CN204257827U - 机载北斗抗干扰阵列天线电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机载北斗抗干扰阵列天线电路，包括天线阵列、抗干扰处理单元以及电源处理单元，其特征在于：天线阵列包括四个天线阵元，且在平面内成正方形分布，每个天线阵元输出一路RF信号；抗干扰处理单元包括射频下变频组件、抗干扰处理板以及射频上变频组件；电源处理单元包括过压保护装置、电源滤波器以及二次电源模块。其显著效果是：改变了接收机前端的天线电路结构，通过多路天线接收，能够实现抗干扰处理，同时改变馈电方式，利用单独的电源处理单元为各个模块供电，通过对电源处理单元进行改进，一方面保证电源稳定，另一方面可以满足产品的电磁兼容要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及北斗卫星天线，具体地说，是一种机载北斗抗干扰阵列天线电路。
背景技术
随着北斗卫星导航系统的日益完善，基于北斗导航的产品也受到越来越多的关注。现有的北斗导航系统通常采用普通有源卫星导航接收天线，通过一根射频电缆连接天线与接收机，该射频电缆一方面将天线接收到的导航卫星信号输出至接收机，另一方面实现接收机向有源天线的馈电。
针对机载应用而言，由于接收的导航卫星信号功率电平很低，接收机容易受到其它射频信号(包括雷达、通信、广播等)的干扰。而且机载环境中电磁污染比较严重，机载通信发射天线与卫星导航接收天线距离很近，各种干扰严重影响了北斗卫星信号的接收性能。
实用新型内容
仅鉴于此，本实用新型提出一种机载北斗抗干扰阵列天线电路，改变了传统单一电缆馈电的方式，通过新增抗干扰处理单元和相应的电源管理电路，有效滤除各种电磁干扰，提升北斗导航系统的信号接收能力，具体技术方案如下：
一种机载北斗抗干扰阵列天线电路，包括天线阵列、抗干扰处理单元以及电源处理单元，其关键在于：
所述天线阵列包括四个天线阵元，且在平面内成正方形分布，每个天线阵元输出一路RF信号；
所述抗干扰处理单元包括射频下变频组件、抗干扰处理板以及射频上变频组件，所述射频下变频组件包括四路下变频电路，每一路下变频电路分别接收一个天线阵元的RF信号并实现下变频处理，射频下变频组件输出的中频信号送入抗干扰处理板中进行抗干扰处理，经抗干扰处理板处理后的中频信号再经所述射频上变频组件后送入北斗接收机；
所述电源处理单元包括过压保护装置、电源滤波器以及二次电源模块，所述过压保护装置的输入端连接机上电源，经过压保护装置得到电压钳位的直流电源后由所述电源滤波器滤除电磁干扰，所述电源滤波器输出的直流电源再经过具有输入欠压保护能力的所述二次电源模块进行电压转换，分别为射频下变频组件、抗干扰处理板以及射频上变频组件提供不同规格的标准电压。
基于上述电路结构，将单一天线改为多个天线阵元构成的天线阵列，在接收机前端将射频信号进行下变频，然后利用抗干扰处理板对多路信号进行抗干扰处理，最后再上变频为射频信号传输到接收机中，各个模块的电源由电源处理单元提供，一方面保证供电直流电压稳定，另一方面能滤除机载电源电磁干扰，提高机载北斗天线的抗干扰能力和电磁兼容性能，保证北斗导航信号的接收质量。
作为进一步描述，所述射频下变频组件中的每一路下变频电路均包括一个射频滤波器、一个低噪放大器、一个混频器以及一个中频滤波器，其中射频滤波器的输入端接收天线阵元输出的RF信号，射频滤波器的输出端经过低噪放大器后连接在混频器的第一信号输入脚，混频器的第二信号输入脚连接本振信号发生模块，在混频器的输出端连接所述中频滤波器。
再进一步描述，所述本振信号发生模块包括频率合成器，该频率合成器的基准信号由10MHz晶振输出，该频率合成器的三路控制信号由单片机输出，该频率合成器的输出端经过功分器输出多路混频器所需的本振信号。
再进一步地，所述射频上变频组件包括中频滤波器、混频器、射频滤波器以及射频放大器，所述中频滤波器的输入端接收所述抗干扰处理板输出的中频信号，经过中频滤波后由混频器转换为射频信号，混频器输出的射频信号再依次经过射频滤波器和射频放大器后送入所述北斗接收机。
