CN215222166U - 接收前端模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了接收前端模块，该接收模块包括：用于对接收的信号进行调整处理的前端处理电路，所述前端处理电路完成信号的接收至信号的分支传输，进一步将单通道传输信号分支为三路；用于对调整处理的信号进行控制通路的开关矩阵电路，所述开关矩阵电路完成对分支路径进行融合通断调整控制；用于控制开关选通路径的控制电路；所述控制电路发送控制指令，控制开关的选通，使得通道1～通道3各自选择需要输出的接收频段信号，本实用新型利用树型拓扑机构建立目标函数，扩展数据信号输出，延伸分支和子分支路径，进而隔离分支和子分支故障路径；再通过增益调整输入和输出增益函数。

Description

接收前端模块

技术领域

本实用新型涉及电路装置技术领域，尤其是接收前端模块。

背景技术

现代电子战的电磁环境越来越复杂，对雷达接收机的性能提出更严格的要求，需要具备大带宽、大动态范围、高灵密度、多信号处理能力等特性，同时雷达接收机往往需要多个接收通道来完成和路、方位、俯仰等多个信号的接收，消除干扰信号。

雷达接收机的关键部件是接收前端，接收前端的工作带宽、噪声系数、增益平坦度等性能决定雷达接收机的性能，受限目前宽带器件水平，接收前端工作带宽为宽带时，噪声系数和增益平坦度等指标较差；同时雷达接收机的通道越来多越多，接收前端模块也相应增多，给雷达接收机的体积和功耗带来巨大的挑战。

为了提高宽带接收前端性能，目前很多方案将接收带宽划分多个频段，进行前端信号处理，但在需要多通道接收的情形下，接收前端模块的体积和功耗变得难以控制，无法实现接收前端模块的集成化。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型旨在提供一种接收前端模块，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：提出一种接收前端模块，该模块包括前端处理电路、开关矩阵电路、以及控制电路。

前端处理电路用于对接收的信号进行调整处理；开关矩阵电路用于对调整处理的信号进行控制通路；控制电路用于控制开关选通路径。

在第一方面的一些实施例中，前端处理电路包括第一滤波器，与所述第一滤波器电性连接的限幅器，与所述限幅器电性连接的第一放大器，与所述第一放大器电性连接的数控衰减器，与所述数控衰减器电性连接的第一衰减器，与所述第一衰减器电性连接的第二放大器，与所述第二放大器电性连接的第二衰减器，与所述第二衰减器电性连接的第一均衡器，与所述第一均衡器电性连接的温补衰减器，与所述温补衰减器电性连接的第三放大器，与所述第三放大器电性连接的第二滤波器，与所述第二滤波器电性连接的功分器。其中第一滤波和第二滤波器对电源线频率的频点进行滤除，得到一个频率的电源信号；限幅器把输出信号幅度限定在规定的范围内；第一放大器、第二放大器和第三放大器将高频已调波信号进行功率放大，满足功率传输的要求；数控衰减器调节控制电路中信号的衰减量；第一衰减器、第二衰减器调整电路中信号的大小；第一均衡器调节传输频率成分电信号放大量；功分器将一路输入信号能量分成多路输出。

在第一方面的一些实施例中，开关矩阵电路包括单刀单掷开关，与所述单刀单掷开关电性连接的第二均衡器，与相邻至少三个第二均衡器电性连接的单刀三掷开关，与相邻至少两个单刀三掷开关电性连接的单刀双掷开关，与所述单刀双掷开关电性连接的第四放大器。其中单刀单掷开关对单通道信号传输路径进行单路控制；第二均衡器与第一均衡器处理方式相同，调节传输频率成分电信号放大量；单刀三掷开关对单通道信号传输路径进行三路切换控制；单刀双掷开关对单通道信号传输路径进行两路切换控制；第四放大器与第一放大器、第二放大器和第三放大器处理方式相同，均将高频已调波信号进行功率放大。

在第一方面的一些实施例中，控制电路发送控制指令，控制开关的选通，使得通道1～通道3各自选择需要输出的接收频段信号。

在第一方面的一些实施例中，第一滤波限幅器、所述第一放大器、所述数控衰减器、所述第一衰减器、所述第二放大器、所述第二衰减器、所述第一均衡器、所述温补衰减器、所述第三放大器、所述第二滤波器和所述功分器组成六组频段传输通道，分别对应不同频段信息；第一滤波限幅器、第一放大器、数控衰减器、第一衰减器、第二放大器、第二衰减器、第一均衡器、温补衰减器、第三放大器、第二滤波器和功分器依次电联接。

