一种接收前端大信号保护电路的制作方法

1.本实用新型属于通信接收机大信号保护领域，具体涉及一种接收前端大信号保护电路。


背景技术：

2.无线通信接收机的前端电路包括预选滤波器、低噪声放大器、混频器等射频信号处理电路，该部分电路有最大承受信号幅度要求，极易被大信号损坏，加之由于接收前端电路靠近通信系统天线端口，通过天线接收的大信号将首先送入到接收前端，所以必须在前端电路对信号进行幅度限制，否则将导致接收机功能失效或性能下降。因此接收机前端必须包含大信号保护电路，常用大信号保护电路为二极管组成的钳位电路，该保护电路工作时，将限制输入信号的正负极幅度进而起到大信号保护的功能，故该保护电路起作用时将导致输入信号的幅度失真，这对于有用信息在包含在信号幅度类的调制类型是不适用的，将直接降低接收机的最大接收信号幅度，从而降低接收机接收动态范围，导致接收机在大信号下出现接收信噪比下降或者误码率增大等问题。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种接收前端大信号保护电路，解决了接收前端电路在复杂电磁环境下的保护问题，不会限制接收机的最大接收信号幅度，不会影响幅度类调制波形的信噪比或误码率，具有电路简单实用，方便移植，能有效保护接收机电路的特点。
4.为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括接收信号通路电路和幅度检测及控制电路，所述接收信号通路电路包括依次连接的定向耦合器t1和通路切换单元，所述定向耦合器t1输入射频信号，所述通路切换单元输出射频信号，所述定向耦合器耦合t1的射频信号在所述通路切换单元分为直通通路和衰减通路且处理后合成一路射频信号输出；所述幅度检测及控制电路包括依次连接的检波器v1和比较器n4，所述检波器v1与所述定向耦合器t1连接，所述检波器v1能够检测射频信号幅度，所述比较器n4与所述通路切换单元连接，所述比较器n4能够根据所述检波器v1反馈的射频信号幅度控制所述通路切换单元切换直通通路或衰减通路。
5.进一步地，所述通路切换单元包括射频开关n2和射频开关n3，所述射频开关n2和所述射频开关n3之间的直通通路连接有电容c1，所述射频开关n2和所述射频开关n3之间的衰减通路连接有衰减器n1，所述射频开关n2连接所述定向耦合器t1，所述射频开关n3输出射频信号，且所述射频开关n2和所述射频开关n3与所述比较器n4控制连接。
6.更进一步地，所述定向耦合器t1的输入连接有射频插座xs1，所述射频开关n3的输出连接有射频插座xs2。
7.更进一步地，所述定向耦合器t1通过电容c2与所述射频开关n2连接。
8.更进一步地，所述射频开关n2和所述射频开关n3均为射频单刀双掷开关。
9.进一步地，所述比较器n4采用迟滞比较器。
10.更进一步地，所述检波器v1和所述比较器n4之间连接有并联设置的电容c4和电容c5。
11.更进一步地，所述电容c4和所述电容c5并联连接有电阻r10，并通过电阻r7连接至所述比较器n4。
12.更进一步地，所述比较器n4连接有电阻r4和电阻r2，所述电阻r4并联有电容c3，所述电阻r2连接电源，所述电阻r4连接有电阻r5，所述电阻r5为正反馈电阻，所述电阻r5连接至所述比较器n4。
13.与现有技术相比，本实用新型的接收信号通路电路实现射频信号通路选择，幅度检测及控制电路实现射频信号幅度检测和产生接收信号通路选择的控制信号。通路切换单元具有直通通路和衰减通路，射频信号经过定向耦合器耦合后送至通路切换单元，以及幅度检测电路部分，即检波器部分进行信号幅度检测，当接收信号处于正常的接收信号幅度范围时，接收信号通过直通通路进入到接收机后续电路，当接收信号超过接收前端电路的承受幅度时，控制电路，即比较器部分控制通路切换单元将射频信号切换到衰减通路，衰减过大的射频信号，避免接收电路受到损坏。本实用新型通过检测天线端口进入接收信号的功率幅度范围自动实现接收电路保护功能，无需利用外部控制信号。当功率幅度超出接收机前端电路的承受能力时，该部分电路将对信号进行衰减控制减小信号幅度，实现对接收机前端电路的保护功能，同时该保护电路方案是通过引入线性衰减器实现保护功能，不会造成所接收信号的非线性失真。本实用新型的电路设计简单、实用、方便移植，在实际中使用环境中能有效保护接收机，一定程度避免由于外部大信号的进入而造成损坏。本实用新型采用的技术方案对比传统的保护方式，增加少量电路，具有电路简单、实用、方便移植和能有效保护接收机电路等特点。应用于超短波通信设备，状态稳定可靠，满足使用要求，能有效解决接收前端电路在复杂电磁环境下的保护问题；保护电路能扩展接收机接收信号幅度的动态范围；保护电路工作时，不会造成幅度类调制波形的信噪比下降或误码率提高。
附图说明
14.图1是本实用新型的控制原理图；
15.图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
16.下面结合说明书附图和具体的实施例对本实用新型作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