作为优选，所述电源滤波器采用的产品型号为M-FIAM5B，所述二次电源模块采用WD15-20W DC-DC变压模块，在所述电源滤波器的正极接线端串接有穿心电容C1，电源滤波器的负极接线端串接有穿心电容C2，在电源滤波器的正、负接线端之间还连接有压敏电阻R1作为所述过压保护装置。从而提高产品的电磁兼容性和对严酷机载供电环境的适应性。
本实用新型的显著效果是：
改变了接收机前端的天线电路结构，通过多路天线接收，能够实现抗干扰处理，同时改变馈电方式，利用单独的电源处理单元为各个模块供电，通过对电源处理单元进行改进，一方面保证电源稳定，另一方面可以满足产品的电磁兼容。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图；
图2是图1中射频下变频组件的电路原理框图；
图3是下变频电路的电路原理图；
图4是上变频电路的电路原理图；
图5是电源处理单元的部分电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
如图1-图2所示，一种机载北斗抗干扰阵列天线电路，包括天线阵列1、抗干扰处理单元2以及电源处理单元3，其中：
所述天线阵列1包括四个天线阵元，且在平面内成正方形分布，每个天线阵元输出一路RF信号；
所述抗干扰处理单元2包括射频下变频组件21、抗干扰处理板22以及射频上变频组件23，所述射频下变频组件21包括四路下变频电路，每一路下变频电路分别接收一个天线阵元的RF信号并实现下变频处理，射频下变频组件21输出的中频信号送入抗干扰处理板22中进行抗干扰处理，经抗干扰处理板22处理后的中频信号再经所述射频上变频组件23后送入北斗接收机；
所述电源处理单元3包括过压保护装置31、电源滤波器32以及二次电源模块33，所述过压保护装置31的输入端连接机上电源，经过压保护装置31得到电压钳位的直流电源后由所述电源滤波器32滤除电磁干扰，所述电源滤波器32输出的直流电源再经过具有输入欠压保护能力的所述二次电源模块33进行电压转换，分别为射频下变频组件21、抗干扰处理板22以及射频上变频组件23提供不同规格的标准电压。
从图2和图3可以看出，所述射频下变频组件21中的每一路下变频电路均包括一个射频滤波器F1G23、一个低噪放大器SPF-5043Z、一个混频器MAX2681以及一个中频滤波器206139B，其中射频滤波器F1G23的输入端接收天线阵元输出的RF信号，射频滤波器F1G23的输出端经过低噪放大器SPF-5043Z后连接在混频器MAX2681的第一信号输入脚，混频器MAX2681的第二信号输入脚连接本振信号发生模块，在混频器MAX2681的输出端连接所述中频滤波器206139B。
在本实施例中，本振信号发生模块包括频率合成器Si4136，该频率合成器的基准信号由10MHz晶振输出，该频率合成器的三路控制信号由单片机C8051输出，该频率合成器的输出端经过功分器1507R输出多路混频器所需的本振信号。
如图4所示，所述射频上变频组件23包括中频滤波器206139B、混频器SIM-432H+、射频滤波器F1G23以及射频放大器SPF-5043Z，所述中频滤波器206139B的输入端接收所述抗干扰处理板22输出的中频信号，经过中频滤波后由混频器转换为射频信号，混频器输出的射频信号再依次经过射频滤波器和射频放大器后送入所述北斗接收机。
如图5所示，为了保证各个电路模块的正常供电，所述电源滤波器32采用的产品型号为M-FIAM5B，所述二次电源模块33采用WD15-20W DC-DC变压模块，在所述电源滤波器32的正极接线端串接有穿心电容C1，电源滤波器32的负极接线端串接有穿心电容C2，在电源滤波器32的正、负接线端之间还连接有压敏电阻R1作为所述过压保护装置31。在电源滤波器32与二次电源模块33之间并联有电容C3、电容C4和电容C5，在二次电源模块33的输出端上并联有电容C7，电源滤波器32输出过压保护后的直流电源再经过具有输入欠压保护能力的二次电源模块33转换为各个模块所需的电源电压，结合图3、图4可以看出，所需的电源电压主要包括+5V、+3.3V等多个电压等级。
