CN112994634A - 一种带自检功能的多通道对数检波放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带自检功能的多通道对数检波放大器，包括可调自检信号源模块、功分网络模块、N路开关、N通道对数检波放大器、单片机控制电路；可调自检信号源模块包括D/A转换器、运算放大器、压控振荡器和供电控制电路；单片机控制电路控制D/A转换器与供电控制电路，D/A转换器调节压控振荡器的输出频率，给对数检波放大器提供自检射频信号；供电控制电路控制压控振荡器的供电；自检射频信号通过功分网络模块分为N路，通过开关选择向对数检波放大器输入自检或工作射频信号；对数检波放大器将射频信号转换为两路，一路作为正常视频信号输出，另一路作为检测信号输出至单片机控制电路。本发明提高了对数检波放大器的通道故障检修效率。

Description

一种带自检功能的多通道对数检波放大器

技术领域

本发明属于微波技术领域，特别是一种带自检功能的多通道对数检波放大器。

背景技术

对数检波放大器是微波接收接收***关键部件，其主要功能是将接收到的微波调制信号转化为视频信号，并使微波信号幅度与视频信号幅度成线性关系，接收机根据视频信号的幅度判断接收信号的方位。由于对数检波放大器采用微组装工艺、多级射频放大器级联和发热量大的原因，很容易发生故障。一旦发生故障，后级接收机接收不到视频信号，会导致接收机误判，甚至接收机瘫痪，造成重大经济损失。

现有的对数检波放大器或者多通道对数检波放大器都没有通道自检功能，即使坏了也很难发现，目前采用人工定期检查来排除故障，这种方式不能及时发现故障，难以保障接收机工作的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、可靠的带自检功能的多通道对数检波放大器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种带自检功能的多通道对数检波放大器，包括可调自检信号源模块、功分网络模块、第1～第N路开关、第1～第N通道对数检波放大器、单片机控制电路，N为自然数且N≥2；

所述可调自检信号源模块，包括顺次连接的D/A转换器、运算放大器、压控振荡器和供电控制电路；单片机控制电路分别发送控制信号至D/A转换器与供电控制电路，D/A转换器的输出电压通过运算放大器后输出至压控振荡器，用于调节压控振荡器的输出频率，给对数检波放大器提供自检射频信号；供电控制电路输出信号用于控制压控振荡器的供电；

所述可调自检信号源模块输出的自检射频信号通过功分网络模块分为N路，令n＝1,2,…N，第n路自检射频信号接入第n路开关的一个端口，射频输入信号接入第n路开关的另一个端口，通过第n路开关选择向第n通道对数检波放大器输入自检射频信号还是工作射频信号；第n通道对数检波放大器将射频信号转换为视频信号输出，视频信号输出分为两路，一路作为正常视频信号输出，另一路作为检测信号输出至单片机控制电路。

进一步地，所述N取值为6。

进一步地，所述供电控制电路用于控制压控振荡器的+5V供电，自检状态时使压控振荡器的+5V供电，工作状态时使压控振荡器的+5V断电。

进一步地，所述功分网络模块包括第一～第五功分器和第一～第二衰减器，第一功分器的两个输出端分别接入第二功分器和第三功分器；第二功分器的一个输出端接入第四功分器、另一个输出端接入第一衰减器；第三功分器的一个输出端接入第五功分器、另一个输出端接入第二衰减器；第四功分器的两个输出端分别输出自检信号源1B、自检信号源2B，第一衰减器输出自检信号源3B，第二衰减器输出自检信号源4B，第五功分器的两个输出端分别输出自检信号源5B、自检信号源6B。

进一步地，所述第1～第N通道对数检波放大器中，每一通道的对数检波放大器包括第六功分器、第一～第三放大器、第三衰减器、第一～第二检波器、第一～第二减法器、第一加法器和第一视频放大器，具体结构如下：

