CN102122968B - 应用于临近空间环境信道可选的射频前端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于临近空间环境信道可选的射频前端，它涉及测控通信领域中的适应临近空间环境的频率可控的射频前端装置。它由电子开关、双工器、低噪声放大器、YIG滤波器(即Yttrium-Iron-Garnet，钇铁柘榴石)、工作频率控制单片机及气密盒体结构等部件组成。本发明使射频前端实现了临近空间环境下宽带范围***频信号频率可控无损传输，这是以往射频前端不具备的能力，提高了测控***的抗干扰能力、同一区域协同侦察能力和临近空间应用能力，特别适合于对临近空间环境、***抗干扰、机载设备小型化等有特殊要求的飞行器测控等测控***中作射频前端装置。

Description

应用于临近空间环境信道可选的射频前端

技术领域

本发明涉及通信测控领域中的一种适应临近空间环境的射频前端，特别适用于高空低气压条件下连续射频信号传输的飞行器测控等测控***中作射频前端装置。 

背景技术

目前，国内无人机测控***机载射频前端在性能上存在以下缺陷。 

1、射频前端空间环境适应能力差，一般能适应8000米空间高度，空间高度在15000米左右，会不同程度出现射频传输打火或放电现象，导致微波传输***驻波系数增大，反射功率增加，噪声电平提高，使***不能正常工作，甚至引起击穿，部件永久性破坏。空间低气压条件下，磁性调谐器件还会出现失谐现象。这对***适应临近空间环境非常不利，严重制约着我国临近空间无人机测控***的发展。 

2、机载接收前端采用宽带滤波，信道选择性能差，频带利用率不高。这对***抗干扰能力非常不利，严重影响多套无人机同一区域协同侦察能力。 

3、适应临近空间低气压环境条件的射频前端所需双工器、同轴电子开关等部件均需进口，价格极其昂贵，且属禁运产品，供应得不到保障。 

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种具有宽频带接收能力、实现窄带信道工作频率可选和适应临近空间低气压环境射 频信号传输的窄带射频前端，本发明通过工作频率可选的窄带滤波分离，提高***抗干扰能力和***应用的灵活性，通过选择安装不同位置的全向共形天线扩展电磁波空间辐射与接收范围，同时适应临近空间环境低气压工作条件。它还具有气密体积大、信道选择灵活、可重复使用、可靠性高等特点。 

一种应用于临近空间环境信道可选的射频前端，包括电子开关、双工器、低噪声放大器、温补YIG滤波器和工作频率控制单片机，所述的电子开关、双工器、低噪声放大器、温补YIG滤波器和工作频率控制单片机均安装在气密盒体结构的密封腔体内； 

所述的电子开关输入输出端口1与天线(12)连接，电子开关(1)输入输出端口3与天线(13)连接，电子开关输入输出端口2经半刚性电缆连接双工器的输入输出端口1；双工器输出端口2经半刚性电缆连接低噪声放大器后与温补YIG滤波器的输入端连接，低噪声放大器将宽带滤波后的射频信号进行低噪声放大；工作频率控制单片机的出端口1至10分别连接温补YIG滤波器的入端口3至12，工作频率控制单片机对温补YIG滤波器的工作频率进行控制，温补YIG滤波器对相应射频信号进行窄带滤波后输出；双工器的输入端口3外接发射射频信号，双工器将接收到的射频信号进行宽带滤波，并将发射的射频信号滤波后经电子开关送往天线。 

其中，气密盒体结构由屏蔽盒和盖板扣合组成。温补YIG滤波器采用频率可控、温度补偿的YIG滤波器制作。 

其中，气密盒体结构设置有进行检漏测试的气阀。 

其中，气密盒体结构工作适应1Pa气压、温度-50℃～+70℃条件下连续工作六小时。 

本发明与背景技术相比有如下优点： 

1.本发明采用气密盒体结构6，解决了临近空间环境射频信号无损传输 和YIG磁调谐滤波器失谐问题。 

2.本发明采用温补YIG滤波器4和工作频率控制单片机5，实现了频率可构建式控制和窄带滤波，增强了***抗干扰能力。 

3.本发明采用温补YIG滤波器4频率最小步进为1MHz，最大步进达600MHz，极大地增强了信道应用的灵活性。 

4.本发明通过电子开关选择安装不同位置的全向共形天线扩展了电磁波空间辐射与接收范围。 

5.本发明采用市售集成电路器件制作，具有易实现、成本低廉等优点。 

附图说明

图1是本发明的电原理方框图 

图2是本发明的气密结构示意图 

具体实施方式

参照图1、图2。本发明由电子开关1，双工器2、低噪声放大器3、温补YIG滤波器4、工作频率控制单片机5、气密盒体结构6、屏蔽盒7、盖板8、气阀9、高频气密连接插座10、低频气密插座11组成。图1是本发明的电原理方框图，实施例按图1连接线路。 

