CN204304996U - 一种用于超短波电台的射频功率放大装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于射频功率放大技术领域，特别涉及一种用于超短波电台的射频功率放大装置。该用于超短波电台的射频功率放大装置，包括：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、功率放大器、衰减器、混频器、中频滤波器、以及中频放大器，衰减器的输出端电连接混频器的输入端，混频器的本振输入端用于接入本振信号；混频器的输出端在依次电连接中频滤波器和中频放大器之后电连接所述鉴相器的一个输入端，所述鉴相器的另一个输入端用于接入超短波电台的中频激励信号，所述鉴相器的输出端依次电连接环路滤波器和压控振荡器；所述压控振荡器的输出端分别电连接功率放大器的输入端和衰减器的输入端，所述功率放大器的输出端用于输出经放大后的射频信号。

Description

一种用于超短波电台的射频功率放大装置

技术领域

本实用新型属于射频功率放大技术领域，特别涉及一种用于超短波电台的射频功率放大装置，可应用于超短波通信中电子设备的射频功率放大。

背景技术

在当前各种通信设备中，射频功率放大器是重要的组成部分，它负责将带信息的射频信号进行功率放大，最后通过天线向空间辐射，其输出信号的质量直接影响通信的效果。而且，发射机工作时的底部噪声、杂散水平对同址工作的其它设备接收机产生比较大的影响。以往超短波电台主要是降低发射机的频率源相位噪声和杂散分量，但是由于要将信号放大到比较大的功率等级，必然采用了多级放大电路使频谱质量显著恶化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种用于超短波电台的射频功率放大装置，应用于超短波通信中电子设备的功率放大，其噪声、杂散性能优良，响应快速。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。

一种用于超短波电台的射频功率放大装置，包括：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、功率放大器、衰减器、混频器、中频滤波器、以及中频放大器，所述衰减器的输出端电连接混频器的输入端，所述混频器的本振输入端用于接入本振信号；所述混频器的输出端在依次电连接中频滤波器和中频放大器之后电连接所述鉴相器的一个输入端，所述鉴相器的另一个输入端用于接入超短波电台的中频激励信号，所述鉴相器的输出端依次电连接环路滤波器和压控振荡器；所述压控振荡器的输出端分别电连接功率放大器的输入端和衰减器的输入端，所述功率放大器的输出端用于输出经放大后的射频信号。

本实用新型的特点和进一步改进在于：

在所述压控振荡器和所述功率放大器之间还设置有输出阻抗匹配网络。

所述压控振荡器的输出信号频率在30MHz到108MHz之间；

在所述压控振荡器和所述衰减器之间还设置有用于进行低通滤波的低通滤波模块，所述低通滤波模块的截止频率大于108MHz。所述低通滤波模块包括第一低通滤波器、第二低通滤波器、以及射频取样电路，所述衰减器的输入端分别电连接第一低通滤波器的输出端和第二低通滤波器的输出端，所述第一低通滤波器的截止频率为55MHz，所述第二低通滤波器的截止频率为125MHz；所述射频取样电路电连接压控振荡器的输出端，所述射频取样电路用于判断压控振荡器输出信号的频率，所述射频取样电路用于在压控振荡器输出信号的频率低于50MHz时，接通压控振荡器的输出端和第一低通滤波器的输入端；所述用于在压控振荡器输出信号的频率不低于50MHz时，接通压控振荡器的输出端和第二低通滤波器的输入端。

所述功率放大器为推挽功率放大器，所述中频放大器为缓冲放大器。

本实用新型的有益效果为：本实用新型工作于30～108MHz，能实现低噪声低杂散功率放大，其输出功率大于5W，发射机噪声水平达到-138dBm/Hz(偏离载波10％)，杂散水平达到-80dBc，发射机底部噪声、杂散抑制性能优良。同时换频时间快，能满足超短波电台跳频系统的应用。非常适合高性能超短波发射机应用环境。

附图说明

图1为本实用新型的一种用于超短波电台的射频功率放大装置的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照图1，为本实用新型的一种用于超短波电台的射频功率放大装置的电路结构示意图。该用于超短波电台的射频功率放大装置包括鉴相器1、环路滤波器2、压控振荡器3、输出阻抗匹配网络10、功率放大器11、低通滤波模块4、衰减器5、混频器6、中频滤波器7、以及中频放大器8。鉴相器1、环路滤波器2、压控振荡器3、低通滤波模块4、衰减器5、混频器6、中频滤波器7、以及中频放大器8首尾相连构成一个闭合回路。衰减器5的输出端电连接混频器6的输入端，混频器6的本振输入端用于接入本振信号，本振信号的频率在44.5MHz到93.5MHz之间。混频器6的输出端在串接一个固定衰减器之后电连接中频滤波器7的输入端，该固定衰减器的作用是对混频器输出信号进行衰减，使衰减后的信号的电平符合中频滤波器对输入信号的要求。

