端、预选滤波器、定向耦合器、反馈电路、电桥模块以及滤波器模块；反馈电路包括低噪声放大器、射频放大器、数控衰减器以及矢量调制器，电桥模块包括第一电桥和第二电桥，滤波器模块包括第一滤波器和第二滤波器；信号输入端发送输入信号中的正常信号经过低噪声放大器、电桥模块、滤波器模块在信号输出端合成；而输入信号中的阻塞信号被滤波器模块发射，经过反馈支路中的射频放大器、数控衰减器和矢量调制器在反馈主路合路；本发明解决了传统抗阻塞电台接收机无法保护低噪声放大器不受影响或烧毁以及正常信号的增益和噪声性能低的问题。

Description

一种抗阻塞电台接收机
技术领域
本发明涉及电台通信技术领域，特别是一种抗阻塞电台接收机。
背景技术
现有的抗阻塞电台接收机的体制分为三种，第一种是使用高选择性声表面波滤波器或晶体滤波器对阻塞信号进行滤除，由于声表面波滤波器插入损耗大，放置在低噪声放大器前端会极大的恶化电路的噪声系数，而放置在放大器后端则无法保护低噪声放大器不受影响或烧毁。另外战术电台多使用跳频工作体制，频率实时变化，不能采用固定频率的滤波器，而跳频滤波器同样损耗较大，只能放置在低噪声放大器后端，无法保护低噪声放大器不受大幅度阻塞信号的影响；第二种是软件无线电架构，软件无线电架构没有使用高选择性滤波器，使得噪声和阻塞干扰会直接进入到后续模块中，对接收机的后续电路产生影响，使电路性能降低甚至无法正常工作，且前端放大器对于幅度极大的破坏性阻塞没有抵抗能力；第三种是采用前端旁路抗阻塞二极管，对幅度较大的输入阻塞信号进行限幅，这种方法对正常信号也会造成衰减，即降低了正常信号的幅度，宏观上降低了链路增益，限制了系统的动态范围。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提出了一种抗阻塞电台接收机，其目的在于解决了传统抗阻塞电台接收机无法保护低噪声放大器不受影响或烧毁以及正常信号的增益和噪声性能低的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗阻塞电台接收机，包括信号输入端、信号输出端、预选滤波器、定向耦合器、反馈电路、电桥模块以及滤波器模块；
所述反馈电路包括低噪声放大器、射频放大器、数控衰减器以及矢量调制器，所述电桥模块包括第一电桥和第二电桥，所述滤波器模块包括第一滤波器和第二滤波器；
所述信号输入端电连接所述预选滤波器的输入端，所述预选滤波器的输出端电连接所述定向耦合器的第一输入端，所述定向耦合器的第一输出端电连接所述低噪声放大器的输入端，所述低噪声放大器的输出端电连接所述第一电桥的第一输入端，所述第一电桥的第一输出端电连接所述第一滤波器的输入端，所述第一滤波器的输出端电连接所述第二电桥的第一输入端；
所述第一电桥的第二输入端电连接所述矢量调制器的输入端，所述矢量调制器的输出端电连接所述数控衰减器的输入端，所述数控衰减器的输出端电连接所述射频放大器的输入端，所述射频放大器的输出端电连接所述定向耦合器的第二输出端；
所述第一电桥的第二输出端电连接所述第二滤波器的输入端，所述第二滤波器的输出端电连接所述第二电桥的第二输入端，所述第二电桥的第二输出端电连接所述信号输出端。
优选地，还包括第一负载和第一地线，所述第二电桥的第一输出端依次与所述第一负载和所述第一地线电连接。
优选地，还包括第二负载和第二地线，所述定向耦合器的第二输入端依次与所述第二负载和所述第二地线电连接。
优选地，所述第一滤波器和所述第二滤波器均采用的是跳频滤波器。
优选地，所述第一电桥和所述第二电桥均采用的是90度电桥。
优选地，所述矢量调制器用于调整阻塞信号的相位；其中，所述矢量调制器的输入信号和输出信号的关系如下：
Figure BDA0003686439980000031
其中，asin(ωt)和cos(ωt)分别表示输入信号的正交分量，a和b分别表示矢量调制模拟量，
Figure BDA0003686439980000032
表示输入信号的相位，vo表示输出信号。
优选地，所述反馈电路中反馈支路的总相位为180°。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本方案由于采用了信号分离电路，正常信号不会进入反馈电路，因此正常信号的增益和噪声性能不受影响；此外，由于反馈电路大幅度地降低了信号输入端的阻塞信号功率，有效地保护了前端低噪声放大器，使其不会工作于饱和状态，也不会因大信号过载而导致低噪声放大器烧毁。
附图说明
图1是一种抗阻塞电台接收机的内部电路图；
图2是一实施例的示意图；
图3是A点的频谱图；
图4是B点的频谱图；
图5是C点的频谱图；
图6是D点的频谱图。
