CN209897046U - 一种小型相控阵数字射频分系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，包括多路TR收发模块、综合处理模块、数字处理模块、波分模块、电源模块，所述综合处理模块包括16路调制器，完成数字信号到射频信号的调制；还包括校准通道，所述校准通道产生的校准信号通过天线耦合进入到各TR接收通道，TR接收通道收到的中频信号通过射频电缆送数字处理模块，在数字处理模块上进行宽带采样，将模拟信号转化为数字信号后，通过光纤送到主机，主机通过下变频、滤波的处理，得到各通道的幅度、相位。本实用新型具有模块化程度高、一体化、发射功率大、信号传输距离远的优势，实现了识别系统的综合化、小型化、便携化，具有较好的实用性。
Description
技术领域
本实用新型属于电子通信的技术领域，具体涉及一种小型相控阵数字射频分系统。
背景技术
数字射频分系统在军亊上主要用于搜索和引导、跟踪测量和敌我识别；民用方面可用于机场和海港管理、无线电监测、气象预报等，其各类应用市场均快速发展。通过近年的几次战争可以看到，现代和未来的战争将倚重空中力量，并以远程高精度武器来拓展各种规模的空中打击力度，以掌握制空权和制信息权。因此，在未来的战争中，隐身、高空高速、低空低速等各种特性的目标将层出不穷，电磁干扰、电磁攻击武器将不断发展，作战地理也包括山区、城市、滨海等各种复杂地形。
为了应对未来战争更加复杂的目标环境、电磁环境和地形环境的挑战，识别系统必须不断推进体制创新和技术革新。而数字射频分系统采用宽中频采集及数字下变频处理方式，使产品具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等很多特点。而综合化、小型化、便携化的识别系统，在当今的识别系统中占有极其重要的位置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种小型相控阵数字射频分系统，实现了识别系统的综合化、小型化、便携化，具有较好的实用性。
本实用新型主要通过以下技术方案实现：一种小型相控阵数字射频分系统，包括多路TR收发模块、综合处理模块、数字处理模块、波分模块、电源模块，所述多路TR模块包括多个TR通道，每个TR通道完成射频信号的收发；所述数字处理模块用于完成接收信号的采样并整合采样数据；所述波分模块用于完成系统通信数据的整合和传输；所述综合处理模块包括16路调制器，完成数字信号到射频信号的调制；还包括校准通道，所述校准通道产生的校准信号通过天线耦合进入到各TR接收通道，TR接收通道收到的中频信号通过射频电缆送数字处理模块，在数字处理模块上进行宽带采样，将模拟信号转化为数字信号后，通过光纤送到主机，主机通过下变频、滤波的处理，得到各通道的幅度、相位。
综合处理模块完成整个系统的控制、本振及激励信号的产生，数字处理模块完成接收信号的采样并整合采样数据，电源模块完成各功能模块所需电源的转换，波分复用模块完成系统通信数据的整合和传输。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述多路TR收发模块发出射频信号，且通过天线耦合进入到校准通道，所述校准通道采样中频信号，将模拟信号转化为数字信号，并通过光纤送至主机，主机经下变频、滤波处理后，得到每个发射通道的幅度和相位信息。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述综合处理模块包括FPGA，所述FPGA产生IQ基带调制信号，并通过DA转换为模拟基带IQ调制信号，然后与本振进行混频，将零中频基带信号调制到射频，然后发送到各TR收发模块，功率放大后经收发开关输出到天线。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述TR收发模块的接收通道中的信号依次经过滤波器、限幅器进入低噪声放大器、滤波器，然后与接收本振混频后，再经滤波器得到接收中频信号；将接收中频信号发送到数字处理模块，并通过AD采样转换为数字信号，然后通过光纤送给主机。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述综合处理模块还包括光模块，所述FPGA通过GTX接口连接光模块；所述综合处理模块通过光纤与外部的信号处理分系统连接。