CN208227005U - 一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，包括选频模块、放大器模块、功分器模块和供电模块；所述选频模块包括限幅电路和带通滤波器，所述放大器模块包括传输线变压器和功率放大器，所述供电模块包括供电电源、供电管理模块和电压电流检测电路，所述功分器模块为功率分配器，所述功率放大器通过所述传输线变压器与所述功率分配器连接。本实用新型通过带通选频滤波器，可有效抑制干扰信号，并通过大功率限幅器保证设备不被大输入信号损坏，利用砷化镓功率管的特性能够在满足高线性的基础上保证低噪声系数，功分器使用多级分配组合，有效的进行功率分配的同时保证输出端口的可调整性，可根据设备的需求进行端口数量的调整。

Description

一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端

技术领域

本实用新型涉及微波电子通信领域，特别是一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端。

背景技术

低噪声放大器及功分器是射频接收前端和通信系统接收端口不接缺少的部分，其性能的好坏直接影响整个接收信号的好坏。随着无线电技术的发展,特别是在现代复杂电磁环境中，为了保证接收信号的可靠性，通常在设备接收端口都会增加低噪声放大器对信号进行放大，放大之后通过功分器分配信号给后续解调电路使用。普通的低噪声放大器其在满足低功耗，高增益的情况下，其输入1dB压缩点较低。为了得到较高的输入1dB压缩点，使用大功率功率管，但是就会造成放大器的噪声系数恶化，从而直接影响接收到的信号质量。故本方案在传统的低噪声放大器基础上，创新的使用砷化镓功率管作为放大器，不仅满足高输入1dB压缩点，高线性，同时还能保证接收前端放大器的低噪声系数。同时配合后级多路功分器，完成多路信号输出，可以进行多路信号的同时采集处理。本方案设计的高线性低噪声短波接收监测阵列可以有效地使用在短波接收前端，作为监测阵列使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，包括选频模块、放大器模块、功分器模块和供电模块；

所述选频模块包括限幅电路和带通滤波器，所述限幅电路与所述带通滤波器连接，所述限幅电路用于保证在大信号输入状态下设备不会损坏，所述带通滤波器用于选择接收的输入信号频率；

所述放大器模块包括传输线变压器和功率放大器，所述传输线变压器与所述功率放大器连接，所述传输线变压器用于在匹配功率管时进行阻抗变换，所述功率放大器用于功率放大；

所述供电模块包括供电电源、供电管理模块和电压电流检测电路，所述供电电源与供电管理模块连接，所述供电电源通过所述供电管理模块给设备供电，所述电压电流检测电路与所述功率放大器连接，所述电压电流检测电路用于实时检测所述功率放大器的工作状态并及时进行状态上报；

所述功分器模块为功率分配器，所述功率放大器通过所述传输线变压器与所述功率分配器连接，所述带通滤波器与所述功率放大器连接。

进一步地，所述供电电源包括蓄电池和充电电池中的一种或多种，为设备提供电能。

进一步地，所述供电电源的供电电压为12V，可以保证用电安全，设备运行顺利。

进一步地，所述供电管理模块包括集成电源芯片、第一穿心电容和第二穿心电容，所述集成电源芯片通过所述第一穿心电容连接入所述供电电源，转换各种所需要使用的电源，所述集成电源芯片通过所述第二穿心电容输出，有效控制电源输出的纹波及干扰，并且采用集成芯片可以有效节约体积，控制电源功耗。

进一步地，所述带通滤波器采用大功率高Q高频电容及电感磁环，可以保证信号不会因为经过滤波器产生寄生恶化，保证接收输入信号为短波1.5-30MHz的信号。

进一步地，所述功率放大器采用砷化镓功率管，可以在满足高线性的基础上保证低噪声系数。

进一步地，所述放大器模块还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路与所述砷化镓功率管的栅极连接，由于砷化镓功率管为负压工作功率管，其性能指标随温度变化会很明显，所以在其栅极使用温度补偿电路，所述温度补偿电路用于保证栅极电压在温度变化的情况下保证一定的恒定输出，使功率管能工作在最佳使用状态。

进一步地，砷化镓功率管的静态工作点直接影响其噪声系数和增益输出，所以砷化镓功率管的栅极设置有可调节电压器件，所述可调节电压器件用于调试栅极电压，方便工作点的调试。