电子开关1的作用是选择不同位置天线的射频信号，连接至双工器2的输入输出端口1。双工器2的作用是对接收射频信号进行宽带滤波并输出至低噪声放大器3，又可将发射射频信号滤波后输出至电子开关1。低噪声放大器3将接收的宽带射频信号低噪声放大后输出至温补YIG滤波器4的输入端。 

本发明温补YIG(即Yttrium-Iron-Garnet，钇铁柘榴石)滤波器4对接收到的射频信号进行相应频道的窄带滤波，经滤波分离后的射频信号至温补YIG滤波器4的输出端口2。 

本发明的温补YIG滤波器4是以工作频率控制单片机5控制变换输出接收宽频段内的任意射频频率(最小步进1MHz)滤波特性，温补YIG滤波 器4自身根据温度的变化，调整滤波器输出满足射频频率准确性和稳定性要求，极大地提高了***的抗干扰能力。 

本发明温补YIG滤波器4的工作频率控制是这样实现的：将***监控送来的串口数据进行转换后送工作频率控制单片机5，工作频率控制单片机5根据监控要求通过并口给温补YIG滤波器4送数据，实现工作频率切换。 

本发明工作频率控制单片机5完成对YIG滤波器的频道控制的同时，还根据***监控的要求对电子开关1进行天线选择切换。 

本发明气密盒体结构6具体实施是这样的，如图2所示。气密盒体结构6由屏蔽盒7和盖板8扣合组成，电子开关1、双工器2、低噪声放大器3、温补YIG滤波器4和工作频率控制单片机5均安装在气密盒体结构6的密封腔体内。屏蔽盒7的面板上有高频气密连接插座10与低频气密插座11，均采用玻璃烧结密封。气密屏蔽盒7通过面板上的高频气密连接插座10与天线及收发设备连接。气密屏蔽盒7通过低频气密插座11与监控信号连接，同时输入电源V1、V2、V3。将图1中的所有部件安装在尺寸长×宽×高为200×180×50毫米的屏蔽盒7内，按图1连接好后将屏蔽盒7与盖板8进行激光封焊气密。气阀9为测试气密性特设。气密检测过程是这样的，将气阀9与氦质谱检漏仪相连，气密盒体结构6内部抽成真空，用与氦气源相连的喷枪在被检件外壁可疑漏气部位吹氦气，如果该处有漏，氦气便通过漏孔进入检漏仪中而被检测出来。检漏完毕后，如无泄漏则气阀9用玻璃烧结密封。 

实施例中输入V1电压为+28V，输入V2电压为+15V，输入V3电压为+5V。 

实施例电子开关1采用市售的同轴电子开关；双工器2采用市售的腔体双工器；低噪声放大器3通过采用市售的集成低噪声放大器加隔离器级联制作；温补YIG滤波器4采用市售的温补YIG滤波器制作，工作频率控制单片机5采用市售的ATMEGA8型单片微机制作。 

本发明简要工作原理如下：天线接收的射频信号在气密盒体6内经电子开关1选择输出，并经双工器2宽带滤波、低噪声放大器3宽带放大后，进入温补YIG滤波器4，工作频率控制单片机5接收***监控的指令，根据需要进行工作频率切换。同时将要发射的射频信号经过双工器2宽带滤波，有电子开关1选择输出。 

Claims (4)

1.应用于临近空间环境信道可选的射频前端，包括电子开关(1)、双工器(2)、低噪声放大器(3)、温补YIG滤波器(4)和工作频率控制单片机(5)，其特征在于：所述的电子开关(1)、双工器(2)、低噪声放大器(3)、温补YIG滤波器(4)和工作频率控制单片机(5)均安装在气密盒体结构(6)的密封腔体内；

所述的电子开关(1)输入输出端口1与天线(12)连接，电子开关(1)输入输出端口3与天线(13)连接，电子开关(1)输入输出端口2经半刚性电缆连接双工器(2)的输入输出端口1；双工器(2)输出端口2经半刚性电缆连接低噪声放大器(3)后与温补YIG滤波器(4)的输入端连接，低噪声放大器(3)将宽带滤波后的射频信号进行低噪声放大；工作频率控制单片机(5)的出端口1至10分别连接温补YIG滤波器(4)的入端口3至12，工作频率控制单片机(5)对温补YIG滤波器(4)的工作频率进行控制，温补YIG滤波器(4)对相应射频信号进行窄带滤波后输出；双工器(2)的输入端口3外接发射射频信号，双工器(2)将接收到的射频信号进行宽带滤波，并将发射的射频信号滤波后经电子开关(1)送往天线。

2.根据权利要求书1所述的应用于临近空间环境信道可选的射频前端，其特征在于：气密盒体结构(6)由屏蔽盒(7)和盖板(8)扣合组成。

3.根据权利要求书1所述的应用于临近空间环境信道可选的射频前端，其特征在于：气密盒体结构(6)设置有进行检漏测试的气阀(9)。

4.根据权利要求书1所述的应用于临近空间环境信道可选的射频前端，其特征在于：气密盒体结构(6)工作适应1Pa气压、温度-50℃～+70℃条件下连续工作六小时。

Images