第六功分器的输入为开关输出的射频信号，第六功分器的两路输出分别接入第一放大器、第三衰减器，第一放大器的输出顺次经过第二放大器、第三放大器、第二检波器、第二减法器后接入第一加法器的一个输入端，第三衰减器的输出顺次经过第一检波器、第一减法器接入第一加法器的另一个输入端，第一加法器的输出端接入第一视频放大器，第一视频放大器输出信号分为两路，一路作为正常视频信号输出，另一路作为检测信号输出至单片机控制电路。

进一步地，所述单片机控制电路中单片机根据接收到的控制状态信号为工作态或自检态，实现对D/A转换器、压控振荡器、第1～第N路开关的控制，具体如下：

所述单片机控制电路在工作态时，单片机控制压控振荡器的供电为关断状态，第1～第N路开关切换至工作射频信号输入端口；

所述单片机控制电路在自检态时，单片机控制压控振荡器的供电为+5V状态，第1～第N路开关切换至自检射频信号端口，六路通道从第1通道到第N通道顺序自检：检测第n通道，n＝1,2,…N，单片机根据压控振荡器电压与输出频率对应表，控制D/A转换器的输出电压至V_n伏，使压控振荡器输出频率为第n通道的工作频率f_nMHz，单片机根据第n通道检测信号电平判断第n通道是否故障；

自检结束后，单片机把第1～第N通道的检测结果发送给上位机。

进一步地，所述功分器均采用MINICIRCUIT公司的GP2Y1+，衰减器均为-3dB衰减器。

进一步地，第六功分器的两路输出，一路依次经过第一放大器、第二放大器、第三放大器，将-65dBm～-25dBm范围内的射频信号进行放大，将信号放大至第二检波器的检波动态范围内；另一路经过第三衰减器，将-25dBm～+5dBm范围内的射频信号进行衰减，将信号衰减至第一检波器的检波动态范围内；第一加法器完成第二检波器的输出电压与第一检波器的输出电压相加，拼接出-65dBm～+55dBm范围***频信号的对数检波，此时检波对数斜率为44mV/dB；第一加法器的输出连接第一视频放大器，将44mV/dB的视频信号放大至60mV/dB。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)每一路通道都具有故障自检功能，能针对通道工作不同频率或相同频率的进行自检，提高了对数检波放大器故障检修的效率；(2)能及时发现故障，避免微波接收机误判，提高微波接收机工作的可靠性。

附图说明

图1是本发明带自检功能的多通道对数检波放大器的结构原理示意图。

图2是本发明中可调自检信号源模块的结构示意图。

图3是本发明中功分网络模块的结构示意图。

图4是本发明中通道对数检波放大器的结构示意图。

具体实施方式

本发明一种带自检功能的多通道对数检波放大器，包括可调自检信号源模块、功分网络模块、第1～第N路开关、第1～第N通道对数检波放大器、单片机控制电路，N为自然数且N≥2；

所述可调自检信号源模块，包括顺次连接的D/A转换器、运算放大器、压控振荡器和供电控制电路；单片机控制电路分别发送控制信号至D/A转换器与供电控制电路，D/A转换器的输出电压通过运算放大器后输出至压控振荡器，用于调节压控振荡器的输出频率，给对数检波放大器提供自检射频信号；供电控制电路输出信号用于控制压控振荡器的供电；

所述可调自检信号源模块输出的自检射频信号通过功分网络模块分为N路，令n＝1,2,…N，第n路自检射频信号接入第n路开关的一个端口，射频输入信号接入第n路开关的另一个端口，通过第n路开关选择向第n通道对数检波放大器输入自检射频信号还是工作射频信号；第n通道对数检波放大器将射频信号转换为视频信号输出，视频信号输出分为两路，一路作为正常视频信号输出，另一路作为检测信号输出至单片机控制电路。

