CN116886152A - 星载抗干扰测控接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种星载抗干扰测控接收机，包括第一滤波器、限幅器、定向耦合器、第一开关、第一衰减器、旁路直通、第二开关、第一低噪声放大器、第二衰减器、第二低噪声放大器、第二滤波器、第三衰减器、混频器、中频放大模块及功率检测控制模块。本发明在射频前端对接收信号进行功率检测，通过控制开关选通衰减支路或旁路直通支路来调节输入第一低噪声放大器的信号电平，同时控制第二衰减器的衰减量进一步调节测控接收机射频前端的信号电平，使测控接收机既能满足灵敏度电平的要求，又能在干扰信号时增大交调截止点来提高抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及航天测控通信技术领域，具体地，涉及一种星载抗干扰测控接收机。
背景技术
星载测控通信系统与地面测控站或中继卫星进行通信，主要完成卫星的遥测、遥控、跟踪、测距和测速功能，是保障卫星正常工作的核心部件。近年来随着各国航天器发射数量的大幅增加，太空中无线通信设备的增多，电磁频谱越来越密集，让空间飞行器工作的电磁环境异常复杂。如果星载测控接收机接收到有意或无意的干扰信号，将使星载测控接收机存在性能下降、功能丧失甚至接收机前端被烧毁的风险，难以保证测控接收机的正常工作。
目前常规的星载测控接收机由于设计技术的限制，往往只考虑了接收机工作频带外干扰信号的影响，采用带外抑制滤波器对带外信号进行抑制。同时测控接收机为了满足接收灵敏度的要求，射频前端选用噪声系数小且增益高的低噪声放大器，而这种放大器的交调截止点低，当在工作频带内接收到宽带、窄带、单频或脉冲等形式干扰信号时，容易造成测控接收机前端饱和或与有用信号交叉调制产生新的干扰信号，这都将严重影响测控接收机的正常工作。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载抗干扰测控接收机，用于解决星载测控接收机在工作频带内接收到较大的干扰信号时不能正常工作的问题。
根据本发明提供的星载抗干扰测控接收机，包括第一滤波器、限幅器、定向耦合器、第一开关、第一衰减器、旁路直通、第二开关、第一低噪声放大器、第二衰减器、第二低噪声放大器、第二滤波器、第三衰减器、混频器、中频放大模块及功率检测控制模块；
其中，所述第一滤波器的输入端，用于连接天线，以接收天线信号，输出端依次通过限幅器、定向耦合器连接所述第一开关的公共端；所述第一开关的选择端通过所述第一衰减器或旁路直通连接所述第二开关的选择端；所述第二开关的公共端依次通过第一低噪声放大器、第二衰减器、第二低噪声放大器、第二滤波器、第三衰减器、混频器连接所述中频放大模块；
所述功率检测控制模块一方面连接所述定向耦合器的耦合端，另一方面连接所述第二衰减器的控制端，用于控制第一开关与第二开关共同选择第一衰减器或选择旁路直通。
优选地，所述第一滤波器，用于抑制天线信号中的带外干扰信号；
所述限幅器，用于限制输入信号幅度，防止过大输入的射频天线信号烧毁射频接收前端；
所述定向耦合器，用于耦合一路信号并进行功率检测；
所述第一开关，用于选择其公共端与所述第一衰减器或旁路直通连通；
所述第二开关，用于选择其公共端与所述第一衰减器或旁路直通连通；
所述第一低噪声放大器，用于对接收的天线信号进行放大；
所述第二衰减器，用于根据功率检测控制模块输出的控制信号改变衰减量；
所述第二低噪声放大器，用于对接收的信号放大；
所述第二滤波器，用于抑制接收信号的镜像频率噪声；
所述第三衰减器，用于调节输入至所述混频器射频端的信号大小；
所述混频器，用于将射频天线信号与本振信号混频产生中频信号。
优选地，所述中频放大模块包括第三滤波器、自动增益放大器、第四衰减器、中频放大器以及第四滤波器，其中：
所述第三滤波器，用于对混频后的天线信号进行滤波，得到接收机所需的中频信号；
所述自动增益放大器，用于将中频信号进行自动增益放大；
所述第四衰减器，在所述自动增益放大器与中频放大器中间，用于匹配并调节中频放大器输入信号的功率；
所述中频放大器，用于放大中频信号，得到所需电平的中频信号；