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述TR通道通过环形器连接天线。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述多路TR接收模块设置有8个TR收发模块，所述数字射频分系统的射频接口设置有16个TR天线接口、1个全向天线接口、1个校准接口。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述数字处理模块完成每个模块8个通道的接收宽带中频信号的采样，采样频率为400MHz，并将采样的数据整合后通过光纤传输。
本实用新型的有益效果：
（1）本实用新型具有模块化程度高、一体化、发射功率大、信号传输距离远的优势，实现了识别系统的综合化、小型化、便携化，具有较好的实用性。
（2）本实用新型主要功能为接收和发射射频信号，对信号进行调制解调，与主机通过光纤通信交换数据，从而达到无线电目标识别等能力。本实用新型具有电路集成化程度高、体积小、结构紧凑、可靠性高的特点。可以应用于搜索和引导、敌我识别、无线电监测等方面，具有较好的实用性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为发射工作模式的原理框图；
图3为接收工作模式的原理框图；
图4为接收校准的流程图；
图5为发射校准的流程图。
具体实施方式
实施例1：
一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，如图1所示，包括多路TR收发模块、综合处理模块、数字处理模块、波分模块、电源模块，所述多路TR模块包括多个TR通道，每个TR通道完成射频信号的收发；所述数字处理模块用于完成接收信号的采样并整合采样数据；所述波分模块用于完成系统通信数据的整合和传输；所述综合处理模块包括16路调制器，完成数字信号到射频信号的调制；还包括校准通道，如图4所示，所述校准通道产生的校准信号通过天线耦合进入到各TR接收通道，TR接收通道收到的中频信号通过射频电缆送数字处理模块，在数字处理模块上进行宽带采样，将模拟信号转化为数字信号后，通过光纤送到主机，主机通过下变频、滤波的处理，得到各通道的幅度、相位。
每个TR接收和发射可单独控制，配合校准通道和数字采样得出各个通道的幅度和相位的基本信息，再根据通道的误差可进行加权和校准，根据发射校准模式和接收校准模式可分别进行发射校准和接收校准。
首先主机向综合处理模块发出校准指令，综合处理模块控制各TR收发模块进入接收模式，并控制校准通道产生一个校准信号，校准通道产生的校准信号通过天线耦合进入到各TR接收通道，TR接收通道收到的中频信号通过射频电缆送数字处理模块，在数字处理模块上进行宽带采样，将模拟信号转化为数字信号后，通过光纤送到主机，主机通过下变频、滤波等处理，得到各通道的幅度、相位；由于校准通道产生的幅度和相位是恒定值，故根据16个通道的幅度和相位信息即可计算出需要的校准值。
本实用新型具有模块化程度高、一体化、发射功率大、信号传输距离远的优势，实现了识别系统的综合化、小型化、便携化，具有较好的实用性。本实用新型主要功能为接收和发射射频信号，对信号进行调制解调，与主机通过光纤通信交换数据，从而达到无线电目标识别等能力。本实用新型具有电路集成化程度高、体积小、结构紧凑、可靠性高的特点。可以应用于搜索和引导、敌我识别、无线电监测等方面，具有较好的实用性。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图5所示，所述多路TR收发模块发出射频信号，且通过天线耦合进入到校准通道，所述校准通道采样中频信号，将模拟信号转化为数字信号，并通过光纤送至主机，主机经下变频、滤波处理后，得到每个发射通道的幅度和相位信息。
发射通道校准：首先由主机向综合处理模块发出校准指令，综合处理模块控制TR收发模块1的一个通道发出一个射频信号，通过天线耦合进入到校准通道，校准通道采样中频信号，将模拟信号转化为数字信号，并通过光纤送至主机，主机经下变频、滤波处理后，得到每个发射通道的幅度和相位信息；依次可分别得出2～16通道发射的幅相信息，再根据16个通道的幅度和相位信息即可计算出需要的校准值。
