CN117895956B - 一种降低发射机底噪的调制方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低发射机底噪的调制方法、系统及存储介质,属于发射机技术领域。所述方法包括:FPGA检测发射机是否收到功放开门信号;当发射机收到功放开门信号时,FPGA将功放开门信号反向生成第一调制信号PTT,并将第一调制信号PTT输出到检波调制电路、中间级放大电路和末级放大电路;使用第一调制信号PTT对中间级放大电路和末级放大电路进行调制;发射机输入激励信号到检波调制电路得到激励检波信号;将第一调制信号PTT、激励检波信号传输到与门相与得到第二调制信号*PTT;使用第二调制信号*PTT对前级放大电路进行调制,使得发射机接收到功放开门信号而激励信号未输入这段时间内发射机不会打开。降低了发射机放大链路的底噪,提高了接收灵敏度。

Description

一种降低发射机底噪的调制方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及发射机技术领域,尤其涉及一种降低发射机底噪的调制方法、系统及存储介质。
背景技术
随着空管二次雷达技术的发展,现有的空管二次雷达系统需要具备S模式的能力,在S模式出现之前,传统的空管二次雷达系统(A/C模式)已在世界各国通用,所以S模式取代A/C模式需要逐步完成,因此具有S模式的空管二次雷达系统必须与传统的二次雷达系统相兼容。为了在进行S模式全呼叫询问的同时进行A/C模式的询问,就要采用一种A/C/S模式全呼叫询问格式。它与标准的A/C模式询问信号的区别就是在脉冲P3后增加了一个P4脉冲,为了收到完整的P4脉冲,通常需要在收到P3脉冲后将发射机调制信号(空管二次雷达采用脉冲调制技术)打开,此时,系统处于接收状态,因此必须保证调制信号打开时,发射机的底噪不能影响P4脉冲的接收,这就对发射机的底噪电平提出了很高的要求。为了保证调制信号开启后的发射机底噪,目前普遍的做法是调节发射机中放大链路的静态工作点,使放大器处于深度饱和状态,但是此种做法主要有两个缺点:一是需要反复调试合适的静态工作点,增加调试难度。二是放大器处于深度饱和状态,会牺牲放大器增益和线性度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种降低发射机底噪的调制方法、系统及存储介质。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:本发明第一方面提供:一种降低发射机底噪的调制方法,包括以下步骤:
现场可编程门阵列FPGA检测发射机是否收到功放开门信号,当发射机收到功放开门信号时,打开功放,否则发射机不工作;
当发射机收到功放开门信号时,现场可编程门阵列FPGA将功放开门信号反向生成第一调制信号PTT,并将第一调制信号PTT输出到检波调制电路、中间级放大电路和末级放大电路;使用第一调制信号PTT对中间级放大电路和末级放大电路进行调制;
发射机输入激励信号到检波调制电路得到激励检波信号;
将第一调制信号PTT、激励检波信号传输到与门相与得到第二调制信号*PTT;
使用第二调制信号*PTT对前级放大电路进行调制,使得发射机接收到功放开门信号而激励信号未输入这段时间内前级放大电路不工作。
优选的,所述的功放开门信号为下降沿有效。
优选的,所述的第一调制信号PTT对中间级放大电路和末级放大电路的漏极电压或栅极电压进行调制;所述的第二调制信号*PTT对前级放大电路的漏极电压或栅极电压进行调制。
优选的,发射机输入的激励信号通过中间级放大电路放大后输出到检波器进行检波,然后经过比较器得到激励检波信号;所述的激励信号和激励检波信号均为TTL信号。
本发明第二方面提供:一种降低发射机底噪的调制系统,用于实现上述任一种降低发射机底噪的调制方法,包括:
前级放大电路,所述前级放大电路连接中间级放大电路;所述中间级放大电路连接末级放大电路和检波调制电路;所述检波调制电路连接前级放大电路;所述末级放大电路连接环形器;所述环形器连接接收电路和滤波器,所述滤波器连接天线端口;所述的前级放大电路、中间级放大电路、末级放大电路和检波调制电路用于对输入的激励信号进行脉冲调制并放大得到放大信号并输出到滤波器;所述的滤波器用于将放大信号输出到天线端口;所述的天线端口通过耦合采集检波信号和驻波信号并输出到数字电路;所述环形器用于将天线端口接收到的信号输出到接收电路。
优选的,所述的前级放大电路包括:第一衰减网络,所述第一衰减网络连接有第一放大器;所述的第一放大器连接有第二衰减网络;所述第二衰减网络连接有第二放大器;所述第二放大器连接中间级放大电路。
优选的,所述的中间级放大电路包括:程控衰减器,所述程控衰减器连接第三衰减网络;所述第三衰减网络连接第三放大器;所述第三放大器连接末级放大电路和检波调制电路。
优选的,所述的末级放大电路包括:衰减器,所述衰减器连接有第四放大器;所述第四放大器连接环形器。
优选的,所述的检波调制电路包括:检波器,所述检波器连接比较器;所述比较器连接与门;所述与门连接中间级放大电路和驱动器;所述驱动器连接前级放大电路。
本发明第三方面提供:一种计算机可读存储介质,所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时,实现上述任一种降低发射机底噪的调制方法。
本发明的有益效果是:
1)当输入端无激励信号时前级放大器不工作,降低了调制信号开启后的发射机底噪,解决了空管二次雷达应答系统中,当调制信号开启后发射机底噪(无激励信号)偏大,严重影响接收灵敏度的问题。
2)使用第一调制信号PTT和激励检波信号共同控制前级放大电路的开启,使得发射机调制信号打开时噪声由-36dBm降低到了-80dBm以下(如图8~9),有效降低调试难度,一致性高。
附图说明
图1为降低发射机底噪的调制方法流程图;
图2为降低发射机底噪的调制系统原理框图;
图3为前级放大电路原理图;
图4为中间级放大电路原理图;
图5为末级放大电路原理图;
图6为检波调制电路原理图;
图7为调制时序图;
图8为发射机调制前底噪示意图;
图9为发射机调制后底噪示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参阅图1-图9,本发明第一方面提供:一种降低发射机底噪的调制方法,包括以下步骤:
现场可编程门阵列FPGA检测发射机是否收到功放开门信号,当发射机收到功放开门信号时,打开功放,否则发射机不工作;
当发射机收到功放开门信号时,现场可编程门阵列FPGA将功放开门信号反向生成第一调制信号PTT,并将第一调制信号PTT输出到检波调制电路、中间级放大电路和末级放大电路;使用第一调制信号PTT对中间级放大电路和末级放大电路进行调制;
发射机输入激励信号到检波调制电路得到激励检波信号;
将第一调制信号PTT、激励检波信号传输到与门相与得到第二调制信号*PTT;
使用第二调制信号*PTT对前级放大电路进行调制,使得发射机接收到功放开门信号而激励信号未输入这段时间内前级放大电路不工作。发射机接收到功放开门信号而激励信号未输入这段时间即图7中T1。
在一些实施例中,所述的功放开门信号为下降沿有效。
在一些实施例中,所述的第一调制信号PTT对中间级放大电路和末级放大电路的漏极电压或栅极电压进行调制;所述的第二调制信号*PTT对前级放大电路的漏极电压或栅极电压进行调制。
在一些实施例中,发射机输入的激励信号通过中间级放大电路放大后输出到检波器进行检波,然后经过比较器得到激励检波信号;所述的激励信号和激励检波信号均为TTL信号。
本发明第二方面提供:一种降低发射机底噪的调制系统,用于实现上述任一种降低发射机底噪的调制方法,包括:
前级放大电路,所述前级放大电路连接中间级放大电路;所述中间级放大电路连接末级放大电路和检波调制电路;所述检波调制电路连接前级放大电路;所述末级放大电路连接环形器;所述环形器连接接收电路和滤波器,所述滤波器连接天线端口;所述的前级放大电路、中间级放大电路、末级放大电路和检波调制电路用于对输入的激励信号进行脉冲调制并放大得到放大信号并输出到滤波器;所述的滤波器用于将放大信号输出到天线端口;所述的天线端口通过耦合采集检波信号和驻波信号并输出到数字电路;所述环形器用于将天线端口接收到的信号输出到接收电路。