所述第四滤波器，用于滤除中频信号之外的谐杂波。
优选地，所述功率检测控制模块，包括第三低噪声放大器、检波器、第一信号调理电路及第二信号调理电路，其中：
所述第三低噪放放大器，输入端连接所述定向耦合器的耦合端，用于对检测信号进行放大；
所述检波器，用于对放大后的检测信号进行检波，得到检波电压；
所述第一信号调理电路，用于对检波电压与滞回比较器设置的功率门限对应电压比较，当检波电压高于门限范围时，输出控制信号控制所述第一开关与第二开关连接第一衰减器支路；当检波电压低于门限范围时，输出控制信号控制第一开关与第二开关连接旁路直通通路支路；
所述第二信号调理电路，用于对检波电压进行调理后输出电压，输出电压与输入信号功率大小成正相关，该输出电压用于控制所述第二衰减器的衰减量，以使衰减量随输入信号增大而增大。
优选地，所述旁路直通选用在印制板上绘制的50欧姆传输线实现。
优选地，所述第一开关与第二开关均选用砷化镓射频单刀双掷开关。
优选地，所述第一低噪声放大器、第二低噪放放大器采用同型号放大器。
优选地，所述第二衰减器采用电调衰减器。
优选地，所述检波器选用动态范围大于75dB的对数检波器。
优选地，所述定向耦合器，输入端连接所述限幅器，耦合端连接至所述功率检测控制模块，直通端连接至所述第一开关的公共端。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过对接收信号的功率进行检测，当超出设定功率门限时，控制开关工作在衰减支路，同时控制两级低噪声放大器之间的衰减器增加衰减量，使接收机的交调截止点增大来提高星载测控接收机的抗干扰能力；当输入功率未超过设定门限时，控制开关工作在旁路直通支路，同时控制两级低噪声放大器之间的衰减器衰减量，使测控接收机接收灵敏度不受影响。
本发明采用的开环控制方法还具有响应时间快的优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中星载增益自适应的抗干扰测控接收机框图；
图2为本发明实施例中功率检测控制模块原理框图。
图中：
1-第一滤波器；
2-限幅器；
3-定向耦合器；
4-第一开关；
5-第一衰减器；
6-旁路直通；
7-第二开关；
8-第一低噪放声放大器；
9-第二衰减器；
10-第二低噪声放大器；
11-第二滤波器；
12-第三衰减器；
13-混频器；
14-中频放大模块；
15-功率检测控制模块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例公开了一种星载抗干扰测控接收机，包括第一滤波器1、限幅器2、定向耦合器3、第一开关4、第一衰减器5、旁路直通6、第二开关7、第一低噪声放大器8、第二衰减器9、第二低噪放10、第二滤波器11、第三衰减器12、混频器13、中频放大模块14及功率检查控制模块15，各组成单元的连接关系如附图1所示，各组成单元的功能如下：
所述第一滤波器1，输入端连接天线，输出端连接所述限幅器2，用于抑制接收信号中的带外干扰信号与镜像频率信号。本实施例中，选用在真空下功率容量大于4W的腔体滤波器，工作频带内幅度波动小于0.5dB；
所述限幅器2，输入端连接所述第一滤波器1，输出端连接所述定向耦合器3，用于限制输出信号幅度，防止输入信号过大烧毁射频接收前端；
本实施例中，选用最大承受功率为4W，在输入信号为0dBm时三阶交调抑制达到65dBm的限幅器。
所述定向耦合器3，输入端连接所述限幅器2，耦合端输出一路信号输出至功率检测控制模块15，直通端输出一路信号至第一开关4的公共端；为了对主路信号的影响降低，定向耦合器3采用耦合度10dB的耦合线型定向耦合器。
所述第一开关4与第二开关7，第一开关4公共端连接所述定向耦合器3，第二开关7公共端连接所述第一低噪声放大器8，功率检测控制模块15控制第一开关4与第二开关7共同选择第一衰减器5或选择旁路直通6；
优选的，所述第一开关4与第二开关7均选用砷化镓射频单刀双掷开关，开关输入三阶交调截止点优于55dBm，开关时间小于10ns,采用0V/3V逻辑控制，无需外部供电。