本实用新型主要功能为接收和发射射频信号，对信号进行调制解调，与主机通过光纤通信交换数据，从而达到无线电目标识别等能力。本实用新型具有电路集成化程度高、体积小、结构紧凑、可靠性高的特点。可以应用于搜索和引导、敌我识别、无线电监测等方面，具有较好的实用性。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，如图2所示，所述综合处理模块包括FPGA，所述FPGA产生IQ基带调制信号，并通过DA转换为模拟基带IQ调制信号，然后与本振进行混频，将零中频基带信号调制到射频，然后发送到各TR收发模块，功率放大后经收发开关输出到天线。
如图3所示，所述TR收发模块的接收通道中的信号依次经过滤波器、限幅器进入低噪声放大器、滤波器，然后与接收本振混频后，再经滤波器得到接收中频信号；将接收中频信号发送到数字处理模块，并通过AD采样转换为数字信号，然后通过光纤送给主机。
所述综合处理模块还包括光模块，所述FPGA通过GTX接口连接光模块；所述综合处理模块通过光纤与外部的信号处理分系统连接。所述TR通道通过环形器连接天线。
本实用新型主要功能为接收和发射射频信号，对信号进行调制解调，与主机通过光纤通信交换数据，从而达到无线电目标识别等能力。本实用新型具有电路集成化程度高、体积小、结构紧凑、可靠性高的特点。可以应用于搜索和引导、敌我识别、无线电监测等方面，具有较好的实用性。
本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，所述多路TR接收模块设置有8个TR收发模块，所述数字射频分系统的射频接口设置有16个TR天线接口、1个全向天线接口、1个校准接口。所述数字处理模块完成每个模块8个通道的接收宽带中频信号的采样，采样频率为400MHz，并将采样的数据整合后通过光纤传输。
本实用新型主要功能为接收和发射射频信号，对信号进行调制解调，与主机通过光纤通信交换数据，从而达到无线电目标识别等能力。本实用新型具有电路集成化程度高、体积小、结构紧凑、可靠性高的特点。可以应用于搜索和引导、敌我识别、无线电监测等方面，具有较好的实用性。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例5：
一种小型相控阵数字射频分系统，如图1-5所示，数字射频分系统有8个相同的TR收发模块（TR收发模块1～TR收发模块8）。收发分时工作，有4种工作模式：发射工作模式、接收工作模式、校准模式和待机模式。
发射工作模式：如图2所示，当TR收发模块为高电平时，进入发射工作模式。在发射工作模式，综合处理模块控制TR收发模块功放的TR、AM到发射模式，同时，通过波束形成的计算对每路的TR进行幅度和相位的加权，之后，综合处理板产生IQ基带调制信号（ASK、BPSK、MSK），IQ基带调制信号的转换速率为150Msps，IQ数据位宽为14bit，通过DA转换为模拟基带IQ调制信号后与本振进行混频，将零中频基带信号调制到射频，然后送到各TR收发模块，功率放大后经收发开关输出到天线。
接收工作模式：如图3所示，当TR为低电平时，进入接收工作模式，来自天线端口信号进入TR收发模块，在TR收到模块中经过滤波器、限幅器进入低噪声放大器、滤波器然后与接收本振混频后，再经滤波器得到接收中频信号。收中频信号送到数字处理模块通过AD采样转换为数字信号后通过光纤送给主机。
校准模式：
a)接收校准模式
如图4所示，每个TR接收和发射可单独控制，配合校准通道和数字采样得出各个通道的幅度和相位的基本信息，再根据通道的误差可进行加权和校准，根据发射校准模式和接收校准模式可分别进行发射校准和接收校准。
首先主机向综合处理模块发出校准指令，综合处理模块控制各TR收发模块进入接收模式，并控制校准通道产生一个校准信号，校准通道产生的校准信号通过天线耦合进入到各TR接收通道，TR接收通道收到的中频信号通过射频电缆送数字处理模块，在数字处理模块上进行宽带采样，将模拟信号转化为数字信号后，通过光纤送到主机，主机通过下变频、滤波等处理，得到各通道的幅度、相位；由于校准通道产生的幅度和相位是恒定值，故根据16个通道的幅度和相位信息即可计算出需要的校准值。
b)发射校准模式
如图5所示，发射通道校准：首先由主机向综合处理模块发出校准指令，综合处理模块控制TR收发模块1的一个通道发出一个射频信号，通过天线耦合进入到校准通道，校准通道采样中频信号，将模拟信号转化为数字信号，并通过光纤送至主机，主机经下变频、滤波处理后，得到每个发射通道的幅度和相位信息；依次可分别得出2～16通道发射的幅相信息，再根据16个通道的幅度和相位信息即可计算出需要的校准值。