本实用新型实施例汇总，中频滤波器7电连接中频放大器8的输入端，中频放大器8为缓冲放大器。中频放大器8的输出端电连接鉴相器1的一个输入端，鉴相器1的另一个输入端用于接入超短波电台的中频激励信号，例如，超短波电台的中频激励信号的频率为14.5MHz，在超短波电台中生成中频激励信号的方法为公知技术，在此不再详述。鉴相器1的输出端依次电连接环路滤波器2和压控振荡器3；压控振荡器3的输出端分别电连接低通滤波模块4的输入端和输出阻抗匹配网络10的输入端，压控振荡器的输出信号频率在30MHz到108MHz之间，低通滤波模块4主要功能时进行低通滤波，低通滤波模块4包括串接的第一低通滤波器和第二低通滤波器，第一低通滤波器的截止频率为55MHz，所述第二低通滤波器的截止频率为125MHz，第二低通滤波器电连接衰减器5的输入端。低通滤波模块4还包括射频取样电路，射频取样电路用于获取压控振荡器输出信号的频率，用于根据压控振荡器输出信号的频率进行下一步处理。当压控振荡器输出信号的频率低于50MHz时，射频取样电路接通压控振荡器的输出端和第一低通滤波器的输入端，当压控振荡器输出信号的频率不低于50MHz时，射频取样电路直接接通接通压控振荡器的输出端和第二低通滤波器的输入端。

上述输出阻抗匹配网络10的输出端电连接功率放大器的输入端，该功率放大器为推挽功率放大器，功率放大器的输出端用于输出经放大后的射频信号，经放大后的射频信号的频率在30MHz到108MHz之间。

本实用新型实施例中，还设置有频段控制电路9，上述压控振荡器为预置电感的压控振荡器。压控振荡器中设置有多个电感组成的电感网络，通过控制电感网络中导通的电感的数目，就可以控制压控振荡器的输出频率，压控振荡器导通的电感的数目的控制由频段控制电路9实现。

本实用新型实施例中，鉴相器1包括集成电路MC1596及外围三极管(型号为2N2907A和2N2222A)构成的放大电路和比较器等电路，集成电路MC1596是一种性能优良的用于高频通信的单片集成电路，它可作宽带或抑制载波双边带平衡调制器，还可作SSB乘法检波器、AM调制/解调器、FM解调器、混频器、倍频器、鉴相器等多种用途，其3dB带宽为300MHz，可工作于HF和VHF频段。对于集成电路MC1596，当输入两个同频率信号时，输出为直流信号，直流电平是两个输入信号相位差的函数，因此集成电路MC1596可以用做鉴相器。当两个输入端都加大信号时，集成电路MC1596可以构成鉴相式的频偏检测器。环路滤波器2由振荡功放电路中的电阻、电容及二极管(型号为MA4P197639)网络构成。

本实用新型实施例中，压控振荡器3是一个推挽式考比兹振荡电路，它是由SUPERTEX公司的两个垂直沟道金属氧化物半导体(VMOS)FETSIVN1306N2组成的推挽式放大器为核心而构成的。压控振荡器3中，谐振电路由10个可预置的高Q值二进制电感、2个变容二极管(型号为1N5709B)、变压器及PIN二极管(型号为MA4P197639和MA4P197428)等组成。低通滤波模块4由第一低通滤波器、第二低通滤波器、PIN二极管(型号为BA244)、以及电阻控制电路组成。衰减器5由中频电路中的两个电阻组成的T型网络构成。混频器6采用MINI公司的TFM-2，其工作频率范围为：LO/RF本振频率和射频输入频率在1MHz～1000MHz之间，输出信号频率在1000MHz以下，变频损耗约5.74dB，本振、射频及中频之间的隔离度达到40dB。中频滤波器7由三种电感(电感值分别为510nH、72nH、0.785μH)和三种电容1(电容值分别为50PF、22PF、68PF)、PIN二极管(型号为BA244)、以及电阻控制电路组成。中频放大器8由两个三极管(型号为2N918)和偏置电阻组成。频段转换控制电路9由逻辑电路(型号为AT27C256、74HC4094、74HC244)、比较器LM139、三极管3G32、二极管BAS86及电阻组成。由外部主控提供的数据、时钟、锁存信号经过逻辑器件转换后去控制电子开关接通或断开二进制电感器，以改变压控振荡器中导通的电感数目。输出阻抗匹配网络10由传输线变压器、电容及电阻组成。功率放大器11由PHILIPS公司的推挽功率放大器BLF245、集成电路(型号为MC33174、TS08B)、匹配网络及取样电路等组成，推挽功率放大器BLF245的工作频率可达到175MHz，负载功率30W，功率增益大于14dB。