17.本实用新型提供了一种接收前端大信号保护电路，属于通信接收机大信号保护领域，通过检测天线端口进入接收信道信号的功率幅度范围自动实现接收电路保护功能。当功率幅度超出接收机前端电路的承受能力时，该部分电路将对信号进行衰减控制减小信号幅度，实现对接收机前端电路的保护功能。具体参见图1和图2，包括接收信号通路电路和幅度检测及控制电路，接收信号通路电路包括依次连接的定向耦合器t1和通路切换单元，定
向耦合器t1输入射频信号，通路切换单元输出射频信号，定向耦合器耦合t1的射频信号在通路切换单元分为直通通路和衰减通路且处理后合成一路射频信号输出；幅度检测及控制电路包括依次连接的检波器v1和比较器n4，检波器v1与定向耦合器t1连接，检波器v1能够检测射频信号幅度，比较器n4与通路切换单元连接，比较器n4能够根据检波器v1反馈的射频信号幅度控制通路切换单元切换直通通路或衰减通路。
18.具体地，参见图2，通路切换单元包括射频开关n2和射频开关n3，射频开关n2和射频开关n3之间的直通通路连接有电容c1，射频开关n2和射频开关n3之间的衰减通路连接有衰减器n1，射频开关n2连接定向耦合器t1，射频开关n3输出射频信号，且射频开关n2和射频开关n3与比较器n4控制连接。
19.更加具体地，定向耦合器t1的输入连接有射频插座xs1，射频开关n3的输出连接有射频插座xs2。接收信号经过天线和预选滤波器后，通过射频插座xs1进入定向耦合器t1，定向耦合器t1经过电容c2与射频开关n2连接，最后通过射频插座xs2进行输出。射频开关n2和射频开关n3均为射频单刀双掷开关。定向耦合器t1还连接有电阻r1并接地。
20.具体地，本实用新型实施例的比较器n4采用迟滞比较器。检波器v1和比较器n4之间连接有并联设置的电容c4和电容c5，且电容c4和电容c5并联连接有电阻r10，并通过电阻r7连接至比较器n4。通过定向耦合器t1耦合出的一路射频信号直接送至检波器v1进行检波处理，检波器v1将射频信号幅度转变成直流电平，电容c4和电容c5对直流电平进行滤波，减小后级比较器n4误操作可能性；然后直流电平进入比较器n4产生控制射频单刀双掷开关的控制信号，比较器n4采用迟滞比较器的设计方案，避免输入直流电平在参考电平附近时造成射频通路开关反复开合的情况发生。比较器n4连接电阻r4和电阻r2，电阻r4并联电容c3，电阻r2连接+5v电源，电阻r4连接电阻r5，电阻r5为正反馈电阻，电阻r5连接至比较器n4，具体是电阻r4与电阻r5之间以及电容c3与电阻r2之间连接至比较器n4的+ina端，电阻r7连接至-ina端，+inb端通过电阻r8和电阻r11连接+5v电源，电阻r5通过电阻r3连接至比较器n4的-inb端，outa端和outb端连接射频开关n2和射频开关n3，且分别通过电阻r6和电阻r9连接+5v电源，电阻r5连接还连接outa端和电阻r6之间，v+端连接+5v电源和电容c6。电阻r2、电阻r4和电容c3设定比较器的参考电平，即衰减通路介入的射频输入幅度值，电阻r5为正反馈电阻实现迟滞功能。
21.本实用新型的接收信号通路电路实现射频信号通路选择。接收信号经过天线和预选滤波器后，通过射频插座xs1进入定向耦合器t1，耦合出的射频信号送至幅度检测电路部分进行信号幅度检测，主通路的接收信号进入射频单刀双掷开关，分为两通路，其一通路为直通通路，另一通路为衰减通路，衰减通路有大功率的线性衰减器；然后这两个通路再进入射频单刀双掷开关合成一路信号通过射频插座进入后续电路。选择插入损耗低的定向耦合器t1，选择插入损耗低且线性度高的射频单刀双掷开关，选择线性衰减器的功率值需满足设计系统要求。尽量减小射频通路器件的插入损耗可以降低该保护电路的引入造成接收机灵敏度下降的影响。
22.本实用新型的幅度检测及控制电路实现射频信号幅度检测和产生接收信号通路选择的控制信号。通过定向耦合器耦t1合出的信号送至信号幅度检测电路，幅度检测电路即检波器v1将射频信号的幅度转换为直流电平，直流电平进入比较器n4与参考电压进行比较后输出控制接收信号主通路的射频单刀双掷开关的控制电平。当接收信号处于正常的接
收信号幅度范围时，接收信号通过直通通路进入到接收机后续电路，当接收信号超过接收前端电路的承受幅度时，控制电路将射频信号切换到衰减通路，衰减过大的射频信号，避免接收电路受到损坏。
23.接收信号通路电路处理的流程：接收信号经过天线和预选滤波器后，通过射频插座xs1进入定向耦合器t1，然后经过电容c2进入射频单刀双掷开关n2；根据信号幅度的大小n2选择不同的通路进行信号传输，当射频信号为小信号时选择电容c1的直通通路进行信号传输，当射频信号为大信号时选择衰减器通路进行信号传输；然后射频信号经过射频单刀双掷开关n3合成一路信号，最后通过射频插座xs2进行输出。
24.幅度检测及控制电路处理的流程：通过定向耦合器t1耦合出的一路射频信号直接送至检波器v1进行检波处理，检波器v1将射频信号幅度转变成直流电平，电容c4和电容c5对直流电平进行滤波，减小后级比较器误操作可能性，然后直流电平进入比较器n4产生控制射频单刀双掷开关的控制信号，比较器n4采用迟滞比较器的设计方案，避免输入直流电平在参考电平附近时造成射频通路开关反复开合的情况发生，电阻r2、电阻r4和电容c3设定比较器的参考电平，即衰减通路介入的射频输入幅度值，电阻r5为正反馈电阻实现迟滞功能。
