CN207441978U - 天线载噪比改良电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天线载噪比改良电路，包括：双馈微带天线、第一低噪放大器、第二低噪放大器、移相电桥、第一滤波器；双馈微带天线的一个馈点连接第一低噪放大器的输入端，第一低噪放大器的输出端连接移相电桥的一输入端；双馈微带天线的另一个馈点连接第二低噪放大器的输入端，第二低噪放大器的输出端连接移相电桥的另一输入端；移相电桥的输出端连接第一滤波器的输入端；第一低噪放大器和第二低噪放大器均用于放大双馈微带天线接收的射频信号；移相电桥用于将两路射频信号进行合路输出；第一滤波器用于射频信号频带外的干扰信号；该电路输出载噪比高。

Description

天线载噪比改良电路

技术领域

本实用新型涉及微带天线领域，尤其是涉及天线载噪比改良电路。

背景技术

对于双馈圆极化有源微带天线，在天线尺寸受限制的情况下，要获得较高的天线载噪比存在困难，在天线物理特性固定的情况下，如何降低电路的噪声系数是一项关键技术。目前的双馈有源微带天线，一般采用馈点直接接入电桥的方式进行移相合路的方式，然后接入滤波、放大级联电路，这种方式移相方式简单，电路与天线分离，便于独立测试，但是由于电桥在链路的最前端，无法避免引入电桥的3dB信号衰减，从而限制了整个链路的载噪比。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种天线载噪比改良电路用于解决现有技术的不足。

具体地，本实用新型提供了一种天线载噪比改良电路，包括：双馈微带天线、第一低噪放大器、第二低噪放大器、移相电桥、第一滤波器；

所述双馈微带天线的一个馈点连接所述第一低噪放大器的输入端，所述第一低噪放大器的输出端连接所述移相电桥的一输入端；所述双馈微带天线的另一个馈点连接所述第二低噪放大器的输入端，所述第二低噪放大器的输出端连接所述移相电桥的另一输入端；所述移相电桥的输出端连接所述第一滤波器的输入端；

所述第一低噪放大器和所述第二低噪放大器均用于放大所述双馈微带天线接收的射频信号；所述移相电桥用于将两路射频信号进行合路输出；所述第一滤波器用于过滤掉射频信号频带外的干扰信号。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一低噪放大器和所述第二低噪放大器的型号相同。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一滤波器选用声表滤波器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述移相电桥的一输出端通过电阻接地。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电阻的阻值为50欧。

作为上述技术方案的进一步改进，所述移相电桥为90度3dB电桥。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一低噪放大器和所述第二低噪放大器均选用英飞凌的低噪放大器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述双馈微带天线用于接收全球导航卫星系统通过导航卫星发射的信号。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电路还包括：第三低噪放大器和第二滤波器；所述第一滤波器的输出端连接所述第三低噪放大器的输入端，所述第三低噪放大器的输出端连接所述第二滤波器的输入端；所述第三低噪放大器和所述第二滤波器用于对射频信号进行二次放大和二次滤波处理。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二滤波器选用声表滤波器。

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，至少具有如下有益效果：该电路输出载噪比高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型一实施例提出的天线载噪比改良电路的电路结构示意图。

图2为为本实用新型另一实施例提出的天线载噪比改良电路的电路结构示意图。

图3为计算实施例1中的双馈微带天线输出电路的噪声系数时的模块划分示意图。

图中：101-双馈微带天线；102-第一低噪放大器；103-第二低噪放大器；104-移相电桥；105-第一滤波器；106-电阻；107-第三低噪放大器；108-第二滤波器。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开保护范围限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种天线载噪比改良电路，包括：双馈微带天线101、第一低噪放大器102、第二低噪放大器103、移相电桥104、第一滤波器105。双馈微带天线101具体可为双馈圆极化有源微带天线。