其中，1、信号输入端；2、信号输出端；3、预选滤波器；4、定向耦合器；5、反馈电路；6、电桥模块；7、滤波器模块；8、第一负载；9、第一地线；10、第二负载；11、第二地线；51、低噪声放大器；52、射频放大器；53、数控衰减器；54、矢量调制器；61、第一电桥；62、第二电桥；71、第一滤波器；72、第二滤波器；a1、预选滤波器的输入端；a2、预选滤波器的输出端；b1、定向耦合器的第一输入端；b2、定向耦合器的第二输入端；b3、定向耦合器的第一输出端；b4、定向耦合器的第二输出端；c1、低噪声放大器的输入端；c2、低噪声放大器的输出端；d1、第一电桥的第一输入端；d2、第一电桥的第二输入端；d3、第一电桥的第一输出端；d4、第一电桥的第二输出端；e1、第一滤波器的输入端；e2、第一滤波器的输出端；f1、第二电桥的第一输入端；f2、第二电桥的第二输入端；f3、第二电桥的第一输出端；f4、第二电桥的第二输出端；g1、矢量调制器的输入端；g2、矢量调制器的输出端；h1、数控衰减器的输入端；h2、数控衰减器的输出端；i1、射频放大器的输入端；i2、射频放大器的输出端；j1、第二滤波器的输入端；j2、第二滤波器的输出端。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种抗阻塞电台接收机，包括信号输入端1、信号输出端2、预选滤波器3、定向耦合器4、反馈电路5、电桥模块6以及滤波器模块7；
所述反馈电路5包括低噪声放大器51、射频放大器52、数控衰减器53以及矢量调制器54，所述电桥模块6包括第一电桥61和第二电桥62，所述滤波器模块7包括第一滤波器71和第二滤波器72；
所述信号输入端1电连接所述预选滤波器3的输入端a1，所述预选滤波器3的输出端a2电连接所述定向耦合器4的第一输入端b1，所述定向耦合器4的第一输出端b3电连接所述低噪声放大器51的输入端c1，所述低噪声放大器51的输出端c2电连接所述第一电桥61的第一输入端d1，所述第一电桥61的第一输出端d3电连接所述第一滤波器71的输入端e1，所述第一滤波器71的输出端e2电连接所述第二电桥62的第一输入端f1；
所述第一电桥61的第二输入端d2电连接所述矢量调制器54的输入端g1，所述矢量调制器54的输出端g2电连接所述数控衰减器53的输入端h1，所述数控衰减器53的输出端h2电连接所述射频放大器52的输入端i1，所述射频放大器52的输出端i2电连接所述定向耦合器4的第二输出端b4；
所述第一电桥61的第二输出端d4电连接所述第二滤波器72的输入端j1，所述第二滤波器72的输出端j2电连接所述第二电桥62的第二输入端f2，所述第二电桥62的第二输出端f4电连接所述信号输出端2。
如图1-2，本方案中的一种抗阻塞电台接收机，从信号输入端1发射输入信号，输入信号经过预选滤波器3，其中，输入信号在A点的频谱如图3所示，频谱包括正常信号f0和较大幅度的阻塞信号f1和f2。完成初步滤波后的输入信号来到低噪声放大器51，低噪声放大器51的设置不仅具有放大信号的能力，提供足够的增益，而且还具有足够大的输入功率耐受能力，该功率耐受能力包括抗烧毁能力，这体现了器件的生存能力，当极大功率阻塞信号侵入时，放大器能够通过抗阻塞二极管旁路导通或者自身具有抗击毁能力来抵御大信号的毁伤作用。输入信号通过低噪声放大器51后，输入信号中的正常信号被第一电桥61功分为正交两路，分别通过第一滤波器71和第二滤波器72，再由第二电桥62合成，其中，正常信号中同相的信号分量在信号输出端2合成，并送往下一级电路，B点的频谱如图4所示；而输入信号中的阻塞信号被第一滤波器71和第二滤波器72反射，从而在第一电桥61的C点合成，C点的频谱如图5所示。由此完成了输入信号中正常信号和阻塞信号的分离。
第一电桥61的C点输出的阻塞信号送往反馈电路5，具体的，射频放大器52、数控衰减器53和矢量调制器54组成反馈支路，矢量调制器54用于调整阻塞信号的相位，数控衰减器53用于调整阻塞信号的幅度，射频放大器52用于提供足够大的射频功率，最终在带有低噪声放大器51的反馈主路的D点合路，由于反馈主路的阻塞信号与来自反馈支路的阻塞信号的幅度相同、相位相反，抵消了大部分反馈主路的阻塞信号功率，D点的频谱如图6所示。
本方案由于采用了信号分离电路，正常信号不会进入反馈电路，因此正常信号的增益和噪声性能不受影响；此外，由于反馈电路大幅度地降低了信号输入端的阻塞信号功率，有效地保护了前端低噪声放大器，使其不会工作于饱和状态，也不会因大信号过载而导致低噪声放大器烧毁。
优选的，还包括第一负载8和第一地线9，所述第二电桥62的第一输出端f3依次与所述第一负载8和所述第一地线9电连接。本实施例中，第一负载8为电阻，输入信号中的正常信号被第一电桥61功分为正交两路，分别通过第一滤波器71和第二滤波器72，再由第二电桥62合成，其中，正常信号中非平衡的信号分量被第一负载8所吸收。