进一步地，所述砷化镓功率管的输出端还设置有调试电容和大功率的变压器磁环，保证1dB压缩点，不让功放在大功率的状态下饱和压缩无法输出；输入部分可以使用LC匹配形式进行输入阻抗匹配，保证输入电路的驻波及频率选择；最大程度的保证输入输出阻抗的50欧姆。

本实用新型具有以下优点：

高线性低噪声短波多路功分器采用模块化设计，内部带有输入限幅器，滤波器，电源管理，放大器，功分器，其结构紧凑，容易调试，噪声小，功耗小，多路输出可以调节，自带备份放大电路，状态告警电路。能有效地满足短波接收系统的要求。使用本方案的短波接收前端，通过多路功分器输出后，可以有效的对多路信号通道进行监测。通过采用砷化镓的芯片进行低噪声放大设计，使放大器在具有高线性的同时保证了低噪声的前端放大。输入信号通过前端滤波器进行选频处理，然后进行放大器进行高线性，低噪声放大，放大后的信号通过功分单元，平均的功分输出到后端设备，供其进行信号分析处理。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

实施例1：

如图1所示，一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，包括选频模块、放大器模块、功分器模块和供电模块；

所述选频模块包括限幅电路和带通滤波器，所述限幅电路与所述带通滤波器连接，所述限幅电路用于保证在大信号输入状态下设备不会损坏，所述带通滤波器用于选择接收的输入信号频率；

所述放大器模块包括传输线变压器和功率放大器，所述传输线变压器与所述功率放大器连接，所述传输线变压器用于在匹配功率管时进行阻抗变换，所述功率放大器用于功率放大；

所述供电模块包括供电电源、供电管理模块和电压电流检测电路，所述供电电源与供电管理模块连接，所述供电电源通过所述供电管理模块给设备供电，所述电压电流检测电路与所述功率放大器连接，所述电压电流检测电路用于实时检测所述功率放大器的工作状态并及时进行状态上报；

所述功分器模块为功率分配器，所述功率放大器通过所述传输线变压器与所述功率分配器连接，所述带通滤波器与所述功率放大器连接。

进一步地，所述供电电源包括蓄电池和充电电池中的一种或多种，为设备提供电能。

进一步地，所述供电电源的供电电压为12V，可以保证用电安全，设备运行顺利。

进一步地，所述供电管理模块包括集成电源芯片、第一穿心电容和第二穿心电容，所述集成电源芯片通过所述第一穿心电容连接入所述供电电源，转换各种所需要使用的电源，所述集成电源芯片通过所述第二穿心电容输出，有效控制电源输出的纹波及干扰，并且采用集成芯片可以有效节约体积，控制电源功耗。

进一步地，所述带通滤波器采用大功率高Q高频电容及电感磁环，可以保证信号不会因为经过滤波器产生寄生恶化，保证接收输入信号为短波1.5-30MHz的信号。

进一步地，所述功率放大器采用砷化镓功率管，可以在满足高线性的基础上保证低噪声系数。

进一步地，所述放大器模块还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路与所述砷化镓功率管的栅极连接，由于砷化镓功率管为负压工作功率管，其性能指标随温度变化会很明显，所以在其栅极使用温度补偿电路，所述温度补偿电路用于保证栅极电压在温度变化的情况下保证一定的恒定输出，使功率管能工作在最佳使用状态。

进一步地，砷化镓功率管的静态工作点直接影响其噪声系数和增益输出，所以砷化镓功率管的栅极设置有可调节电压器件，所述可调节电压器件用于调试栅极电压，方便工作点的调试。

进一步地，所述砷化镓功率管的输出端还设置有调试电容和大功率的变压器磁环，保证1dB压缩点，不让功放在大功率的状态下饱和压缩无法输出；输入部分可以使用LC匹配形式进行输入阻抗匹配，保证输入电路的驻波及频率选择；最大程度的保证输入输出阻抗的50欧姆。

实施例2：

如图1所示，一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，包括选频模块、放大器模块、功分器模块和供电模块；

