CN2804884Y - 多通道高频地波雷达接收机的模拟前端 - Google Patents

Abstract

多通道高频地波雷达接收机的模拟前端，各通道射频模拟前端由天线开关，带通滤波器，混频器，低噪声放大器，晶体滤波器，放大器，晶体滤波器依次电连接组成，其特征在于：各通道射频模拟前端与公共电源之间串接有LC带阻滤波器，各通道射频模拟前端增设相互独立的地平面，相互独立的地平面与公共地平面之间也分别接有LC带阻滤波器。通过采用通道隔离技术来实现高频地波雷达接收机的模拟前端各个通道之间的隔离，从而保证接收机有较好的工作性能，能够满足系统设计的要求，具有结构简单，易于实现等特点。

Description

多通道高频地波雷达接收机的模拟前端

技术领域：本实用新型涉及一种多通道雷达接收机模拟前端的通道隔离技术，特别适用于多通道接收机模拟前端以及多通道的数据采集系统中。

背景技术：在采用相控天线阵的雷达中，除了天线阵和相关收发开关及馈电系统外，必须采用特性一致的多通道接收机。在模拟前端的设计过程中，即使采用同样器件和相同的电路，仍然要从多方面因素考虑来实现通道间的较高的隔离度指标。

在无线通信的电路设计过程中，电磁干扰(Electro Magnetic Interference)是影响电路工作性能的重要因素之一，电磁干扰是一定频率的电磁干扰信号从一个电子设备通过辐射或传导到另外一个电子设备的过程，往往分为两种情况：辐射干扰(RadiatedInterference)即射频能量通过电磁场媒介传播，这种干扰可以通过将易干扰器件用金属封套屏蔽(如法拉第笼或高斯结构)，同样也可以防止外界的干扰信号进入封壳；第二种常见的干扰是传导干扰(Conducted Interference)，射频能量通过电线和内部连接电缆传播干扰信号，传导干扰往往通过采取合理的电路布局及采取相应的隔离电路来消除干扰。

发明内容：本实用新型的目的是提供一种改进的多通道高频地波雷达接收机的模拟前端，通过采用通道隔离技术来实现高频地波雷达接收机的模拟前端各个通道之间的隔离，从而保证接收机有较好的工作性能，能够满足系统设计的要求。

本实用新型的技术方案：多通道高频地波雷达接收机的模拟前端，各通道射频模拟前端由天线开关，带通滤波器，混频器，低噪声放大器，晶体滤波器，放大器，晶体滤波器依次电连接组成，其特征在于：各通道射频模拟前端与公共电源之间串接有LC带阻滤波器，各通道射频模拟前端增设相互独立的地平面，相互独立的地平面与公共地平面之间也分别接有LC带阻滤波器。

如上所述的模拟前端，其特征在于：各通道射频模拟前端与公共电源之间串接的LC带阻滤波器为三阶LC带阻滤波器。

本实用新型的通道隔离方法是在改善电路布局的基础上，增设相互独立的地平面，通过在各个通道的相互独立的地平面及电源线与公共地及公共电源的接口部分加入一LC带阻滤波器来实现的，能够有效地抑制某些特定频率的串扰信号进入其它接收通道，并能有效抑制其它通道的干扰信号进入该接收通道。

现有的多通道雷达模拟前端中，由于每个接收通道的都是由公共电源提供，每个接收通道都直接与公共地线连接，各个通道之间的传导干扰远大于辐射干扰，分析模拟前端的各工作模块工作性能可知：在混频器工作过程中，当中频干扰信号进入混频器时，混频器对中频信号而言相当于一个放大器，则干扰信号直通输出。对于分布在地平面上的中频干扰信号，中频滤波器中是无法将其滤除的。各个通道在电路布局上将信号通路物理隔离来保证各个通道的接收通路不受影响，但是考虑到地信号的电平分布均衡，多个通道的地线又必须互相连接，以及为了保证各个通道的相互一致性，在电路中采用一个电源供电。在模拟前端的隔离设计时，主要考虑地线和电源线上的中频信号串扰。在本雷达系统中采用的高中频接收机方案，在电路的设计过程中，首先考虑在电路中可能存在的干扰信号(1)本振信号干扰，(2)中频信号干扰。在实验中经测量，发现在电路中以中频干扰信号为主，本振干扰信号可以通过改善电路布局的方法来达到较好的抑制效果。且在各个接收通道的地线及电源线相连接的带阻滤波器具有较宽的衰减带宽，既能抑制中频干扰也能一定程度上抑制本振泄漏。考虑到中频干扰信号为该接收机模拟前端的主要干扰因素。在该隔离设计中采取的滤波器主要是抑制中频干扰信号。

在本实用新型中实现通道隔离的带阻滤波器采用的是LC无源滤波器，在具体电路结构中采用的是一阶和三阶带阻滤波器。在选定好滤波器的各项参数后，该滤波器有较好的衰减特性。

本实用新型的优点：通过简单易行的方法有效地提高了多通道雷达接收机各接收通道间的隔离度，提高了雷达接收机的工作性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一阶带阻滤波器结构图。

