一种功率自适应链路分配前端接收组件的制作方法

1.本发明属微波测量技术领域，具体涉及一种功率自适应链路分配前端接收组件。


背景技术：

2.微波前端接收组件在微波侦测领域中有着极为重要的作用，噪声系数低，动态范围大，工作频带宽、能自适应链路分配是目前微波前端发展的几个重要方向。现有的前端接收组件，常采用单路射频链路接收信号，不具备根据接收射频信号功率大小自适应的进行链路分配功能。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种功率自适应链路分配前端接收组件。主要包括前端射频电路模块、检波信号运算电路模块、射频信号放大电路模块和输出功率调整电路模块。利用大动态的检波器对射频接收前端的信号进行检波得到一个功率相关的电平信号，然后通过运算放大器将电平信号进行放大，再依据不同功率的射频信号设置的参考电平，实现对后级电路中单刀三掷开关的控制电平自动转换，进而选择不同的后端信号处理链路，完成前端接收组件的信号处理功能，最终实现接收前端的自适应分配的特点。本发明能够实现根据射频输入功率大小进行自适应链路分配，具有自适应实现、动态范围大、检波灵敏度高等优点。
4.一种功率自适应链路分配前端接收组件，其特征在于：包括前端射频电路模块、检波信号运算电路模块、射频信号放大电路模块和输出功率调整电路模块；
5.其中，前端射频电路模块接收输入的射频信号，先后经过滤波器、限幅器、定向耦合器，将信号分成两路，其中一路经过耦合器直通端的射频信号再经过数控衰减器、低噪声系数放大器和单刀三掷开关后输出到3路射频信号放大电路模块，另外一路经过耦合器耦合端口的射频信号再经过放大器和衰减器后输出到检波信号运算电路模块；
6.检波信号运算电路模块将经过前端射频电路模块的定向耦合器的耦合端口的射频信号进行放大和衰减调整功率后，经过大动态检波器、运算放大器后，再分别经过第一比较器和第二比较器，通过与两个不同的参考电压做比较得到不同的控制信号，控制前端射频电路模块中单刀三掷开关的切换；
7.3路射频信号放大电路模块包括小功率信号处理电路、中功率信号处理电路和大功率信号处理电路，分别通过若干级放大器和数控衰减器的级联进行信号的放大和衰减处理，其中，小功率信号处理电路接收处理功率范围为-100～-50dbm的射频信号，中功率信号处理电路接收处理功率范围为-50～0dbm的射频信号，大功率信号处理电路接收处理功率范围为0～+20dbm的射频信号；
8.输出功率调整电路模块将接收的射频信号放大电路模块输出的三路信号，先经过一个单刀三掷开关由三路信号中选择一路进行输出，然后经过功率均衡器和衰减器，实现小功率信号进行线性增益放大，中功率信号和大功率信号进行饱和输出的功能。
9.具体地，所述的小功率信号处理电路由第一放大器(1)、第二放大器(2)、第一数控衰减器(3)、第二数控衰减器(4)、第三放大器(5)、第四放大器(6)和第三数控衰减器(7)构成。
10.具体地，所述的中功率信号处理电路由第一放大器(8)、第一数控衰减器(9)、第二放大器(10)、第三放大器(11)、第四放大器(12)和第二数控衰减器(13)构成。
11.具体地，所述的大功率信号处理电路由第一放大器(14)和第一数控衰减器(15)构成。
12.本发明的有益效果是：(1)检波信号运算电路模块中利用大动态检波器获得不同功率对应的电平信号，再通过运算放大器进行信号放大，然后再依据不同功率的射频信号设置的不同参考电平，对射频接收链路自动切换，能够实现射频链路的自适应分配，具有自适应分配链路的好的效果；(2)射频信号通过定向耦合器后，通过调整放大器和衰减器的值，能够保证大动态检波器工作在线性放大区间内，同时通过调整运算放大器的增益大小，调整控制运放电路的对数斜率和采用稳压器结合多级电阻的分压电路，能够提供精准的参考电压来提高功率检测的精度；(3)通过前端射频电路模块中的数控衰减器，可以进行对射频信号功率的大小进行调整，通过衰减器减小进入第一级低噪声放大器的功率，在保证其工作在线性工作区间内的同时使输入组件的总的线性动态范围得到扩展，最高的扩展动态范围能够达到120db，动态范围大；(4)通过3路射频信号放大电路模块的数控衰减器、放大器和功率均衡器进行幅度调整，同时调整链路之间的匹配，能够获得优异的平坦度指标；(5)通过前端射频电路模块的前置滤波器和检波运算电路模块中的定向耦合器、放大器及检波器的选择，能够实现接收前端组件的宽带的性能要求，具有宽频带好的效果。