双馈微带天线101的一个馈点连接第一低噪放大器102的输入端，第一低噪放大器102的输出端连接移相电桥104的一输入端。

双馈微带天线101的另一个馈点连接第二低噪放大器103的输入端，第二低噪放大器103的输出端连接移相电桥104的另一输入端。

移相电桥104的一输出端通过电阻106接地，移相电桥104的另一输出端连接第一滤波器105的输入端。

第一低噪放大器102和第二低噪放大器103均用于放大双馈微带天线101接收的射频信号；移相电桥104用于将两路射频信号进行合路输出；第一滤波器105用于过滤掉射频信号频带外的干扰信号。

低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)，是噪声系数很低的放大器。一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。

在本实施例中，第一低噪放大器102和第二低噪放大器103的型号相同。型号相同可以更加有效的保证两路低噪放的相位、增益幅度一致。

在本实施例中，第一低噪放大器102和第二低噪放大器103均可选用英飞凌的低噪放大器。具体可以选用英飞凌的BGA524或BGA725。英飞凌的BGA524或BGA725是导航领域低噪放大器，完全支持美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、中国北斗以及欧洲伽利略四种全球导航定位系统。

在本实施例中，第一滤波器105选用声表滤波器。

声表滤波器(通常简SAW)主要作用原理是利用压电材料的压电特性，利用输入与输出换能器(Transducer)将电波的输入信号转换成机械能，经过处理后，再把机械能转换成电的信号，以达到过滤不必要的信号及杂讯，提升收讯品质的目标。声表滤波器和声表谐振器被广泛应用在各种无线通讯系统、电视机、录放影机及全球卫星定位系统接收器上替代LC谐振电路，用于级间耦合和滤波。主要功用在於把杂讯滤掉，比传统的LC滤波器安装更简单、体积更小。其缺点是插入损耗比LC谐振电路大。声表滤波器相对其他滤波器具有体积小、可靠性高、带外抑制较高的特点，应用频段在10MHz-3GHz，非常适用于GNSS(GlobalNavigation Satellite System,全球导航卫星系统)的频率范围。

在本实施例中，电阻106的阻值为50欧，电阻106选用贴片电阻，移相电桥104为90度3dB电桥，双馈微带天线101用于接收全球导航卫星系统通过导航卫星发射的信号。

天线载噪比改良电路的级联噪声系数公式如下：

NF＝NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/G1/G2+…… (4.1)

其中，NF1表示第一级的噪声系数，G1表示第一级的增益，NF2表示第二级的噪声系数，G2表示第二级的增益，依次类推。

对于现有的双馈微带天线输出电路，计算其噪声系数时可分为两部分叠加，移相电桥本身存在3dB的噪声系数和低噪放大器与滤波器构成电路的噪声系数。

低噪放大器与滤波器构成电路的噪声系数计算如下：假设低噪放大器构成的前级电路的增益和噪声系数为G1、NF1，滤波器构成的后级电路的增益和噪声系数为G2、NF2，则低噪放大器与滤波器构成电路的噪声系数为：

NF＝NF1+(NF2-1)/G1 (4.2)

考虑到移相电桥本身存在3dB的插损量，从天线馈点处计算的噪声系数为：

NF＝[NF1+(NF2-1)/G1]+3dB (4.3)

对于本实施例中的双馈微带天线输出电路，计算其噪声系数时的模块划分可按如图3所示，前级低噪放的增益和噪声系数为G1、NF1，级间的移相电桥104增益和噪声系数为G3、NF3，后级链路的增益和噪声系数为G2、NF2，则从天线馈点处的计算的噪声系数为：

NF＝NF1+(NF3-1)/G1+(NF2-1)/(G1*G3) (4.4)

移相电桥的G3＝-3dB，NF3＝3dB，代入得：

NF＝NF1+1/G1+(NF2-1)/(G1*(-3dB)) (4.5)

对比式4.3和式4.5，对于一般的电路器件，式4.5的NF值能够降低2dB左右。例如：一般电路的G1＝13dB，NF1＝1dB，G2＝20dB，NF2＝3dB，则式4.3的NF＝4.1dB，式4.5的NF＝1.5dB,可以看到NF值降低了2.6dB。

如果接收到的卫星信号不受干扰，接收机的载噪比公式为：

C/No＝Sr+Ga-10lg(kTo)-NF-L (4.6)