进一步地，作为一种具体示例，所述N取值为6。

进一步地，作为一种具体示例，所述供电控制电路用于控制压控振荡器的+5V供电，自检状态时使压控振荡器的+5V供电，工作状态时使压控振荡器的+5V断电。

进一步地，作为一种具体示例，所述功分网络模块包括第一～第五功分器和第一～第二衰减器，第一功分器的两个输出端分别接入第二功分器和第三功分器；第二功分器的一个输出端接入第四功分器、另一个输出端接入第一衰减器；第三功分器的一个输出端接入第五功分器、另一个输出端接入第二衰减器；第四功分器的两个输出端分别输出自检信号源1B、自检信号源2B，第一衰减器输出自检信号源3B，第二衰减器输出自检信号源4B，第五功分器的两个输出端分别输出自检信号源5B、自检信号源6B。

进一步地，作为一种具体示例，所述第1～第N通道对数检波放大器中，每一通道的对数检波放大器包括第六功分器、第一～第三放大器、第三衰减器、第一～第二检波器、第一～第二减法器、第一加法器和第一视频放大器，具体结构如下：

第六功分器的输入为开关输出的射频信号，第六功分器的两路输出分别接入第一放大器、第三衰减器，第一放大器的输出顺次经过第二放大器、第三放大器、第二检波器、第二减法器后接入第一加法器的一个输入端，第三衰减器的输出顺次经过第一检波器、第一减法器接入第一加法器的另一个输入端，第一加法器的输出端接入第一视频放大器，第一视频放大器输出信号分为两路，一路作为正常视频信号输出，另一路作为检测信号输出至单片机控制电路。

进一步地，作为一种具体示例，所述单片机控制电路中单片机根据接收到的控制状态信号为工作态或自检态，实现对D/A转换器、压控振荡器、第1～第N路开关的控制，具体如下：

所述单片机控制电路在工作态时，单片机控制压控振荡器的供电为关断状态，第1～第N路开关切换至工作射频信号输入端口；

所述单片机控制电路在自检态时，单片机控制压控振荡器的供电为+5V状态，第1～第N路开关切换至自检射频信号端口，六路通道从第1通道到第N通道顺序自检：检测第n通道，n＝1,2,…N，单片机根据压控振荡器电压与输出频率对应表，控制D/A转换器的输出电压至V_n伏，使压控振荡器输出频率为第n通道的工作频率f_nMHz，单片机根据第n通道检测信号电平判断第n通道是否故障；

自检结束后，单片机把第1～第N通道的检测结果发送给上位机。

进一步地，作为一种具体示例，所述功分器均采用MINICIRCUIT公司的GP2Y1+，衰减器均为-3dB衰减器。

进一步地，作为一种具体示例，第六功分器的两路输出，一路依次经过第一放大器、第二放大器、第三放大器，将-65dBm～-25dBm范围内的射频信号进行放大，将信号放大至第二检波器的检波动态范围内；另一路经过第三衰减器，将-25dBm～+5dBm范围内的射频信号进行衰减，将信号衰减至第一检波器的检波动态范围内；第一加法器完成第二检波器的输出电压与第一检波器的输出电压相加，拼接出-65dBm～+55dBm范围***频信号的对数检波，此时检波对数斜率为44mV/dB；第一加法器的输出连接第一视频放大器，将44mV/dB的视频信号放大至60mV/dB。

为使本发明实施目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明中的技术方案进行完整、清楚的描述。

实施例

本实施例提供一种带自检功能的六通道对数检波放大器，结合图1，该六通道对数检波放大器包括可调自检信号源模块、功分网络模块、开关1-6、通道1-6对数检波放大器、单片机控制电路。

所述的通道对数检波放大器接收射频输入信号，该信号经过检波放大处理后输出视频信号，视频信号的电压Vo与射频输入信号幅度Pi为线性关系，输出视频电压Vo和输入功率Pi的转换关系式为：

Vo＝a+b×10logPi

式中b为对数斜率；a为对数起点，在本实施例中对数斜率为60mv/dB。

由于没有射频信号输入时，人们很难发现通道1-6对数检波放大器是否发生故障。而在本发明实施例中通过可调自检信号源模块产生射频信号，通过开关1-6切换给通道1-6对数检波放大器输入射频信号，使六通道对数检波放大器具有故障自检功能，无论六通道对数检波放大器有没有外界射频信号输入，均能在故障出现时发现故障，提高六通道对数检波放大器工作可靠性。