如图2所示,发射机放大链路由前级放大电路,中间级放大电路,末级放大电路组成。本发明以千瓦级固态脉冲发射机为例,其中PTT为脉冲调制信号(第一调制信号),用于控制功放开启。第二调制信号*PTT为第一调制信号PTT和激励检波信号的共同作用,只有当激励信号有效时,第二调制信号*PTT才开启放大器,用于抑制放大链路的底噪。
在一些实施例中,所述的前级放大电路包括:第一衰减网络,所述第一衰减网络连接有第一放大器;所述的第一放大器连接有第二衰减网络;所述第二衰减网络连接有第二放大器;所述第二放大器连接中间级放大电路。
如图3所示,前级放大电路包含两级放大器,均采用GAS MMIC芯片,其中第一放大器选用增益为低P-1、高增益放大器的GAS MMIC,其P-1为12dBm,增益为27dB,可以保证激励信号电平在较宽输入范围内,激励放大电路输出功率不变。第二放大器增益在20.5,P-1为21dbm。前级放大电路采用第二调制信号*PTT调制,第二调制信号*PTT为第一调制信号PTT和激励检波信号相与得到,用于驱动前级放大电路漏压(也可使用栅极电压调制),只有满足第一调制信号PTT和中间级耦合激励检波信号两个条件有效,第二调制信号*PTT才有效,前级放大电路处于工作状态,当输入端无激励信号时前级放大电路不工作,很好的抑制了放大器的底噪。
在一些实施例中,所述的中间级放大电路包括:程控衰减器,所述程控衰减器连接第三衰减网络;所述第三衰减网络连接第三放大器;所述第三放大器连接末级放大电路和检波调制电路。
如图4所示,中间级放大电路包含程控衰减器,第三放大器和第三衰减网络,所述第三衰减网络包含温补衰减器,其中第三放大器采用GaN芯片,其功率增益大于29dB,典型饱和输出功率30W,第三放大器采用漏压调制(也可使用栅极电压调制),第一调制信号PTT用于控制第三放大器的开启,程控衰减器可以改变中间级放大电路输出信号的幅度,可以实现发射机输出功率可调功能。
在一些实施例中,所述的末级放大电路包括:衰减器,所述衰减器连接有第四放大器;所述第四放大器连接环形器。
如图5所示,末级放大电路通过衰减器、第四放大器,环形器,滤波器到天线端口,其中第四放大器使用GaN功放管,其增益为,P-1为61.5dBm,第四放大器采用漏极调制(也可使用栅极电压调制)。环形器和滤波器的插损之和小于1.5dB,输出功率为1KW左右。
在一些实施例中,所述的检波调制电路包括:检波器,所述检波器连接比较器;所述比较器连接与门;所述与门连接中间级放大电路和驱动器;所述驱动器连接前级放大电路。
如图6所示,激励信号经中间级放大电路放大后耦合一路信号到检波器进行检波,经比较器输出与激励信号同格式(TTL信号)的激励检波信号JB,激励检波信号与第一调制信号PTT经与门相与后,经驱动器输出第二调制信号*PTT,用以调制前级放大电路中的放大器件。
发射机底噪是发射机在没有射频输入激励信号时的输出噪声。在进行应答空管A/C/S模式全呼叫询问时,发射机的底噪过高,会导致接收灵敏度下降,降低接收机的接收能力。因此,需要发射机具有低底噪。发射机的底噪计算公式如下:Pout=Pa+F+G,其中Pout为输出噪声功率,Pa为输入噪声功率,F为固态发射机的噪声系数,G为固态发射机的增益,所有参数单位均为dB。因此,可以通过采用减小发射机的噪声系数和发射机的增益的方法来降低发射机的底部噪声。在进行信号调制前,前级放大电路中的放大器增益G=27+20.5=47.5dB,对前级放大电路调制后,在无激励信号输入时,放大器处于关断状态,前级放大电路隔离度在20dB左右,因此信号调制后发射机增益降低67.5dB,发射机底噪可以降低67.5dB。
如图8~图9所示,图8为发射机调制前底噪示意图,图9为发射机调制后底噪示意图;使用第一调制信号PTT和激励检波信号共同控制前级放大电路的开启,使得发射机调制信号打开时噪声由-36dBm降低到了-80dBm以下,有效降低调试难度,一致性高。