其中：Sr表示所接收到信号的功率(dBW)，Ga表示天线的增益(dBi)，10lg(kT0)为热噪声密度(dB-Hz)，NF是系统的噪声系数，在其它条件相同下，接收机载噪比C/No直接与NF呈反向线性关系，可以看到本方案相比现有技术，能够有效提升整个接收系统的载噪比。

实施例2

如图2所示，本实用新型提供了一种天线载噪比改良电路，包括：双馈微带天线101、第一低噪放大器102、第二低噪放大器103、移相电桥104、第一滤波器105、第三低噪放大器107和第二滤波器108。

双馈微带天线101的一个馈点连接第一低噪放大器102的输入端，第一低噪放大器102的输出端连接移相电桥104的一输入端。

双馈微带天线101的另一个馈点连接第二低噪放大器103的输入端，第二低噪放大器103的输出端连接移相电桥104的另一输入端。

移相电桥104的一输出端通过电阻106接地，移相电桥104的另一输出端连接第一滤波器105的输入端。

第一滤波器105的输出端连接第三低噪放大器107的输入端，第三低噪放大器107的输出端连接第二滤波器108的输入端。

第一低噪放大器102和第二低噪放大器103均用于放大双馈微带天线101接收的射频信号；移相电桥104用于将两路射频信号进行合路输出；第一滤波器105用于射频信号频带外的干扰信号。

第三低噪放大器107用于对射频信号进行二次放大处理，第二滤波器108用于对射频信号进行二次滤波处理。增加第三低噪放大器107和第二滤波器108主要是考虑到电路的放大器增益不够，需要进行二级放大和滤波。

在本实施例中，第一低噪放大器102和第二低噪放大器103的型号相同。型号相同可以更加有效的保证两路低噪放的相位、增益幅度一致。

在本实施例中，第一低噪放大器102和第二低噪放大器103均可选用英飞凌的低噪放大器。在本实施例中，第一滤波器105和第二滤波器108均选用声表滤波器。

在本实施例中，电阻106的阻值为50欧，移相电桥104为90度3dB电桥，双馈微带天线101用于接收全球导航卫星系统通过导航卫星发射的信号。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本实用新型序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线载噪比改良电路，其特征在于，包括：双馈微带天线、第一低噪放大器、第二低噪放大器、移相电桥、第一滤波器；

所述双馈微带天线的一个馈点连接所述第一低噪放大器的输入端，所述第一低噪放大器的输出端连接所述移相电桥的一输入端；所述双馈微带天线的另一个馈点连接所述第二低噪放大器的输入端，所述第二低噪放大器的输出端连接所述移相电桥的另一输入端；所述移相电桥的输出端连接所述第一滤波器的输入端；

所述第一低噪放大器和所述第二低噪放大器均用于放大所述双馈微带天线接收的射频信号；所述移相电桥用于将两路射频信号进行合路输出；所述第一滤波器用于过滤掉射频信号频带外的干扰信号。

2.根据权利要求1所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述第一低噪放大器和所述第二低噪放大器的型号相同。

3.根据权利要求1所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述第一滤波器选用声表滤波器。

4.根据权利要求1所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述移相电桥的一输出端通过电阻接地。

5.根据权利要求4所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述电阻的阻值为50欧。

6.根据权利要求1所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述移相电桥为90度3dB电桥。

7.根据权利要求1所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述第一低噪放大器和所述第二低噪放大器均选用英飞凌的低噪放大器。

8.根据权利要求1所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述双馈微带天线用于接收全球导航卫星系统通过导航卫星发射的信号。

9.根据权利要求1所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述电路还包括：第三低噪放大器和第二滤波器；所述第一滤波器的输出端连接所述第三低噪放大器的输入端，所述第三低噪放大器的输出端连接所述第二滤波器的输入端；所述第三低噪放大器和所述第二滤波器用于对射频信号进行二次放大和二次滤波处理。

10.根据权利要求9所述的天线载噪比改良电路，其特征在于，所述第二滤波器选用声表滤波器。