25.本实用新型在某超短波通信设备的系统使用，某超短波通信设备的接收机通过使用该射频前端大信号保护电路，使接收机的接收动态范围增加约20db，成功解决当收发电台使用调幅类调制方式时大信号保护功能，最大可承受功率约为+30dbm，调幅类调制方式最大可解调输入功率约为+20dbm，有利于解决在极端电磁环境下接收机的接收性能，在保护接收机的同时拓展了接收机的接收动态范围。
26.本实用新型通过检测天线端口进入接收信道信号的功率幅度范围自动实现接收电路保护功能。当功率幅度超出接收机前端电路的承受能力时，该部分电路将对信号进行衰减控制减小信号幅度，实现对接收机前端电路的保护功能。本实用新型的电路设计简单、实用，方便移植，可以在实际中有效保护接收机，一定程度避免由于外部大信号的进入而造成损坏。
27.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，包括接收信号通路电路和幅度检测及控制电路，所述接收信号通路电路包括依次连接的定向耦合器(t1)和通路切换单元，所述定向耦合器(t1)输入射频信号，所述通路切换单元输出射频信号，所述定向耦合器耦合(t1)的射频信号在所述通路切换单元分为直通通路和衰减通路且处理后合成一路射频信号输出；所述幅度检测及控制电路包括依次连接的检波器(v1)和比较器(n4)，所述检波器(v1)与所述定向耦合器(t1)连接，所述检波器(v1)能够检测射频信号幅度，所述比较器(n4)与所述通路切换单元连接，所述比较器(n4)能够根据所述检波器(v1)反馈的射频信号幅度控制所述通路切换单元切换直通通路或衰减通路。2.根据权利要求1所述的一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，所述通路切换单元包括射频开关(n2)和射频开关(n3)，所述射频开关(n2)和所述射频开关(n3)之间的直通通路连接有电容(c1)，所述射频开关(n2)和所述射频开关(n3)之间的衰减通路连接有衰减器(n1)，所述射频开关(n2)连接所述定向耦合器(t1)，所述射频开关(n3)输出射频信号，且所述射频开关(n2)和所述射频开关(n3)与所述比较器(n4)控制连接。3.根据权利要求2所述的一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，所述定向耦合器(t1)的输入连接有射频插座(xs1)，所述射频开关(n3)的输出连接有射频插座(xs2)。4.根据权利要求2所述的一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，所述定向耦合器(t1)通过电容(c2)与所述射频开关(n2)连接。5.根据权利要求2所述的一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，所述射频开关(n2)和所述射频开关(n3)均为射频单刀双掷开关。6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，所述比较器(n4)采用迟滞比较器。7.根据权利要求6所述的一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，所述检波器(v1)和所述比较器(n4)之间连接有并联设置的电容(c4)和电容(c5)。8.根据权利要求7所述的一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，所述电容(c4)和所述电容(c5)并联连接有电阻(r10)，并通过电阻(r7)连接至所述比较器(n4)。9.根据权利要求6所述的一种接收前端大信号保护电路，其特征在于，所述比较器(n4)连接有电阻(r4)和电阻(r2)，所述电阻(r4)并联有电容(c3)，所述电阻(r2)连接电源，所述电阻(r4)连接有电阻(r5)，所述电阻(r5)为正反馈电阻，所述电阻(r5)连接至所述比较器(n4)。

技术总结
本实用新型公开了一种接收前端大信号保护电路，包括接收信号通路电路和幅度检测及控制电路，所述接收信号通路电路包括依次连接的定向耦合器和通路切换单元，所述定向耦合器输入射频信号，所述通路切换单元输出射频信号，所述定向耦合器耦合的射频信号在所述通路切换单元分为直通通路和衰减通路且处理后合成一路射频信号输出；所述幅度检测及控制电路包括依次连接的检波器和比较器，所述检波器与所述定向耦合器连接，所述检波器能够检测射频信号幅度，所述比较器与所述通路切换单元连接，所述比较器能够根据所述检波器反馈的射频信号幅度控制所述通路切换单元切换直通通路或衰减通路。具有电路简单实用，方便移植，能有效保护接收机电路的特点。保护接收机电路的特点。保护接收机电路的特点。


技术研发人员：黎明林 高红丽 朱英柏
受保护的技术使用者：陕西烽火电子股份有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/13