本实用新型的工作原理是：
利用多路天线阵元接收北斗信号，利用接收机前端的射频下变频组件21、抗干扰处理板22以及射频上变频组件23组成的抗干扰处理单元2对多路北斗信号进行抗干扰处理，针对电源处理单元3而言，穿心电容C1和C2直接安装在金属面板上，接地电感小，几乎没有引线电感的影响，另外，它的输入输出端被金属板隔离，消除了高频耦合，压敏电阻R1作为过压保护装置31，是一个具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压嵌位，吸收多余的电流以保护敏感器件，电源滤波器32对电磁干扰(EMI)进行滤波和瞬间高低电压保护，二次电源模块33将机上28V电源输入转化为所需电压等级的稳定输出。电源电路中的电源滤波器和穿心电容，配合结构设计中电源电缆与数据电缆的分离，可以显著提高电源的电磁兼容性，满足机载环境对设备电磁兼容的特殊要求。
Claims (5)
1.一种机载北斗抗干扰阵列天线电路，包括天线阵列(1)、抗干扰处理单元(2)以及电源处理单元(3)，其特征在于：
所述天线阵列(1)包括四个天线阵元，且在平面内成正方形分布，每个天线阵元输出一路RF信号；
所述抗干扰处理单元(2)包括射频下变频组件(21)、抗干扰处理板(22)以及射频上变频组件(23)，所述射频下变频组件(21)包括四路下变频电路，每一路下变频电路分别接收一个天线阵元的RF信号并实现下变频处理，射频下变频组件(21)输出的中频信号送入抗干扰处理板(22)中进行抗干扰处理，经抗干扰处理板(22)处理后的中频信号再经所述射频上变频组件(23)后送入北斗接收机；
所述电源处理单元(3)包括过压保护装置(31)、电源滤波器(32)以及二次电源模块(33)，所述过压保护装置(31)的输入端连接机上电源，经过压保护装置(31)得到电压钳位的直流电源后由所述电源滤波器(32)滤除电磁干扰，所述电源滤波器(32)输出的直流电源再经过具有输入欠压保护能力的所述二次电源模块(33)进行电压转换，分别为射频下变频组件(21)、抗干扰处理板(22)以及射频上变频组件(23)提供不同规格的标准电压。
2.根据权利要求1所述的机载北斗抗干扰阵列天线电路，其特征在于：所述射频下变频组件(21)中的每一路下变频电路均包括一个射频滤波器、一个低噪放大器、一个混频器以及一个中频滤波器，其中射频滤波器的输入端接收天线阵元输出的RF信号，射频滤波器的输出端经过低噪放大器后连接在混频器的第一信号输入脚，混频器的第二信号输入脚连接本振信号发生模块，在混频器的输出端连接所述中频滤波器。
3.根据权利要求2所述的机载北斗抗干扰阵列天线电路，其特征在于：所述本振信号发生模块包括频率合成器，该频率合成器的基准信号由10MHz晶振输出，该频率合成器的三路控制信号由单片机输出，该频率合成器的输出端经过功分器输出多路混频器所需的本振信号。
4.根据权利要求1所述的机载北斗抗干扰阵列天线电路，其特征在于：所述射频上变频组件(23)包括中频滤波器、混频器、射频滤波器以及射频放大器，所述中频滤波器的输入端接收所述抗干扰处理板(22)输出的中频信号，经过中频滤波后由混频器转换为射频信号，混频器输出的射频信号再依次经过射频滤波器和射频放大器后送入所述北斗接收机。
5.根据权利要求1所述的机载北斗抗干扰阵列天线电路，其特征在于：所述电源滤波器(32)采用的产品型号为M-FIAM5B，所述二次电源模块(33)采用WD15-20W DC-DC变压模块，在所述电源滤波器(32)的正极接线端串接有穿心电容C1，电源滤波器(32)的负极接线端串接有穿心电容C2，在电源滤波器(32)的正、负接线端之间还连接有压敏电阻R1作为所述过压保护装置(31)。
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