CN219302653U - 一种射频信号调理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种射频信号调理装置，包括射频通道单元、幅度控制单元和电源模块单元；所述射频通道单元包括耦合器、衰减器和放大器；所述幅度控制单元包括功率检波器、脉冲整形放大电路、ADC电路和FPGA控制电路；所述电源模块单元与所述幅度控制单元连接并为所述幅度控制单元供电；本实用新型采用模块化集成化设计，动态范围大、可靠性高、性能稳定，功率控制指标精度高，实现了设备的集成化和小型化。同时，本实用新型对组件的电气性能设计，电源设计以及结构设计同时兼顾了器件的成本。经过试验验证，本实用新型所提供的射频信号调理装置，不仅能输出同步脉冲调制信号，而且能满足对特定波段射频信号功率的稳幅输出需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线电电子学技术领域，特别涉及一种射频信号调理装置。
背景技术
在相控阵雷达的各个通道发射信号时，由于各个通道的增益有所差异，相控阵雷达辐射信号的辐射功率是不稳定的，通常存在着几个分贝的功率波动。在频谱分析仪上观测载频信号功率时，信号峰值的功率波动较大，无法正常锁定检测频点和时序起始。因此，需要研制一种射频信号调理器来实现信号幅度的稳幅，并且不影响其调制特性。射频信号调理器用于对某波段射频信号进行功率稳幅调节控制，将具有一定动态范围输入的射频信号稳定在一个固定功率值进行输出，实现信号幅度的稳幅，保证射频信号调理器输出的信号能够满足射频参数检测所需技术指标。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种射频信号调理装置，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：提供一种射频信号调理装置，包括射频通道单元、幅度控制单元和电源模块单元；
所述射频通道单元包括耦合器、衰减器和放大器；
所述幅度控制单元包括功率检波器、脉冲整形放大电路、ADC电路和FPGA控制电路；
所述电源模块单元与所述幅度控制单元连接并为所述幅度控制单元供电；
所述耦合器耦合输出一路射频信号到所述幅度控制单元，所述幅度控制单元通过功率检波器检出所述射频信号的脉冲包络，经过放大电路后分为两路信号：一路信号进行整形输出为脉冲同步信号，另外一路信号经过ADC电路进行高速采样后，进入所述FPGA控制电路完成算法处理后，由FPGA控制电路输出控制信号控制程控衰减器完成射频输入信号的功率幅度控制，最终实现射频信号的功率稳幅控制。
进一步的，所述衰减器选用压控衰减器，实现射频通道的功率控制。
进一步的，所述检波器的动态范围大于30dB。
进一步的，所述检波器选用对数检波器。
进一步的，所述电源模块单元采用交流220V供电，电源插座采用标准220V三相插座，功耗不大于50W。
进一步的，所述电源模块单元采用两级电源变换，第一级将交流220V转换为直流12V，第二级对每个器件采用线性稳压器件进行电源隔离。
本实用新型提供的射频信号调理装置采用模块化集成化设计，动态范围大、可靠性高、性能稳定，功率控制指标精度高，实现了设备的集成化和小型化。同时，本实用新型对组件的电气性能设计，电源设计以及结构设计同时兼顾了器件的成本。经过试验验证，本实用新型所提供的射频信号调理装置，不仅能输出同步脉冲调制信号，而且能满足对特定波段射频信号功率的稳幅输出需求。
附图说明
下面结合附图对实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型所提供的射频信号调理装置组成示意图；
图2是本实用新型所提供的射频信号调理装置工作原理图；
图3是本实用新型所提供的压控衰减器的线性度特性图；
图4是本实用新型所提供的对数检波器的检波特性曲线图；
图5是本实用新型所提供的ADC电路设计原理图；
图6是本实用新型所提供的链路增益计算示意图；
图7是本实用新型所提供的射频信号调理装置外形结构示意图；
图8是本实用新型所提供的射频信号调理装置实物图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的射频信号调理装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型的核心思想在于，本实用新型提供的射频信号调理装置采用模块化集成化设计，动态范围大、可靠性高、性能稳定，功率控制指标精度高，实现了设备的集成化和小型化。同时，本实用新型对组件的电气性能设计，电源设计以及结构设计同时兼顾了器件的成本。经过试验验证，本实用新型所提供的射频信号调理装置，不仅能输出同步脉冲调制信号，而且能满足对特定波段射频信号功率的稳幅输出需求。
实施例1
本实施例提出一种射频信号调理装置，调理装置主要分为射频通道单元、幅度控制单元和电源模块单元。射频通道单元主要由耦合器、程控衰减器和放大器组成，幅度控制单元由功率检波器、脉冲整形放大电路、ADC电路FPGA控制电路等部分组成，射频信号调理装置组成框图如图1所示。射频信号调理装置射频通道单元首先由一个功率耦合器耦合出一路射频信号用于提供给幅度控制单元，控制单元通过功率检波器检出耦合信号的脉冲包络，经过放大电路后分为两路信号，一路信号进行整形输出为脉冲同步信号，另外一路信号经过ADC电路进行高速采样后进入FPGA电路完成算法处理后，由FPGA输出控制信号控制程控衰减器完成射频输入信号的功率幅度控制，最终实现射频信号的功率稳幅控制，射频信号调理装置工作原理图如图2所示。