下面对本实用新型的工作流程作出说明。14.5MHz带调制的中频激励信号输入至鉴相器，与鉴相器另一输入端接收的14.5MHz中频信号(压控振荡器输出射频信号和本振信号混频所得的14.5MHz中频信号)进行相位比较，鉴相器输出的直流电压中包含着交流分量，该交流分量与基带调制信号完全相同；而直流分量将压控的中心频率锁定在中频激励信号与混频器本振信号频率之和或之差上。鉴相器的输出电压经过环路滤波器滤波，经过滤波的控制电压加到压控振荡器，以改变其谐振回路的电感，将压控的自由振荡频率带到锁定频率的附近。由频段转换控制电路提供开关控制信号，去控制接通或断开压控振荡器的二进制电感器，以改变回路的电感。压控振荡器的输出信号分两路输出：一路通过输出阻抗匹配网络耦合至功率放大器11，完成射频功率放大向外发送，输出阻抗匹配网络的作用是在全频段内保持输出功率的相对平衡；另一路经过低通滤波模块中截止频率为125MHz的第二低通滤波器进行低通滤波，当工作频率低于50MHz时，还要增加一个截止频率为55MHz的第一低通滤波器低通滤波器插入到信号通路。滤波后的射频信号经过衰减器衰减到合适的电平，然后与本振信号混频得到14.5MHz的中频信号(当工作频率为30～58.975MHz时，本振频率高于工作频率，混频由本振减去射频工作频率得到中频信号；当工作频率为59～108MHz时，本振频率低于工作频率，混频由射频工作频率减去本振得到中频信号)，中频信号经过中频滤波器滤波后，经过中频放大器放大后加到鉴相器的另一个输入端，以产生压控振荡器的控制电压。中频滤波器在环路捕获期间被加宽以便增加捕捉范围和缩短捕捉时间。射频功率信号频率精确度和稳定度与频率合成器中的温补晶振相同。

本实用新型采用压控振荡器与锁相环相结合的方法，不仅实现了锁相环大功率射频输出，而且保证了压控输出射频信号的频谱质量；采用高鉴相频率(14.5MHz)和电感预置措施，改善了相位噪声性能，具有换频时间快的特点。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种用于超短波电台的射频功率放大装置，其特征在于，包括：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、功率放大器、衰减器、混频器、中频滤波器、以及中频放大器，所述衰减器的输出端电连接混频器的输入端，所述混频器的本振输入端用于接入本振信号；所述混频器的输出端在依次电连接中频滤波器和中频放大器之后电连接所述鉴相器的一个输入端，所述鉴相器的另一个输入端用于接入超短波电台的中频激励信号，所述鉴相器的输出端依次电连接环路滤波器和压控振荡器；所述压控振荡器的输出端分别电连接功率放大器的输入端和衰减器的输入端，所述功率放大器的输出端用于输出经放大后的射频信号。

2.如权利要求1所述的一种用于超短波电台的射频功率放大装置，其特征在于，在所述压控振荡器和所述功率放大器之间还设置有输出阻抗匹配网络。

3.如权利要求1所述的一种用于超短波电台的射频功率放大装置，其特征在于，所述压控振荡器的输出信号频率在30MHz到108MHz之间；

在所述压控振荡器和所述衰减器之间还设置有用于进行低通滤波的低通滤波模块，所述低通滤波模块的截止频率大于108MHz。

4.如权利要求3所述的一种用于超短波电台的射频功率放大装置，其特征在于，所述低通滤波模块包括第一低通滤波器、第二低通滤波器、以及射频取样电路，所述衰减器的输入端分别电连接第一低通滤波器的输出端和第二低通滤波器的输出端，所述第一低通滤波器的截止频率为55MHz，所述第二低通滤波器的截止频率为125MHz；

所述射频取样电路电连接压控振荡器的输出端，所述射频取样电路用于判断压控振荡器输出信号的频率，所述射频取样电路用于在压控振荡器输出信号的频率低于50MHz时，接通压控振荡器的输出端和第一低通滤波器的输入端；所述用于在压控振荡器输出信号的频率不低于50MHz时，接通压控振荡器的输出端和第二低通滤波器的输入端。

5.如权利要求1所述的一种用于超短波电台的射频功率放大装置，其特征在于，所述功率放大器为推挽功率放大器，所述中频放大器为缓冲放大器。