所述第一低噪声放大器8，输入端连接至所述第二开关7，输出端连接至所述第二衰减器9，用于对接收的天线信号进行放大；所述第二低噪声放大器10，输入端连接至所述第二衰减器9，输出端与所述第二滤波器11相连，用于对接收的信号放大；所述第三低噪放放大器，输入端连接所述定向耦合器第一输出端，用于接接收信号耦合出一路检测信号进行放大；
上述低噪声放大器选用同一型号的器件，低噪声放大器的噪声系数小于1.5dB，输出三阶交调结点大于28dBm，小信号增益15dB至17dB。
所述第二衰减器，输入端连接至所述第一低噪声放大器，输出端连接至所述第二低噪声放大器，用于根据功率检测控制模块输出的控制信号改变衰减量；考虑到在衰减值切换时的响应时间及信号的连续性，选用固有衰减值小于3dB的电调衰减器。
所述第二滤波器11，输入端与所述第二低噪声放大器10相连，输出端与所述第三衰减器12相连，用于抑制镜相频率噪声。
所述第三衰减器12，输入端与所述第二滤波器11相连，输出端与所述混频器13相连，用于调节输入至混频器射频端信号的大小；
本实施例中，选用电阻固定衰减器实现，衰减量一般用2dB至5dB。
所述混频器13，射频输入端与第三衰减器12相连，本振信号输入本振输入端，输出端与所述中频放大模块14相连，用于将射频天线信号与本振信号混频产生所需中频信号；优选的，所述混频器13的中频与本振信号隔离度大于20dB。
所述中频放大模块14包括第四滤波器、自动增益放大器、第四衰减器、中频放大器、第四滤波器。
本实施例中，中频放大模块14中内部单元按图1所示连接，所述第四滤波器，用于对混频后的信号进行滤波，得到接收机所需中频信号，采用低通滤波器滤除所需中频信号之外的频率分量；所述自动增益放大器，用于将中频信号进行自动增益放大，选用小信号下增益控制范围为60dB～65dB的自动增益放大器；所述第四衰减器，在所述自动增益放大器与中频放大器中间，用于匹配两级放大器并可调节中频放大器输入信号功率，所述衰减器衰减量为3～5dB；所述中频放大器，用于放大中频信号，得到所需中频信号的大小，选用小信号增益20～23dB，输出功率1dB压缩点大于20dBm；所述第四滤波器，用于滤波除所需中频信号之外的谐杂波信号，选用LC带通滤波器。
所述功率检测控制模块15，包括第三低噪声放大器、检波器、第一信号调理电路及第二信号调理电路。所述第三低噪放放大器，输入端连接所述定向耦合器的耦合端，用于对耦合信号进行放大；所述检波器，用于对放大后的检测信号进行检波，得到检波电压；
优选动态范围大于75dB的对数检波器，检测灵敏度优于-65dBm的检波器；
所述第一信号调理电路，用于对检波电压与滞回比较器设置的功率门限对应的电压进行比较；
本实施例中，最大干扰信号约10dBm，滞回比较器门限电平选择-9dBm与-10dBm对应的检波电压，接收功率低于门限范围时，输出控制信号控制第一开关与第二开关连接旁路导通通路，当接收功率高于门限范围时，输出控制信号控制第一开关与第二开关连接第一衰减器；所述第二信号调理电路，用于对检波电压通过运算放大器进行调理，输出电压与输入信号功率大小正相关，输出电压连续控制第二衰减器9的衰减量，衰减量随输入信号增大而增大。
本发明通过对输入信号的功率进行功率检测，当超出设定输入功率门限时，控制开关工作在衰减支路，同时控制两级低噪声放大器之间的衰减器增加衰减量，使接收机的交调截止点增大来提高星载测控接收机的抗干扰能力；当输入功率未超过设定门限时，控制开关工作在旁路导通支路，同时控制两级低噪声放大器之间的电调衰减器衰减量，在小信号接收时不影响接收灵敏度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种星载抗干扰测控接收机，其特征在于，包括第一滤波器、限幅器、定向耦合器、第一开关、第一衰减器、旁路直通、第二开关、第一低噪声放大器、第二衰减器、第二低噪声放大器、第二滤波器、第三衰减器、混频器、中频放大模块及功率检测控制模块；
其中，所述第一滤波器的输入端，用于连接天线，以接收天线信号，输出端依次通过限幅器、定向耦合器连接所述第一开关的公共端；所述第一开关的选择端通过所述第一衰减器或旁路直通连接所述第二开关的选择端；所述第二开关的公共端依次通过第一低噪声放大器、第二衰减器、第二低噪声放大器、第二滤波器、第三衰减器、混频器连接所述中频放大模块；