在第一方面的一些实施例中，单刀单掷开关和所述第二均衡器组成十八组开关控制路径、单刀三掷开关组成六组开关控制路径；单刀双掷开关组成三组开关控制路径、所述第四放大器组成三组信号放大路径；每个单刀三掷开关与三组单刀单掷开关和第二均衡器连接，所述单刀单掷开关通过第二均衡器与单刀三掷开关连接；所述单刀双掷开关于两组单刀三掷开关连接；所述第四放大器与单刀双掷开关连接，完成对接收信号的放大输出；六组单刀三掷开关、六组第二均衡器、两组单刀三掷开关、一组单刀双掷开关和一组第四放大器组成第一开关矩阵电路，进而根据第一矩阵部分得出第二矩阵部分和第三矩阵部分；所述第一矩阵部分分别与六组频段传输通道进行连接；所述二矩阵部分和第三矩阵部分与第一矩阵部分连接方式相同。

有益效果：本实用新型提供了一种小型化、多通道、低噪声系数、高增益的接收前端模块，将多频段划分与开关矩阵电路相结合，具有宽频带、多通道、低噪声系数，增益平坦，高通道隔离度且具有体积小、重量轻的优点；在将前端处理电路和开关矩阵电路通过芯片混合集成技术，集成在22mm×150mm×212mm的盒体内，总重量约为1.8kg，减少了2路前端信号处理电路的数量，实现了三通道输出；利用树型拓扑机构建立目标函数，扩展数据信号输出，延伸分支和子分支路径，隔离分支和子分支故障路径；再通过增益调整输入和输出增益函数。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

申请人认为，为了提高宽带接收前端性能，目前很多方案将接收带宽划分多个频段，进行前端信号处理，但在需要多通道接收的情形下，接收前端模块的体积和功耗变得难以控制，无法实现接收前端模块的小型化、集成化。

为此，申请人提出一种接收前端模块，将多频段划分与开关矩阵电路相结合，具有宽频带、多通道、低噪声系数，增益平坦，高通道隔离度且具有体积小、重量轻的优点。

前端模块系统包括前端处理电路、开关矩阵电路、控制电路三部分。前端处理电路用于对接收的信号进行调整处理；开关矩阵电路用于对调整处理的信号进行控制通路；控制电路用于控制开关选通路径。

前端处理电路包括第一滤波、限幅器、第一放大器、数控衰减器、第一衰减器、第二放大器、第二衰减器、第一均衡器、温补衰减器、第三放大器、第二滤波器、功分器，其中所述第一滤波和第二滤波器对电源线频率的频点进行滤除，得到一个频率的电源信号；所述限幅器把输出信号幅度限定在规定的范围内；所述第一放大器、第二放大器和第三放大器将高频已调波信号进行功率放大，满足功率传输的要求；所述数控衰减器调节控制电路中信号的衰减量；所述第一衰减器、第二衰减器调整电路中信号的大小；所述第一均衡器调节传输频率成分电信号放大量；所述功分器将一路输入信号能量分成多路输出。

开关矩阵电路包括单刀单掷开关、第二均衡器、单刀三掷开关、单刀双掷开关、第四放大器，其中所述单刀单掷开关对单通道信号传输路径进行单路控制；所述第二均衡器与第一均衡器处理方式相同，调节传输频率成分电信号放大量；所述单刀三掷开关对单通道信号传输路径进行三路切换控制；所述单刀双掷开关对单通道信号传输路径进行两路切换控制；所述第四放大器与第一放大器、第二放大器和第三放大器处理方式相同，均将高频已调波信号进行功率放大。

控制电路发送控制指令，控制开关的选通，使得通道1～通道3各自选择需要输出的接收频段信号。

第一滤波限幅器、所述第一放大器、所述数控衰减器、所述第一衰减器、所述第二放大器、所述第二衰减器、所述第一均衡器、所述温补衰减器、所述第三放大器、所述第二滤波器和所述功分器组成六组频段传输通道，分别对应不同频段信息；所述第一滤波限幅器、所述第一放大器、所述数控衰减器、所述第一衰减器、所述第二放大器、所述第二衰减器、所述第一均衡器、所述温补衰减器、所述第三放大器、所述第二滤波器和所述功分器依次电联接。

上述系统的工作过程如下：

步骤1、针对前端处理电路和开关矩阵电路，利用树型拓扑机构建立目标函数；表达方式如下：

式中，N表示树型拓扑式信号网络的级数；

表示第k级的节点数量；

表示第k级的第j节点与第k-1级的第i节点之间的连接关系；

表示第k级的第j节点与第k-1级的第i节点之间的距离函数；

的取值受节点连接与否控制，当第k级的第j节点与第k-1级的第i节点之间存在连接，则

取值为1，当第k级的第j节点与第k-1级的第i节点之间未连接，则

取值为0；

步骤2、对于多变量分散控制回路系统，建立增益矩阵，进而提供系统不同控制回路之间交互影响定量信息，通过考察各输入对输出变量的影响程度，选取控制变量与被控量之间的最佳搭配；根据增益方法，得出如下方式：