所述射频通道单元的耦合器的耦合度选择20dB。例如，当信号输入功率范围为-20dBm～+10dBm时，中心功率在-5dBm，经过20dB耦合，信号功率中心落在-25dBm，通过对数检波器输入功率与输出电压的关系可以得到，信号输出电压波动范围为0.65V-1.3V。通过合理设计脉冲整形运放电路的同相放大比例可以实现同步脉冲输出电压2V±0.5V的要求。所述射频通道单元的衰减器采用了压控衰减器实现射频通道的功率控制。压控衰减器的线性度决定了组件最终的衰减精度，本实用新型选择某公司的一款压控衰减器，该衰减器具有良好的线性动态，同时可以实现30dB衰减动态，输出功率准确度能达到±0.3dB。压控衰减器的线性度特性如图3所示，可以看出该器件在-5dB到-35dBm衰减动态具有良好的线性度。
所述控制单元主要包含检波器、脉冲整形放大电路、ADC电路和FPGA控制电路。检波器主要用于将变化的功率线性地转换为电压，从而保证功率调节的准确性。为了实现输出信号功率稳定，就必须对输出信号功率进行检测，然后与参考进行比较，通过比较的结果来修正输出信号的功率，因此检波器对于功率调节至关重要。对雷达辐射信号的检测有两种方式：一种是用二极管对信号功率进行检波；另一种是采用对数检波器检波，二极管做检波器的缺点是检波动态范围小、温度特性较差，用于功率较大的检波时，还需要针对该二极管的温度特性设计相应的温度补偿电路，电路设计很复杂。而对数检波器一般具有温度特性好，检波动态范围高，集成度高，电路设计简单等优点。为满足信号30dB的动态范围，检波器的动态范围必须大于30dB。因此选择对数检波器来实现对射频信号的检测。本实用新型所采用的某公司的对数检波器检波特性曲线如图4所示。按照调理器对射频输入信号调制脉冲宽度的处理范围要求，选择满足ADC/DAC带宽的器件，本实用新型ADC电路设计采用某公司的器件，本实用新型所提供的ADC电路设计原理图如图5所示。检波信号首先被AD芯片采样，然后送给FPGA进行处理，经过DA后输出。在衰减后采用3级放大器，通过核实链路中每个器件的插损和增益，并用压控衰减器进行功率调节，可将输出功率稳定在+5dBm，链路增益计算结果如图所示。
电源模块单元采用交流220V供电，电源插座采用标准220V三相插座，功耗不大于50W。模块内部器件均为直流电压工作，为了让内部器件的电源隔离，本实用新型采用两级电源变换。第一级将交流220V转换为直流12V。第二级对每个器件采用线性稳压器件进行电源隔离，图7是本实用新型所提供的射频信号调理装置外形结构示意图，图8是本实用新型所提供的射频信号调理装置实物图。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
Claims (6)
1.一种射频信号调理装置，其特征在于，包括射频通道单元、幅度控制单元和电源模块单元；
所述射频通道单元包括耦合器、衰减器和放大器；
所述幅度控制单元包括功率检波器、脉冲整形放大电路、ADC电路和FPGA控制电路；
所述电源模块单元与所述幅度控制单元连接并为所述幅度控制单元供电；
所述耦合器耦合输出一路射频信号到所述幅度控制单元，所述幅度控制单元通过功率检波器检出所述射频信号的脉冲包络，经过放大电路后分为两路信号：一路信号进行整形输出为脉冲同步信号，另外一路信号经过ADC电路进行高速采样后，进入所述FPGA控制电路完成算法处理后，由FPGA控制电路输出控制信号控制程控衰减器完成射频输入信号的功率幅度控制，最终实现射频信号的功率稳幅控制。
2.如权利要求1所述的射频信号调理装置，其特征在于，所述衰减器选用压控衰减器，实现射频通道的功率控制。
3.如权利要求1所述的射频信号调理装置，其特征在于，所述检波器的动态范围大于30dB。
4.如权利要求1所述的射频信号调理装置，其特征在于，所述检波器选用对数检波器。
5.如权利要求1所述的射频信号调理装置，其特征在于，所述电源模块单元采用交流220V供电，电源插座采用标准220V三相插座，功耗不大于50W。
6.如权利要求1所述的射频信号调理装置，其特征在于，所述电源模块单元采用两级电源变换，第一级将交流220V转换为直流12V，第二级对每个器件采用线性稳压器件进行电源隔离。
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| CN202223401192.6U CN219302653U (zh) | 2022-12-19 | 2022-12-19 | 一种射频信号调理装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116846411A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-10-03 | 成都市凌巨通科技有限公司 | 跳频和脉冲信号自动功率控制系统 |
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| CN116846411B (zh) * | 2023-09-04 | 2023-11-24 | 成都市凌巨通科技有限公司 | 跳频和脉冲信号自动功率控制系统 |
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