CN115865125A - 双通道收发单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双通道收发单元，在双通道收发单元中，第一双节环形器和第二双节环形器用于接收天线信号；大功率限幅模块用于完成对双路接收信号及功放反射功率及泄漏信号进行限幅；双通道接收校准模块用于完成对带外干扰信号进行高抑制，对带内信号放大、通带选择、数控衰减、接收通道校准；第一功放模块和第二功放模块分别用于完成对各自输入信号放大到要求的功率电平；收发共用模块用于完成对接收和发射的信号放大、延时、功分及移相；数字处理及馈电模块用于收发系统下发控制命令，并完成电源电压转换。本发明具有超大功率发射、超大功率限幅、高边带抑制、极小的噪声系数、幅度一致性及相位一致性高等特点，同时链路简单控制简化。

Description

双通道收发单元

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，特别是一种双通道收发单元。

背景技术

应用于无线电定位系统中，双通道收发单元在定位系统中直接或间接测定无线电信号在已知位置的固定点与船舶及飞行器之间传播过程中的时间、相位差、振幅或频率的变化，确定距离、距离差、方位等定位参数，进而用位置线确定待定点位位置。收发单元具有电路集成化程度高、体积小、结构紧凑、可靠性高的优点。但是，传统收发单元存在带宽宽，接收灵敏度低，抗干扰弱的缺点。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种双通道收发单元，以解决上述技术问题。

本发明公开了一种双通道收发单元，其包括第一双节环形器、第二双节环形器、大功率限幅模块、双通道接收校准模块、第一功放模块、第二功放模块、收发共用模块、数字处理及馈电模块；

所述第一双节环形器和所述第二双节环形器的输出端均与所述大功率限幅模块的输入端连接，其输入端分别与所述第一功放模块的输出端和所述第二功放模块的输出端连接，分别用于接收第一天线和第二天线发射的信号，还分别用于分离和传输所述第一功放模块和所述第二功放模块的输出信号，以保证大功率限幅模块输入端驻波不影响其对应支路的第一功放模块或第二功放模输出功率；

所述大功率限幅模块的输出端与所述双通道接收校准模块的输入端连接，用于完成对双路接收信号及功放反射功率及泄漏信号进行限幅，防止大功率信号烧毁接收支路；

所述双通道接收校准模块用于完成对带外干扰信号进行高抑制，带内信号低噪声放大，通带选择，数控衰减，接收通道校准；

所述第一功放模块和所述第二功放模块的输入端分别通过第一收发开关和第二收发开关与所述收发共用模块的输出端连接，分别用于对各自输入信号放大到要求的功率电平，同时完成对大功率信号耦合采样；

所述收发共用模块的输入端分别与所述第一收发开关和所述第二收发开关连接，用于完成对接收和发射的信号放大、延时、功分及移相；

所述数字处理及馈电模块，用于收发系统下发各种控制命令，并完成电源电压转换。

进一步地，所述大功率限幅模块包括两个支路，每个支路包括依次连接的大功率开关电路、大功率限幅电路、小功率限幅电路、信号耦合电路、快速检波电路；所述大功率开关电路的输入端作为所述大功率限幅模块的输入端，所述信号耦合电路的输出端作为所述大功率限幅模块的输出端；

所述快速检波电路还与所述大功率开关电路连接。

进一步地，所述快速检波电路检波后产生的直流电压作为所述大功率开关电路的直流偏置馈电电压，使所述大功率开关电路中的大功率开关管快速导通，所述大功率开关电路接收的射频信号对地短路，信号全反射到第一双节环形器或第二双节环形器的负载端，完成对后端接收通道的大功率保护。

进一步地，所述双通道接收校准模块包括两个子支路，每个子支路包括依次连接的预选滤波器、校准网路、低噪声放大器、带通滤波器组、数控衰减器。

进一步地，所述第一功放模块和所述第二功放模块分别包括依次连接的带通滤波器、驱动放大模块、末级放大模块、温度检测模块、射频耦合器；

所述射频耦合器的输出端分别连接所述第一双节环形器或所述第二双节环形器。

进一步地，所述第一功放模块和所述第二功放模块均包括温度检测模块；

所述温度检测模块，用于实时对所述第一功放模块或所述第二功放模块中的功放管的温度进行检测并上报。

进一步地，所述收发共用模块包括低噪声放大器、数控延时器、功分器及移相器；

所述移相器的输出端与所述功分器的输入端连接，用于接收两路射频信号；

所述数控延时器的输出经过耦合后，一路直接输出，另一路耦合信号进入检波器，以检出直流电压。

进一步地，所述数字处理及馈电模块用于对所述双通道收发单元进行数字控制和电源管理；

所述数字处理及馈电模块用于通过RS422异步通信方式接收收发系统下发的串口数据，完成对所述双通道收发单元的各种控制，同时将所述双通道收发单元的工作状态进行上报；

所述数字处理及馈电模块用于对输入的电源电压通过DC转DC电源模块进行电压转换后，经过LDO进行线性稳压对所述双通道收发单元馈电。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：本收发单元具有超大功率限幅，高边带抑制、噪声低、幅度一致性和相位一致性高等特点，同时链路简单控制简化，目前无此类设计方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的系统构成原理图；