所述选频模块包括限幅电路和带通滤波器，所述限幅电路与所述带通滤波器连接，所述限幅电路用于保证在大信号输入状态下设备不会损坏，所述带通滤波器用于选择接收的输入信号频率；

所述放大器模块包括传输线变压器和功率放大器，所述传输线变压器与所述功率放大器连接，所述传输线变压器用于在匹配功率管时进行阻抗变换，所述功率放大器用于功率放大；

所述供电模块包括供电电源、供电管理模块和电压电流检测电路，所述供电电源与供电管理模块连接，所述供电电源通过所述供电管理模块给设备供电，所述电压电流检测电路与所述功率放大器连接，所述电压电流检测电路用于实时检测所述功率放大器的工作状态并及时进行状态上报；

所述功分器模块为功率分配器，所述功率放大器通过所述传输线变压器与所述功率分配器连接，所述带通滤波器与所述功率放大器连接。

进一步地，所述供电电源包括蓄电池和充电电池中的一种或多种。

进一步地，所述供电电源的供电电压为12V。

进一步地，所述供电管理模块包括集成电源芯片、第一穿心电容和第二穿心电容，所述集成电源芯片通过所述第一穿心电容连接入所述供电电源，所述集成电源芯片通过所述第二穿心电容输出。

进一步地，所述带通滤波器采用大功率高Q高频电容及电感磁环。

进一步地，所述功率放大器采用砷化镓功率管。

进一步地，所述放大器模块还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路与所述砷化镓功率管的栅极连接，所述温度补偿电路用于保证栅极电压在温度变化的情况下保证一定的恒定输出。

进一步地，所述砷化镓功率管的栅极设置有可调节电压器件，所述可调节电压器件用于调试栅极电压。

进一步地，所述砷化镓功率管的输出端还设置有调试电容和大功率的变压器磁环。

其中运行调试数据为：输入信号频率为1.5-30MHz，输出路径为96路，输出增益为5dBm（0dBm输入时，结合功分器后端口输出），噪声系数小于3dB，三阶互调优于30 dB，功耗小于60W（测试最大输入1dB压缩点时，基本正常工作状态时为小于12W），工作温度范围在-10°C〜+60°C之间。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：包括选频模块、放大器模块、功分器模块和供电模块；

所述选频模块包括限幅电路和带通滤波器，所述限幅电路与所述带通滤波器连接，所述限幅电路用于保证在大信号输入状态下设备不会损坏，所述带通滤波器用于选择接收的输入信号频率；

所述放大器模块包括传输线变压器和功率放大器，所述传输线变压器与所述功率放大器连接，所述传输线变压器用于在匹配功率管时进行阻抗变换，所述功率放大器用于功率放大；

所述供电模块包括供电电源、供电管理模块和电压电流检测电路，所述供电电源与供电管理模块连接，所述供电电源通过所述供电管理模块给设备供电，所述电压电流检测电路与所述功率放大器连接，所述电压电流检测电路用于实时检测所述功率放大器的工作状态并及时进行状态上报；

所述功分器模块为功率分配器，所述功率放大器通过所述传输线变压器与所述功率分配器连接，所述带通滤波器与所述功率放大器连接。

2.根据权利要求1所述的一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：所述供电电源包括蓄电池和充电电池中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：所述供电电源的供电电压为12V。

4.根据权利要求1所述的一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：所述供电管理模块包括集成电源芯片、第一穿心电容和第二穿心电容，所述集成电源芯片通过所述第一穿心电容连接入所述供电电源，所述集成电源芯片通过所述第二穿心电容输出。

5.根据权利要求1所述的一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：所述带通滤波器采用大功率高Q高频电容及电感磁环。

6.根据权利要求1所述的一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：所述功率放大器采用砷化镓功率管。

7.根据权利要求6所述的一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：所述放大器模块还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路与所述砷化镓功率管的栅极连接，所述温度补偿电路用于保证栅极电压在温度变化的情况下保证一定的恒定输出。

8.根据权利要求7所述的一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：所述砷化镓功率管的栅极设置有可调节电压器件，所述可调节电压器件用于调试栅极电压。

9.根据权利要求8所述的一种高线性低噪声短波全频段监测阵列接收前端，其特征在于：所述砷化镓功率管的输出端还设置有调试电容和大功率的变压器磁环。