在本实施例中，所述的可调自检信号源模块，如图2，包括D/A转换器、运算放大器、压控振荡器和供电控制电路。

所述的自检信号源模块，在自检时，给通道1-6对数检波放大器提供输入射频信号，工作时，单片机控制自检信号源模块断电。

所述的自检信号源模块，D/A转换器、运算放大器、压控振荡器顺序连接，供电控制电路控制压控振荡器的+5V供电，自检时压控振荡器的+5V供电，工作时压控振荡器的+5V断电。

所述的自检信号源模块，单片机控制D/A转换器的电压，输出电压调节范围为0-5V，D/A转换器的输出连接运算放大器的同向输入端，经过运算放大器同向放大产生0-18V调谐电压，调谐电压连接至压控振荡器的调谐端，控制压控振荡器输出频率，给对数检波放大器提供自检射频信号。

所述的单片机控制对数检波放大器的状态，对数检波放大器处于工作状态时，供电控制电路切断压控振荡器的+5V供电，使自检信号源模块无信号输出，不会对工作状态的对数检波放大器产生干扰。对数检波放大器处于自检状态时，供电控制电路给压控振荡器的+5V供电，使压控振荡器输出自检射频信号。

进一步地，自检信号源模块的自检射频信号连接至功分网络模块的自检射频信号输入端。

功分网络模块由功分器组成，功分器采用超宽带的EP2K1+，请结合图3，功分器1将自检射频信号功分两路分别至功分器2和功分器3的输入端。

其中功分器2功分两路至功分器4和衰减器1的输入端，功分器4功分两路产生自检源信号1B和自检源信号2B。自检源信号1B给通道1提供自检射频信号，自检源信号2B给通道2提供自检射频信号。衰减器1的输出产生自检源信号3B，给通道3提供自检射频信号。

其中功分器3功分两路至衰减器2和功分器5的输入端，衰减器2的输出产生自检源信号4B，给通道4提供自检射频信号。功分器5功分两路产生自检源信号5B和自检源信号6B。自检源信号5B给通道5提供自检射频信号，自检源信号6B给通道6提供自检射频信号。

进一步地，结合图1，自检源信号1B和射频信号输入1A连接开关1，射频信号输入1A为外部输入的工作射频信号，对数检波放大器处于工作状态时，单片机控制开关1与射频信号输入1A连接，对数检波放大器处于自检状态时，单片机控制开关1与自检源信号1B连接。

结合图1，自检源信号2B和射频信号输入2A连接开关2，射频信号输入2A为外部输入的工作射频信号，对数检波放大器处于工作状态时，单片机控制开关2与射频信号输入2A连接，对数检波放大器处于自检状态时，单片机控制开关2与自检源信号2B连接。

结合图1，自检源信号3B和射频信号输入3A连接开关3，射频信号输入3A为外部输入的工作射频信号，对数检波放大器处于工作状态时，单片机控制开关3与射频信号输入3A连接，对数检波放大器处于自检状态时，单片机控制开关3与自检源信号3B连接。

结合图1，自检源信号4B和射频信号输入4A连接开关4，射频信号输入4A为外部输入的工作射频信号，对数检波放大器处于工作状态时，单片机控制开关4与射频信号输入4A连接，对数检波放大器处于自检状态时，单片机控制开关4与自检源信号4B连接。

结合图1，自检源信号5B和射频信号输入5A连接开关5，射频信号输入5A为外部输入的工作射频信号，对数检波放大器处于工作状态时，单片机控制开关5与射频信号输入5A连接，对数检波放大器处于自检状态时，单片机控制开关5与自检源信号5B连接。

结合图1，自检源信号6B和射频信号输入6A连接开关6，射频信号输入6A为外部输入的工作射频信号，对数检波放大器处于工作状态时，单片机控制开关6与射频信号输入6A连接，对数检波放大器处于自检状态时，单片机控制开关6与自检源信号6B连接。