图2为本发明实施例的双节环形器构成原理图；

图3为本发明实施例的大功率限幅模块构成原理图；

图4为本发明实施例的双通道接收校准模块构成原理图；

图5为本发明实施例的第一功放模块或第二功放模块的原理框图；

图6为本发明实施例的收发共用模块示意图；

图7为本发明实施例的数字处理及馈电模块原理框图。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

如图1所示，双通道收发单元主要包括第一双节环形器和第二双节环形器、大功率限幅模块、双通道接收校准模块、第一功放模块和第二功放模块、收发共用模块、数字处理及馈电模块。在图1中，RF-RX1表示第一天线接收到的射频信号，RF-RX2表示第二天线接收到的射频信号，RF-TX1表示第一功放模块输出的射频信号，RF-TX2表示第二功放模块输出的射频信号，PA-IN1表示第一功放模块输入的射频信号，PA-IN2表示第二功放模块输入的射频信号，RF-TR表示双通道收发单元接收输出射频信号及发射输入射频信号，TR-CAL表示双通道收发单元校准射频信号。

如图2所示，所述第一双节环形器和第二双节环形器既保证了功放模块输出功率不受天线和接收端驻波的影响，同时又保证了接收插损不会太大，还会把来自接收端的反射全部吸收到负载上。其具体由一个标准的环形器和一个隔离器及一个负载组成环形器。环形器发射端接所述功放模块输出，公共端作为天线发射信号的输入端，同时也作为天线所接收到的接收信号的输出端。接收信号经过隔离器接收端输出作为限幅模块的输入端，同时限幅模块反射到隔离器的信号，最后被负载所接收。

如图3所示，所述大功率限幅模块分别通过第一双节环形器和第二双节环形器与所述第一天线和第二天线连接，用于接收第一天线和第二天线发送的射频信号；

所述大功率限幅模块包括两个支路，每个支路包括依次连接的大功率开关电路，大功率限幅电路、小功率限幅电路、信号耦合电路、快速检波电路；所述开关电路的输入端作为所述大功率限幅模块输入端，所述信号耦合电路的输出端作为所述大功率限幅模块的输出端；

所述快速检波电路还与所述大功率开关电路连接。

快速检波电路特征在于，所述快速检波电路检波后产生的直流电压作为所述大功率开关电路的直流偏置馈电电压，使所述大功率开关电路中的大功率开关管快速导通，所述大功率开关电路接收的射频信号对地短路，信号全反射到第一双节环形器或第二双节环形器的负载端，完成对后端接收通道的大功率保护。

如图4所示，双通道接收校准模块主要包括预选滤波器、校准网路、低噪声放大器、带通滤波器组、数控衰减器。外部分别输入两路380MHz~480MHz射频信号，经过预选滤波器、校正开关后进入各自的低噪声放大器、带宽选择滤波器、数控衰减器然后输出。在图4中，RX-CAL-1表示进入双通道接收校准模块第一通道的校准信号，RX-CAL-2表示进入双通道接收校准模块第二通道的校准信号。

如图5所示，第一功放模块和第二功放模块主要包括带通滤波器、驱动放大模块、末级放大模块、温度检测模块、射频耦合器。两路380MHz~480MHz射频信号分别经过带通滤波器后进入驱动放大模块、末级放大模块、射频耦合电路输出到第一双节环形器或第一双节环形器，同时温度检测模块实时对功放管的温度进行检测及上报。在图5中，TXCOUP表示第一功放模块或第二功放模块耦合输出的射频信号，TEMP表示第一功放模块或第二功放模块温度检测输出的电压。

如图6所示，收发共用模块主要包括低噪声放大器、数控延时器、功分器及移相器。发射信号经过低噪声放大、数控延时器、功分器、数控移相器进入功放模块；两路接收信号经过各自的移相器后通过功分器进入低噪声放大器、延时器，耦合一路直接输出，另一路耦合信号进入检波器，检出直流电压。在图6中，RF-TR1表示收发共用模块输出到第一功放模块的发射信号及双通道接收校准模块第一通道输出到收发共用模块的接收信号，RF-TR2表示收发共用模块输出到第二功放模块的发射信号及双通道接收校准模块第二通道输出到收发共用模块的接收信号。