图2是本实用新型实施例的三阶带阻滤波器结构图。

图3是图1的一阶带阻滤波器频谱特性图。

图4是图2的三阶带阻滤波器频谱特性图。

图5是本实用新型实施例的整体电路拓扑图。

图6是本实用新型实施例的整体电路结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的通道隔离方法是在多通道雷达接收机中针对通道间的互相串扰提出的有效的隔离方法。其实现的原理是利用LC无源滤波器组成带阻滤波器对干扰信号进行衰减，从而来抑制通道间的串扰，提高接收机的工作性能。

带阻滤波器的工作原理：

本实施例采用的带阻滤波器是选频网络(Frequency-Selective Network)的一种，它的作用是从非线性器件直接产生的或由外部引入的众多频率分量中提取或抑制某些特定频率分量，从而达到选频的作用。如附图(1)所示，该电路的导纳为

$Y\left(\mathrm{j\ω}\right)=\mathrm{j\ωC}+\frac{1}{\mathrm{j\ωL}}---\left(1\right)$

如式(1)所示导纳值与输入的信号角频率有关，当电路谐振时，经计算对应的

${\mathrm{\ω}}_0=2\mathrm{\π}{f}_0=\frac{1}{\sqrt{\mathrm{LC}}}---\left(2\right)$

当信号频率为ω₀＝2πf₀时，该电路的导纳最小，则在频率特性上表现为当输入信号的频率为ω₀时，该滤波器对ω₀及ω₀附近的频率分量有较好衰减，能够抑制该频率成分的干扰信号通过滤波器，实现了带阻滤波的功能。

在本实施例中，各通道射频模拟前端与公共电源之间串接有LC带阻滤波器，各通道射频模拟前端增设相互独立的地平面，相互独立的地平面与公共地平面之间也分别接有LC带阻滤波器。采用的一阶LC带阻滤波器，它对于信号频率为21.4MHz的干扰信号的衰减可以达到56dB，如附图(3)所示。

当采用本实用新型附图(2)所示的三阶带阻滤波器结构时，三阶带阻滤波器提高了带阻滤波器的衰减，使得干扰信号得到了更好的抑制。三阶带阻滤波器的频率特性(ADS仿真结果)如附图(4)所示，由图(4)可知，该滤波器对21.4MHz的中频干扰信号有很强的衰减，则在各个通道之间级联上带阻滤波器能够有效地抑制中频串扰，该衰减器对于信号频率为21.4MHz的干扰信号的衰减达到了131.462dB(ADS仿真结果)，完全满足了隔离设计的要求。由于每个接收通道的都是由公共电源提供，电源的中频串扰较大，所以在各通道射频模拟前端与公共电源之间串接三阶LC带阻滤波器，使得干扰信号得到了更好的抑制；而各通道射频模拟前端增设了相互独立的地平面，相互独立的地平面与公共地平面之间只需接有一阶LC带阻滤波器就可以满足工作要求。

举例说明：当在通道A的输入端输入较弱的RF信号模拟雷达回波，在其输出端测得经下变频放大后的中频信号，然后在通道B的输入端接地，测得通道B的输出信号，A，B通道的输出的电平的差值为通道A-B的通道隔离度。为了测试该通道隔离设计的性能，在接收通道A的RF信号接收端接入较强的RF信号，电平值为-40dBm，本振信号为0dBm，测得在通道A的输出端中频信号的电平为-2.544dBm，而在相邻通道B的输入端没有输入的情况下，通道B的输出端测得的中频信号为-62.114dBm，其A-B通道的隔离度为59.57dB，而此时的地平面上的噪声电平值的平均值为-59.57dBm(100次平均值)，则说明通道A上中频串扰信号基本上没有通过地平面和电源线传导到通道B中，从而实现了较好的通道隔离(以上测量值均取100次平均，由频谱分析仪PSA EA4443A，Agilent公司提供)。

图5是本实用新型的整体电路拓扑图，如图中所示：每个接收通道都有相互独立的地平面，他们与公共地之间通过一个带阻滤波器相连接，这样可以有效地抑制本通道的干扰信号串扰到其他接收通道，同时，可以防止其他接收通道的干扰信号进入本接收通道。同样在电源线上也串接了一个带阻滤波器。通过这样的方法能够有效抑制通道间的相互干扰。

图6是本雷达接收机系统的电路结构示意图，由于篇幅限制，该图中只画出了多通道模拟前端的其中一个接收通道，该接收通道由天线滤波器，天线开关，带通滤波器，混频器，低噪声放大器，晶体滤波器，可调增益放大器，低噪声放大器，晶体滤波器依次电连接组成；经过该模拟前端混频，放大，滤波后的中频信号，对它进行带通采样，并将采样后的数据经DSP处理后，送入PC机进行处理。图6中用虚线表示的通道隔离功能模块并非中频输出信号经过通道隔离模块，而是表示在模拟前端的各个通道之间采取了通道隔离措施，有效地抑制通道间的干扰。

Claims (2)

1.多通道高频地波雷达接收机的模拟前端，各通道射频模拟前端由天线开关，带通滤波器，混频器，低噪声放大器，晶体滤波器，放大器，晶体滤波器依次电连接组成，其特征在于：各通道射频模拟前端与公共电源之间串接有LC带阻滤波器，各通道射频模拟前端增设相互独立的地平面，相互独立的地平面与公共地平面之间也分别接有LC带阻滤波器。

2.根据权利要求1所述的模拟前端，其特征在于：各通道射频模拟前端与公共电源之间串接的LC带阻滤波器为三阶LC带阻滤波器。

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