进一步地，开关1的输出连接通道1对数检波放大器的输入，开关2的输出连接通道2对数检波放大器的输入，开关3的输出连接通道3对数检波放大器的输入，开关4的输出连接通道4对数检波放大器的输入，开关5的输出连接通道5对数检波放大器的输入，开关6的输出连接通道6对数检波放大器的输入。

进一步地，通道1-6射频输入信号通过对数检波放大器转为视频信号，结合图4，从开关输入的射频信号经过功分器6功分两路：一路依次经过放大器1、放大器2、放大器3，将-65dBm～-25dBm范围内的射频信号进行放大，将信号放大至检波器2的检波动态范围内；另一路经过衰减器3，将-25dBm～+5dBm范围内的射频信号进行衰减，将信号衰减至检波器1的检波动态范围内；

进一步地，加法器1完成检波器2的输出电压与检波器1的输出电压相加，拼接出-65dBm～+55dBm范围***频信号的对数检波，此时检波对数斜率为44mV/dB。

进一步地，加法器1的输出连接视频放大器1，将44mV/dB的视频信号放大至60mV/dB，并将信号分为两路，一路为视频信号输出，另一路作为通道检测信号反馈至单片机控制电路。

进一步地，单片机控制电路在自检态时，单片机控制压控振荡器的供电为+5V状态，开关1-6切换至自检源信号端口，六路通道从1通道到6通道顺序自检。先检测1通道，单片机根据压控振荡器电压与输出频率对应表，控制D/A转换器的输出电压至V₁伏，使压控振荡器输出频率为通道1的工作频率f₁MHz，单片机根据通道1检测信号反馈电平判断通道1是否故障；检测2通道，单片机控制D/A转换器的输出电压至V₂伏，使压控振荡器输出频率为通道2的工作频率f₂MHz，单片机根据通道2检测信号反馈电平判断通道2是否故障；检测3通道，单片机控制D/A转换器的输出电压至V₃伏，使压控振荡器输出频率为通道3的工作频率f₃MHz，单片机根据通道3检测信号反馈电平判断通道3是否故障；检测4通道，单片机控制D/A转换器的输出电压至V₄伏，使压控振荡器输出频率为通道4的工作频率f₄MHz，单片机根据通道4检测信号反馈电平判断通道4是否故障；检测5通道，单片机控制D/A转换器的输出电压至V₅伏，使压控振荡器输出频率为通道5的工作频率f₅MHz，单片机根据通道5检测信号反馈电平判断通道5是否故障；检测6通道，单片机控制D/A转换器的输出电压至V₆伏，使压控振荡器输出频率为通道6的工作频率f₆MHz，单片机根据通道6检测信号反馈电平判断通道6是否故障；自检结束后，单片机把通道1-6的判断结果发送给上位机。

综上所述，本发明中多通道对数检波放大器的每一路通道都具有故障自检功能，能针对通道工作不同频率或相同频率的进行自检，提高了对数检波放大器故障检修的效率；能及时发现故障，避免微波接收机误判，提高微波接收机工作的可靠性。

Claims (8)

1.一种带自检功能的多通道对数检波放大器，其特征在于，包括可调自检信号源模块、功分网络模块、第1～第N路开关、第1～第N通道对数检波放大器、单片机控制电路，N为自然数且N≥2；

所述可调自检信号源模块，包括顺次连接的D/A转换器、运算放大器、压控振荡器和供电控制电路；单片机控制电路分别发送控制信号至D/A转换器与供电控制电路，D/A转换器的输出电压通过运算放大器后输出至压控振荡器，用于调节压控振荡器的输出频率，给对数检波放大器提供自检射频信号；供电控制电路输出信号用于控制压控振荡器的供电；