如图7所示，数字处理及馈电模块主要包含对双通道收发单元完成数字控制和电源管理。通过RS422异步通信方式接收收发系统下发的串口数据，完成对收发单元的各种控制，同时将收发单元的工作状态进行上报。其中，双通道收发单元是收发系统的组成部分。电源部分对输入的交流220V的电源电压通过DC-DC转到+5.5V，经LDO稳压到+5V，完成对第一功放模块和第二功放模块及共用模块、双通道接收校准模块的馈电；同时对输入的交流220V电源电压通过DC-DC转到-5.5V，经LDO稳压到-5V完成对双通道接收校准模块、收发共用模块馈电；对输入的交流220V的电源电压通过DC-DC转到+28V，再经过CMOS开关为第一功放模块和第二功放模块馈电。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双通道收发单元，其特征在于，包括第一双节环形器、第二双节环形器、大功率限幅模块、双通道接收校准模块、第一功放模块、第二功放模块、收发共用模块、数字处理及馈电模块；

所述第一双节环形器和所述第二双节环形器的输出端均与所述大功率限幅模块的输入端连接，其输入端分别与所述第一功放模块的输出端和所述第二功放模块的输出端连接，分别用于接收第一天线和第二天线发射的信号，还分别用于分离和传输所述第一功放模块和所述第二功放模块的输出信号，以保证大功率限幅模块输入端驻波不影响其对应支路的第一功放模块或第二功放模输出功率；

所述大功率限幅模块的输出端与所述双通道接收校准模块的输入端连接，用于完成对双路接收信号及功放反射功率及泄漏信号进行限幅，防止大功率信号烧毁接收支路；

所述双通道接收校准模块用于完成对带外干扰信号进行高抑制，带内信号低噪声放大，通带选择，数控衰减，接收通道校准；

所述第一功放模块和所述第二功放模块的输入端分别通过第一收发开关和第二收发开关与所述收发共用模块的输出端连接，分别用于对各自输入信号放大到要求的功率电平，同时完成对大功率信号耦合采样；

所述收发共用模块的输入端分别与所述第一收发开关和所述第二收发开关连接，用于完成对接收和发射的信号放大、延时、功分及移相；

所述数字处理及馈电模块，用于收发系统下发各种控制命令，并完成电源电压转换。

2.根据权利要求1所述的双通道收发单元，其特征在于，所述大功率限幅模块包括两个支路，每个支路包括依次连接的大功率开关电路、大功率限幅电路、小功率限幅电路、信号耦合电路、快速检波电路；所述大功率开关电路的输入端作为所述大功率限幅模块的输入端，所述信号耦合电路的输出端作为所述大功率限幅模块的输出端；

所述快速检波电路还与所述大功率开关电路连接。

3.根据权利要求2所述的双通道收发单元，其特征在于，所述快速检波电路检波后产生的直流电压作为所述大功率开关电路的直流偏置馈电电压，使所述大功率开关电路中的大功率开关管快速导通，所述大功率开关电路接收的射频信号对地短路，信号全反射到第一双节环形器或第二双节环形器的负载端，完成对后端接收通道的大功率保护。

4.根据权利要求1所述的双通道收发单元，其特征在于，所述双通道接收校准模块包括两个子支路，每个子支路包括依次连接的预选滤波器、校准网路、低噪声放大器、带通滤波器组、数控衰减器。

5.根据权利要求1所述的双通道收发单元，其特征在于，所述第一功放模块和所述第二功放模块分别包括依次连接的带通滤波器、驱动放大模块、末级放大模块、温度检测模块、射频耦合器；

所述射频耦合器的输出端分别连接所述第一双节环形器或所述第二双节环形器。

6.根据权利要求5所述的双通道收发单元，其特征在于，所述第一功放模块和所述第二功放模块均包括温度检测模块；

所述温度检测模块，用于实时对所述第一功放模块或所述第二功放模块中的功放管的温度进行检测并上报。

7.根据权利要求1所述的双通道收发单元，其特征在于，所述收发共用模块包括低噪声放大器、数控延时器、功分器及移相器；

所述移相器的输出端与所述功分器的输入端连接，用于接收两路射频信号；

所述数控延时器的输出经过耦合后，一路直接输出，另一路耦合信号进入检波器，以检出直流电压。

8.根据权利要求1所述的双通道收发单元，其特征在于，所述数字处理及馈电模块用于对所述双通道收发单元进行数字控制和电源管理；

所述数字处理及馈电模块用于通过RS422异步通信方式接收收发系统下发的串口数据，完成对所述双通道收发单元的各种控制，同时将所述双通道收发单元的工作状态进行上报；

所述数字处理及馈电模块用于对输入的电源电压通过DC转DC电源模块进行电压转换后，经过LDO进行线性稳压对所述双通道收发单元馈电。

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