所述功率检测控制模块一方面连接所述定向耦合器的耦合端，另一方面连接所述第二衰减器的控制端，用于控制第一开关与第二开关共同选择第一衰减器或选择旁路直通。
2.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，
所述第一滤波器，用于抑制天线信号中的带外干扰信号；
所述限幅器，用于限制输入信号幅度，防止输入的射频天线信号烧毁射频接收前端；
所述定向耦合器，用于耦合一路信号并进行功率检测；
所述第一开关，用于选择其公共端与所述第一衰减器或旁路直通连通；
所述第二开关，用于选择其公共端与所述第一衰减器或旁路直通连通；
所述第一低噪声放大器，用于对接收的天线信号进行放大；
所述第二衰减器，用于根据功率检测控制模块输出的控制信号改变衰减量；
所述第二低噪声放大器，用于对接收的天线信号放大；
所述第二滤波器，用于抑制接收信号的镜像频率噪声；
所述第三衰减器，用于调节输入至所述混频器射频端的信号大小；
所述混频器，用于将射频天线信号与本振信号混频产生中频信号。
3.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，所述中频放大模块包括第三滤波器、自动增益放大器、第四衰减器、中频放大器以及第四滤波器，其中：
所述第三滤波器，用于对混频后的天线信号进行滤波，得到中频信号；
所述自动增益放大器，用于将中频信号进行自动增益放大；
所述第四衰减器，在所述自动增益放大器与中频放大器中间，用于匹配并调节中频放大器输入信号的功率；
所述中频放大器，用于放大中频信号，得到所需电平的中频信号；
所述第四滤波器，用于滤除中频信号之外的谐杂波。
4.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，所述功率检测控制模块，包括第三低噪声放大器、检波器、第一信号调理电路及第二信号调理电路，其中：
所述第三低噪放放大器，输入端连接所述定向耦合器的耦合端，用于对检测信号进行放大；
所述检波器，用于对放大后的检测信号进行检波，得到检波电压；
所述第一信号调理电路，用于对检波电压与滞回比较器设置的功率门限对应电压比较，当检波电压高于门限范围时，输出控制信号控制所述第一开关与第二开关连接第一衰减器支路；当检波电压低于门限范围时，输出控制信号控制第一开关与第二开关连接旁路直通通路支路；
所述第二信号调理电路，用于对检波电压进行调理后输出电压，输出电压与输入信号功率大小成正相关，该输出电压用于控制所述第二衰减器的衰减量，以使衰减量随输入信号增大而增大。
5.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，所述旁路直通选用在印制板上绘制的50欧姆传输线实现。
6.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，所述第一开关与第二开关均选用砷化镓射频单刀双掷开关。
7.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，所述第一低噪声放大器、第二低噪放放大器采用同型号放大器。
8.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，所述第二衰减器采用电调衰减器。
9.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，所述检波器选用动态范围大于75dB的对数检波器。
10.根据权利要求1所述的星载抗干扰测控接收机，其特征在于，所述定向耦合器，输入端连接所述限幅器，耦合端连接至所述功率检测控制模块，直通端连接至所述第一开关的公共端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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