本发明第三方面提供:一种计算机可读存储介质,所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时,实现上述任一种降低发射机底噪的调制方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种降低发射机底噪的调制方法,其特征在于:包括以下步骤:
现场可编程门阵列FPGA检测发射机是否收到功放开门信号,当发射机收到功放开门信号时,打开功放,否则发射机不工作;
当发射机收到功放开门信号时,现场可编程门阵列FPGA将功放开门信号反向生成第一调制信号PTT,并将第一调制信号PTT输出到检波调制电路、中间级放大电路和末级放大电路;使用第一调制信号PTT对中间级放大电路和末级放大电路进行调制;
发射机输入激励信号到检波调制电路得到激励检波信号;
将第一调制信号PTT、激励检波信号传输到与门相与得到第二调制信号*PTT;
使用第二调制信号*PTT对前级放大电路进行调制,使得发射机接收到功放开门信号而激励信号未输入这段时间内前级放大电路不工作;
所述前级放大电路连接中间级放大电路;所述中间级放大电路连接末级放大电路和检波调制电路;所述检波调制电路连接前级放大电路。
2.根据权利要求1所述的降低发射机底噪的调制方法,其特征在于:所述的功放开门信号为下降沿有效。
3.根据权利要求1所述的降低发射机底噪的调制方法,其特征在于:所述的第一调制信号PTT对中间级放大电路和末级放大电路的漏极电压或栅极电压进行调制;所述的第二调制信号*PTT对前级放大电路的漏极电压或栅极电压进行调制。
4.根据权利要求1所述的降低发射机底噪的调制方法,其特征在于:发射机输入的激励信号通过中间级放大电路放大后输出到检波器进行检波,然后经过比较器得到激励检波信号;所述的激励信号和激励检波信号均为TTL信号。
5.一种降低发射机底噪的调制系统,其特征在于:用于实现如权利要求1-4任一项所述的降低发射机底噪的调制方法,包括:
前级放大电路,所述前级放大电路连接中间级放大电路;所述中间级放大电路连接末级放大电路和检波调制电路;所述检波调制电路连接前级放大电路;所述末级放大电路连接环形器;所述环形器连接接收电路和滤波器,所述滤波器连接天线端口;所述的前级放大电路、中间级放大电路、末级放大电路和检波调制电路用于对输入的激励信号进行脉冲调制并放大得到放大信号并输出到滤波器;所述的滤波器用于将放大信号输出到天线端口;所述的天线端口通过耦合采集检波信号和驻波信号并输出到数字电路;所述环形器用于将天线端口接收到的信号输出到接收电路。
6.根据权利要求5所述的降低发射机底噪的调制系统,其特征在于:所述的前级放大电路包括:第一衰减网络,所述第一衰减网络连接有第一放大器;所述的第一放大器连接有第二衰减网络;所述第二衰减网络连接有第二放大器;所述第二放大器连接中间级放大电路。
7.根据权利要求5所述的降低发射机底噪的调制系统,其特征在于:所述的中间级放大电路包括:程控衰减器,所述程控衰减器连接第三衰减网络;所述第三衰减网络连接第三放大器;所述第三放大器连接末级放大电路和检波调制电路。
8.根据权利要求5所述的降低发射机底噪的调制系统,其特征在于:所述的末级放大电路包括:衰减器,所述衰减器连接有第四放大器;所述第四放大器连接环形器。
9.根据权利要求5所述的降低发射机底噪的调制系统,其特征在于:所述的检波调制电路包括:检波器,所述检波器连接比较器;所述比较器连接与门;所述与门连接中间级放大电路和驱动器;所述驱动器连接前级放大电路。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于:所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时,实现如权利要求1-4任一项所述的降低发射机底噪的调制方法。
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