附图说明
13.图1是本发明的一种功率自适应链路分配前端接收组件示意图；
14.图2是前端射频电路模块示意图；
15.图3是检波信号运算电路模块示意图；
16.图4是小功率信号处理电路示意图；
17.图5是中功率信号处理电路示意图；
18.图6是大功率信号处理电路示意图；
19.图7是输出功率调整电路模块示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
21.如图1所示，本发明提供了一种功率自适应链路分配前端接收组件，主要包括前端射频电路模块、检波信号运算电路模块、射频信号放大电路模块和输出功率调整电路模块。
22.1、前端射频电路模块
23.如图2所示，前端射频电路模块接收输入的射频信号，通过前置滤波器进行射频工作带宽的选取。为了保证组件工作宽频带一般反向设置，可根据具体的输入信号的射频带宽，来选取相应的宽带滤波器来实现。
24.然后，通过限幅器保证射频输入信号功率小于一个阈值(一般限幅功率设置为15dbm)来保护后级低噪声放大器避免直接接收到大功率信号造成损坏，接着再通过一个定向耦合器将射频信号分成两路，其中的一路，即通过定向耦合器直通端的视频信号，先通过数控衰减器进行功率的动态扩展，再通过低噪声系数放大器来放大射频信号的同时保证低噪声系数，最后通过一个单刀三掷开关后输出到3路射频信号放大电路模块；另外一路信号，即通过耦合器耦合端的射频信号进入检波信号运算电路模块。
25.2、检波信号运算电路模块
26.如图3所示，检波信号运算电路模块接收经前端射频电路模块定向耦合器耦合端口的射频信号后，通过放大器和衰减器进行增益补偿后输出到检波信号运算电路模块的大动态检波器，通过调整衰减器的值来大动态检波器处在线性工作状态，从而使得检测灵敏度高，通过大动态检波器后，得到一个输出电压，这个电压与输入功率相关，再经过一个运算放大器进行电压范围放大，如设定检波器的增益斜率为70mv/db，再通过运算放大器进行信号放大，再分别通过第一比较器和参考参考电平1进行比较得到一个控制信号1，通过第二比较器和参考电平2进行比较得到一个控制信号2，两组控制信号组合形成一定的控制信号来控制前端射频电路模块中单刀三掷开关的切换。参考电压通过检测检波器对应功率的输出电压来进行设定，如本实施例中设置的参考电平对应的是-50dbm和0db对应的检波输出电压，然后再通过稳压器得到的电压利用多级电阻网络分压达到对应值。
27.3、射频信号放大电路模块
28.射频信号放大电路模块包括小功率信号处理电路、中功率信号处理电路和大功率信号处理电路，分别通过若干级放大器和数控衰减器的级联进行信号的放大和数控处理。其中，如图4所示，小功率信号处理电路的一种具体的实现方式为：第一放大器1、第二放大器2、第一数控衰减器3、第二数控衰减器4、第三放大器5、第四放大器6和第三数控衰减器7构成，这样，能够接收处理功率范围为-100～-50dbm的信号，实现小功率信号进行线性放大的功能。
29.如图5所示，中功率信号处理电路的一种具体的实现方式为：由第一放大器8、第一数控衰减器9、第二放大器10、第三放大器11、第四放大器12和第二数控衰减器13构成，这样，能够接收处理功率范围为-50～0dbm的信号，实现中功率信号饱和输出的功能。
30.如图6所示，大功率信号处理电路的一种具体的实现方式为：由第一放大器14和第一数控衰减器15构成，这样，能够接收处理功率范围为0～+20dbm的信号，实现大功率信号进行功率压缩的功能。
31.4、输出功率调整电路模块
32.如图7所示，输出功率调整电路模块接收射频信号放大电路模块输出的三路信号(小、中、大功率信号处理电路的输出信号)，通过一个单刀三掷开关由三路信号中选择一路信号，然后通过功率均衡器按照预期指标进行功率平坦度校正，再通过衰减器进行幅度校正，得到按照需求设定的不同功率的射频信号并输出。