式中，

表示增益函数；

表示总控制路径；

表示

；

表示输入、

表示输出。

所述增益接收前端模块的具体步骤如下：

步骤1、接收信号进入第一滤波器、限幅器和第一放大器经过数控衰减器；

步骤2、数控衰减器受控制电路指令提供0～30dB衰减，衰减步进为5dB；

步骤3、信号继续经过第一衰减器、第二放大器、第二衰减器、第一均衡器，第一均衡器对信号高低频段幅度差进行均衡调，调整增益平坦度；

步骤4、信号继续经过温补衰减器，使得前端的温度性能一致；

步骤5、信号继续经过第三放大器、第二滤波器进入功分器，将信号功分三路，分别进入3个通道；

步骤6、信号经过单刀单掷开关，提高通道隔离度，继续进入第二均衡器，进入单刀三掷开关，再进入单刀双掷开关；

步骤7、单刀单掷开关、单刀三掷开关、单刀双掷开关联动，选择6个频段中的1路信号进入第四放大器；

步骤8、控制电路发送控制指令，控制开关的选通，使得通道1～通道3各自选择需要输出的接收频段信号。

总之，本实用新型具有以下优点：0.3GHz～18GHz频率范围内的接收信号噪声系数≤6dB；0.3GHz～18GHz频率范围内的接收信号增益35±3dB；0.3GHz～18GHz频率范围内的接收信号增益可以进行35dB、30dB、25dB、20dB、15dB、10dB、5dB动态调整；通道间隔离度≥60dB。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (6)

1.接收前端模块，其特征在于，包括：

前端处理电路，用于对接收的信号进行调整处理；

开关矩阵电路，用于控制由所述前端处理电路调整处理的信号通路；

控制电路，用于控制开关选通路径；

输出通道，为多个，将经由所述开关矩阵电路后的信号分为多个通道输出。

2.根据权利要求1所述的接收前端模块，其特征在于，所述前端处理电路以预定频段分为多组，每组至少包括：

第一滤波器，用于对电源线频率的频点进行滤除，得到一个频率的电源信号；

限幅器，与所述第一滤波器电性连接，用于把输出信号幅度限定在规定的范围内；

第一放大器，与所述限幅器电性连接，接收由所述限幅器传出的信号，并传入下一级；

数控衰减器，与所述第一放大器电性连接，接收来自于所述第一放大器传出的信号，用于调节控制电路中信号的衰减量；

第一衰减器，与所述数控衰减器电性连接，接收来自所述数控衰减器传出的信号，并传入下一级；

第二放大器，与所述第一衰减器电性连接，接收来自所述第一衰减器传出的信号，并传入下一级；

第二衰减器，与所述第二放大器电性连接，接收来自所述第二放大器传出的信号，并传入下一级；

第一均衡器，与所述第二衰减器电性连接，用于调节传输频率成分电信号放大量；

温补衰减器，与所述第一均衡器电性连接，用于控制前端处理电路的温度性能一致；

第三放大器，与所述温补衰减器电性连接，接收来自所述温补衰减器传出的信号，并传入下一级；

第二滤波器，与所述第三放大器电性连接，接收来自所述第三放大器传出的信号，并传入下一级；

功分器，与所述第二滤波器电性连接，用于将一路输入信号能量分成多路输出。

3.根据权利要求1所述的接收前端模块，其特征在于，所述开关矩阵电路包括：

单刀单掷开关，接收来自所述前端处理电路输出的电信号，用于对单通道信号传输路径进行单路控制；

第二均衡器，与所述单刀单掷开关电性连接，用于调节传输频率成分电信号放大量；

单刀三掷开关，与相邻至少三个第二均衡器电性连接，对单通道信号传输路径进行三路切换控制；

单刀双掷开关，与相邻至少两个单刀三掷开关电性连接，对单通道信号传输路径进行两路切换控制；

第四放大器，与所述单刀双掷开关电性连接，将高频已调波信号进行功率放大，最终由输出通道输出信号。

4.根据权利要求1所述的接收前端模块，其特征在于，所述控制电路发送控制指令，控制开关的选通，使得通道1～通道3各自选择需要输出的接收频段信号。

5.根据权利要求3所述的接收前端模块，其特征在于，所述单刀单掷开关和所述第二均衡器组成十八组开关控制路径、所述单刀三掷开关组成六组开关控制路径；

所述单刀双掷开关组成三组开关控制路径、所述第四放大器组成三组信号放大路径；每个单刀三掷开关与三组单刀单掷开关和第二均衡器连接，所述单刀单掷开关通过第二均衡器与单刀三掷开关连接。

6.根据权利要求5所述的接收前端模块，其特征在于，所述单刀双掷开关与两组单刀三掷开关连接；所述第四放大器与单刀双掷开关连接，完成对接收信号的放大输出；

六组单刀三掷开关、六组第二均衡器、两组单刀三掷开关、一组单刀双掷开关和一组第四放大器组成第一开关矩阵电路，进而根据第一矩阵部分得出第二矩阵部分和第三矩阵部分；

所述第一矩阵部分分别与六组频段传输通道进行连接；所述二矩阵部分和第三矩阵部分与第一矩阵部分连接方式相同。

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