c)校准数据的使用
在校准完成后，校准数据将存放在主机。对接收校准数据，主机根据校准值，在每次接收到中频信号后，对基带信号作相应幅度、相位补偿；对发射校准数据，需要在每次上电时，将数据传输给数字射频前端分机，以便在每次发射时，射频前端分机对每个发射通道作相应幅度、相位补偿。
待机模式：当收到待机模式命令后射频前端可进入待机模式，数字板上仅通讯部分电路工作，TR通道、AD、DA均可关闭，节省大部分功耗。
本实用新型具有模块化程度高、一体化、发射功率大、信号传输距离远的优势，实现了识别系统的综合化、小型化、便携化，具有较好的实用性。本实用新型主要功能为接收和发射射频信号，对信号进行调制解调，与主机通过光纤通信交换数据，从而达到无线电目标识别等能力。本实用新型具有电路集成化程度高、体积小、结构紧凑、可靠性高的特点。可以应用于搜索和引导、敌我识别、无线电监测等方面，具有较好的实用性。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，包括多路TR收发模块、综合处理模块、数字处理模块、波分模块、电源模块，所述多路TR模块包括多个TR通道，每个TR通道完成射频信号的收发；所述数字处理模块用于完成接收信号的采样并整合采样数据；所述波分模块用于完成系统通信数据的整合和传输；所述综合处理模块包括16路调制器，完成数字信号到射频信号的调制；还包括校准通道，所述校准通道产生的校准信号通过天线耦合进入到各TR接收通道，TR接收通道收到的中频信号通过射频电缆送数字处理模块，在数字处理模块上进行宽带采样，将模拟信号转化为数字信号后，通过光纤送到主机，主机通过下变频、滤波的处理，得到各通道的幅度、相位。
2.根据权利要求1所述的一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，所述多路TR收发模块发出射频信号，且通过天线耦合进入到校准通道，所述校准通道采样中频信号，将模拟信号转化为数字信号，并通过光纤送至主机，主机经下变频、滤波处理后，得到每个发射通道的幅度和相位信息。
3.根据权利要求2所述的一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，所述综合处理模块包括FPGA，所述FPGA产生IQ基带调制信号，并通过DA转换为模拟基带IQ调制信号，然后与本振进行混频，将零中频基带信号调制到射频，然后发送到各TR收发模块，功率放大后经收发开关输出到天线。
4.根据权利要求3所述的一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，所述TR收发模块的接收通道中的信号依次经过滤波器、限幅器进入低噪声放大器、滤波器，然后与接收本振混频后，再经滤波器得到接收中频信号；将接收中频信号发送到数字处理模块，并通过AD采样转换为数字信号，然后通过光纤送给主机。
5.根据权利要求3或4所述的一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，所述综合处理模块还包括光模块，所述FPGA通过GTX接口连接光模块；所述综合处理模块通过光纤与外部的信号处理分系统连接。
6.根据权利要求1所述的一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，所述TR通道通过环形器连接天线。
7.根据权利要求1所述的一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，所述多路TR接收模块设置有8个TR收发模块，所述数字射频分系统的射频接口设置有16个TR天线接口、1个全向天线接口、1个校准接口。
8.根据权利要求7所述的一种小型相控阵数字射频分系统，其特征在于，所述数字处理模块完成每个模块8个通道的接收宽带中频信号的采样，采样频率为400MHz，并将采样的数据整合后通过光纤传输。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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