所述可调自检信号源模块输出的自检射频信号通过功分网络模块分为N路，令n＝1,2,…N，第n路自检射频信号接入第n路开关的一个端口，射频输入信号接入第n路开关的另一个端口，通过第n路开关选择向第n通道对数检波放大器输入自检射频信号还是工作射频信号；第n通道对数检波放大器将射频信号转换为视频信号输出，视频信号输出分为两路，一路作为正常视频信号输出，另一路作为检测信号输出至单片机控制电路。

2.根据权利要求1所述的带自检功能的多通道对数检波放大器，其特征在于，所述N取值为6。

3.根据权利要求1所述的带自检功能的多通道对数检波放大器，其特征在于，所述供电控制电路用于控制压控振荡器的+5V供电，自检状态时使压控振荡器的+5V供电，工作状态时使压控振荡器的+5V断电。

4.根据权利要求2所述的带自检功能的多通道对数检波放大器，其特征在于，所述功分网络模块包括第一～第五功分器和第一～第二衰减器，第一功分器的两个输出端分别接入第二功分器和第三功分器；第二功分器的一个输出端接入第四功分器、另一个输出端接入第一衰减器；第三功分器的一个输出端接入第五功分器、另一个输出端接入第二衰减器；第四功分器的两个输出端分别输出自检信号源1B、自检信号源2B，第一衰减器输出自检信号源3B，第二衰减器输出自检信号源4B，第五功分器的两个输出端分别输出自检信号源5B、自检信号源6B。

5.根据权利要求1所述的带自检功能的多通道对数检波放大器，其特征在于，所述第1～第N通道对数检波放大器中，每一通道的对数检波放大器包括第六功分器、第一～第三放大器、第三衰减器、第一～第二检波器、第一～第二减法器、第一加法器和第一视频放大器，具体结构如下：

第六功分器的输入为开关输出的射频信号，第六功分器的两路输出分别接入第一放大器、第三衰减器，第一放大器的输出顺次经过第二放大器、第三放大器、第二检波器、第二减法器后接入第一加法器的一个输入端，第三衰减器的输出顺次经过第一检波器、第一减法器接入第一加法器的另一个输入端，第一加法器的输出端接入第一视频放大器，第一视频放大器输出信号分为两路，一路作为正常视频信号输出，另一路作为检测信号输出至单片机控制电路。

6.根据权利要求1所述的带自检功能的多通道对数检波放大器，其特征在于，所述单片机控制电路中单片机根据接收到的控制状态信号为工作态或自检态，实现对D/A转换器、压控振荡器、第1～第N路开关的控制，具体如下：

所述单片机控制电路在工作态时，单片机控制压控振荡器的供电为关断状态，第1～第N路开关切换至工作射频信号输入端口；

所述单片机控制电路在自检态时，单片机控制压控振荡器的供电为+5V状态，第1～第N路开关切换至自检射频信号端口，六路通道从第1通道到第N通道顺序自检：检测第n通道，n＝1,2,…N，单片机根据压控振荡器电压与输出频率对应表，控制D/A转换器的输出电压至V_n伏，使压控振荡器输出频率为第n通道的工作频率f_nMHz，单片机根据第n通道检测信号电平判断第n通道是否故障；

自检结束后，单片机把第1～第N通道的检测结果发送给上位机。

7.根据权利要求4所述的带自检功能的多通道对数检波放大器，其特征在于，所述功分器均采用MINICIRCUIT公司的GP2Y1+，衰减器均为-3dB衰减器。

8.根据权利要求5所述的带自检功能的多通道对数检波放大器，其特征在于，第六功分器的两路输出，一路依次经过第一放大器、第二放大器、第三放大器，将-65dBm～-25dBm范围内的射频信号进行放大，将信号放大至第二检波器的检波动态范围内；另一路经过第三衰减器，将-25dBm～+5dBm范围内的射频信号进行衰减，将信号衰减至第一检波器的检波动态范围内；第一加法器完成第二检波器的输出电压与第一检波器的输出电压相加，拼接出-65dBm～+55dBm范围***频信号的对数检波，此时检波对数斜率为44mV/dB；第一加法器的输出连接第一视频放大器，将44mV/dB的视频信号放大至60mV/dB。

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