技术特征：
1.一种功率自适应链路分配前端接收组件，其特征在于：包括前端射频电路模块、检波信号运算电路模块、3路射频信号放大电路模块和输出功率调整电路模块；其中，前端射频电路模块接收输入的射频信号，先后经过滤波器、限幅器、定向耦合器，将信号分成两路，其中一路经过耦合器直通端的射频信号再经过数控衰减器、低噪声系数放大器和单刀三掷开关后输出到3路射频信号放大电路模块，另外一路经过耦合器耦合端口的射频信号再经过放大器和衰减器后输出到检波信号运算电路模块；检波信号运算电路模块将经过前端射频电路模块的定向耦合器的耦合端口的射频信号进行放大和衰减调整功率后，经过大动态检波器、运算放大器后，再分别经过第一比较器和第二比较器，通过与两个不同的参考电压做比较得到不同的控制信号，控制前端射频电路模块中单刀三掷开关的切换；3路射频信号放大电路模块包括小功率信号处理电路、中功率信号处理电路和大功率信号处理电路，分别通过若干级放大器和数控衰减器的级联进行信号的放大和数控处理，其中，小功率信号处理电路接收处理功率范围为-100～-50dbm的射频信号，中功率信号处理电路接收处理功率范围为-50～0dbm的射频信号，大功率信号处理电路接收处理功率范围为0～+20dbm的射频信号；输出功率调整电路模块接收射频信号放大电路模块输出的三路信号，先经过一个单刀三掷开关由三路信号中选择一路进行输出，然后经过功率均衡器和衰减器，最终实现小功率信号进行线性增益放大，中功率信号和大功率信号进行饱和输出的功能。2.如权利要求1所述的一种功率自适应链路分配前端接收组件，其特征在于：所述的小功率信号处理电路由第一放大器(1)、第二放大器(2)、第一数控衰减器(3)、第二数控衰减器(4)、第三放大器(5)、第四放大器(6)和第三数控衰减器(7)构成。3.如权利要求1所述的一种功率自适应链路分配前端接收组件，其特征在于：所述的中功率信号处理电路由第一放大器(8)、第一数控衰减器(9)、第二放大器(10)、第三放大器(11)、第四放大器(12)和第二数控衰减器(13)构成。4.如权利要求1所述的一种功率自适应链路分配前端接收组件，其特征在于：所述的大功率信号处理电路由第一放大器(14)和第一数控衰减器(15)构成。

技术总结
本发明提供了一种功率自适应链路分配前端接收组件。主要包括前端射频电路模块、检波信号运算电路模块、射频信号放大电路模块和输出功率调整电路模块。利用大动态的检波器对射频接收前端的信号进行检波得到一个功率相关的电平信号，然后通过运算放大器将电平信号进行放大，再依据不同功率的射频信号设置的参考电平，实现对后级电路中单刀三掷开关的控制电平自动转换，进而选择不同的后端信号处理链路，完成前端接收组件的信号处理功能，最终实现接收前端的自适应分配的特点。本发明能够实现根据射频输入功率大小进行自适应链路分配，具有自适应实现、动态范围大、检波灵敏度高等优点。优点。优点。


技术研发人员：白明强 李进阳 倪大海 邢君 张得才 袁正昊 李畅游
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二三研究所
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/14