优选的，还包括第二负载10和第二地线11，所述定向耦合器4的第二输入端b2依次与所述第二负载10和所述第二地线11电连接。本实施例中，第二负载10为电阻，在反馈支路的阻塞信号中非平衡的信号分量被第二负载10所吸收，同相的信号分量在反馈主路合路。
优选的，所述第一滤波器71和所述第二滤波器72均采用的是跳频滤波器。本实施例中，第一滤波器71和第二滤波器72采用的是相同配置的跳频滤波器，即滤波频带和驻波分布特性相同，且工作于同一滤波状态，其中，处于滤波通带内的信号为正常信号，处于滤波通带外的信号为阻塞信号。这种通过跳频体制可提高电台的通信稳健性。
优选的，所述第一电桥61和所述第二电桥62均采用的是90度电桥。本实施例中，采用90度电桥，这种电桥稳定性高、集成度高，且适用于射频集成系统等通信领域中。
优选的，所述矢量调制器54用于调整阻塞信号的相位；其中，所述矢量调制器54的输入信号和输出信号的关系如下：
Figure BDA0003686439980000071
其中，asin(ωt)和cos(ωt)分别表示输入信号的正交分量，a和b分别表示矢量调制模拟量，
Figure BDA0003686439980000072
表示输入信号的相位，vo表示输出信号。
本实施例中，输入信号经过矢量调制器54，输出信号的相位为arctan(b/a)，因此通过调制a和b的比值即可达到调制整个反馈电路相位的目的。
优选的，所述反馈电路5中反馈支路的总相位为180°。本实施例中，反馈支路的总相位要求为180°，即反相，为了达到抵消信号输入端1发出的阻塞信号的效果。其中，总相位包括预选滤波器3、定向耦合器4、电桥模块6、滤波器模块7、低噪声放大器51、射频放大器52、数控衰减器53以及矢量调制器54各个模块的相位。具体的，在反馈支路的信号经定向耦合器4后耦合入反馈主路的功率应与原主路中的阻塞信号功率相当，因此功率相当、相位相反的反馈功率将有效地抵消信号输入端1发出的阻塞信号，使得阻塞信号功率下降20～30dB，有效地保证了前端低噪声放大器51的线性工作范围和工作安全。
此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施实施进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种抗阻塞电台接收机，其特征在于：包括信号输入端、信号输出端、预选滤波器、定向耦合器、反馈电路、电桥模块以及滤波器模块；
所述反馈电路包括低噪声放大器、射频放大器、数控衰减器以及矢量调制器，所述电桥模块包括第一电桥和第二电桥，所述滤波器模块包括第一滤波器和第二滤波器；
所述信号输入端电连接所述预选滤波器的输入端，所述预选滤波器的输出端电连接所述定向耦合器的第一输入端，所述定向耦合器的第一输出端电连接所述低噪声放大器的输入端，所述低噪声放大器的输出端电连接所述第一电桥的第一输入端，所述第一电桥的第一输出端电连接所述第一滤波器的输入端，所述第一滤波器的输出端电连接所述第二电桥的第一输入端；
所述第一电桥的第二输入端电连接所述矢量调制器的输入端，所述矢量调制器的输出端电连接所述数控衰减器的输入端，所述数控衰减器的输出端电连接所述射频放大器的输入端，所述射频放大器的输出端电连接所述定向耦合器的第二输出端；
所述第一电桥的第二输出端电连接所述第二滤波器的输入端，所述第二滤波器的输出端电连接所述第二电桥的第二输入端，所述第二电桥的第二输出端电连接所述信号输出端。
2.根据权利要求1所述的一种抗阻塞电台接收机，其特征在于：还包括第一负载和第一地线，所述第二电桥的第一输出端依次与所述第一负载和所述第一地线电连接。
3.根据权利要求1所述的一种抗阻塞电台接收机，其特征在于：还包括第二负载和第二地线，所述定向耦合器的第二输入端依次与所述第二负载和所述第二地线电连接。
4.根据权利要求1所述的一种抗阻塞电台接收机，其特征在于：所述第一滤波器和所述第二滤波器均采用的是跳频滤波器。
5.根据权利要求1所述的一种抗阻塞电台接收机，其特征在于：所述第一电桥和所述第二电桥均采用的是90度电桥。
6.根据权利要求1所述的一种抗阻塞电台接收机，其特征在于：所述矢量调制器用于调整阻塞信号的相位；其中，所述矢量调制器的输入信号和输出信号的关系如下：
Figure FDA0003686439970000021
其中，asin(ωt)和cos(ωt)分别表示输入信号的正交分量，a和b分别表示矢量调制模拟量，
Figure FDA0003686439970000022
表示输入信号的相位，vo表示输出信号。
7.根据权利要求1所述的一种抗阻塞电台接收机，其特征在于：所述反馈电路中反馈支路的总相位为180°。
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