CN210724758U - 一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，包括：三个本振发生器、两个滤波器、乘法器、八个开关、衰减器、大功率衰减器、两个AM调制模块、五个耦合器、三个放大器、功率测量单元、射频I/O连接器、保护电路、电压驻波比电路单元、分频器、天线连接器。本实用新型提供了一种能够提供三模式输出的射频前端发射单元，使得包含本单元的便携式通信与导航测试仪实现多种无线电信号的测量。

Description

一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元

技术领域

本实用新型涉及一种电子测量仪器，特别涉及一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元。

背景技术

在飞机、船舶上，由于空间有限，并不能使用常规的通信信号测试和检修设备，而通常采用便携式设备，以减小检测设备的尺寸，以适于实用。然而，在达到相同的技术指标的前提下，设备尺寸减小，就意味着对信号处理和采集的部件的各项指标要进去调整，对于实现的电路，需要针对便携式应用进行改进。

便携式通信与导航测试仪，要用于飞机、船舶等的通信和检修，能测量 VHF/UHF发射机频率、输出功率、调制度(AM和FM)以及接收机灵敏度，测量 HF发射机频率、输出功率、调制度(AM和SSB)以及接收机灵敏度生成ARINC 596选择呼叫信号，测量HF/VHF/UHF天线和/或馈线的驻波比(SWR)，同时可以设置DDM来模拟航向道和下滑道信号，扫描定位，用于耦合的自动导测试(同时模拟航向道、下滑道和指点信标信号)。可以模拟不同方位的VOR信标，模拟指点信标、外指点和中指点信号，测量121.5/243MHz紧急信标发射机的频率、输出功率、调制度(AM)。音频输出，用于监视扫描音频信号，测量406MHz COSPAS/SARSAT紧急信标发射机的频率、输出功率。能解码并显示所有位置和用户协议。

其中，射频前端单元如何实现多种射频信号的发射，是便携式通信与导航测试仪设计的难点。

实用新型内容

本实用新型针对便携式通信与导航测试仪中对于射频发射的需求，提供一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，包括：三个本振发生器、两个滤波器、乘法器、八个开关、衰减器、大功率衰减器、两个AM调制模块、五个耦合器、三个放大器、功率测量单元、射频I/O连接器、保护电路、电压驻波比电路单元、分频器、天线连接器。

第一本振发生器、第一滤波器、乘法器、第二滤波器、第三开关、第四开关、衰减器、第一耦合器、第二耦合器、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、大功率衰减器、射频I/O连接器依次连接；

第三开关的不动端连接第二滤波器，第一动端连接第四开关第一动端，第二动端、第一放大器、第一开关不动端依次连接；第一开关第一动端连接第四开关第二动端，第二动端、第三耦合器、第四耦合器、电压驻波比电路单元依次连接；

第四开关的不动端连接衰减器；

第一耦合器还与第二放大器、分频器依次连接；

第二本振发生器、第一AM调制模块、第二耦合器依次连接；

第五开关不动端连接第二耦合器，第一动端连接第六开关第一动端，第二动端、第三放大器、第六开关第二动端依次连接；

第六开关不动端连接第七开关不动端；

第七开关第一动端连接第八开关不动端，第二动端连接第五耦合器；

第八开关第一动端连接功率测量单元与大功率衰减器，第二动端连接第二开关第一动端；

第三本振发生器、第二AM调制模块、第二开关第二动端依次连接；

第二开关不动端、第五耦合器、保护电路、天线连接器依次连接。

优选的，所述第一本振发生器包括AD9910，AD9910产生10M～410M的本振信号。

优选的，所述第二本振发生器为一个单独的锁相环合成器提供108MHz 信号。

优选的，所述第三本振发生器为一个单独的锁相环合成器提供75MHz信号。

优选的，所述的十个开关为射频开关，且为单刀双掷开关。

优选的，包括利用开关的切换形成的第一种连接关系：第一本振发生器产生第一本振信号，经第一滤波器滤波后，进入乘法器，进行调幅以及输出幅度细调控制，再第二滤波器滤波后，经第三开关的切换，一路依次进入第一放大器、第三耦合器、第四耦合器、电压驻波比电路单元，

另外一路依次进入衰减器、第一耦合器、第二耦合器，再经过由第五开关、第三放大器、第六开关组成的可切换放大器后，利用第七开关、第八开关的切换选择依次连接到大功率衰减器、射频I/O连接器，或选择依次连接到第五耦合器、保护电路、天线连接器。

优选的，包括在第一种连接关系的基础上，利用开关的切换形成的第二种连接关系：第二本振发生器产生第二本振信号，经第一AM调制模块调制后，输出到第二耦合器，第二本振信号与第一本振信号通过第二耦合器合成双模式输出。

优选的，包括在第二种连接关系的基础上，利用开关的切换形成的第三种连接关系：第三本振发生器产生第三本振信号，经第二AM调制模块调制后，输出到第五耦合器，第三本振信号与双模式输出合成三模式输出。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型为实现多种测量功能的集合，采用了三个本振发生器：单模式输出时，第一本振发生器产生10M～410M的本振信号，由 AD9910产生，AD9910产生的本振信号相位噪声小于-90dBc，杂散小于-50dBc；双模式输出时(航向道和下滑道模式)，第二本振发生器作为一个单独的锁相环合成器提供的第二射频信号；三模式输出时，第三本振发生器产生一个单独的 75MHz信号：指点信标信号；指点信标信号是由三本振通过调幅调制得到；指点信标信号通过射频开关和耦合器直通通道输出到天线口连接器；另外双模式的输入信号进入耦合器的耦合端口；在耦合器功率合成后，输出三模式输出。本实用新型提供了一种能够提供三模式输出的射频前端发射单元，使得包含本单元的便携式通信与导航测试仪实现多种无线电信号的测量。

附图说明

图1为本实用新型的电路连接示意图。

图2为AD9910的电路连接示意图。

图3为第二本振发生器的电路连接示意图。

图4为第三本振发生器的电路连接示意图。

图5为第一耦合器、第二耦合器的电路连接示意图。

图6为分频器的电路连接示意图。

图7为第五开关、第六开关、第七开关、第八开关的电路连接示意图。

图8为混频后中频输出模块的电路连接示意图。

图9为晶振的电路连接示意图。

图10为射频I/O连接器的电路连接示意图。

图11为保护电路、天线连接器的电路连接示意图。

图12为便携式通信与导航测试仪的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

图12为便携式通信与导航测试仪的整体设计原理框图，其中，射频前端单元如何实现多种射频信号的发射，是便携式通信与导航测试仪设计的难点。

如图1，一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，包括：三个本振发生器、两个滤波器、乘法器、八个开关、衰减器、大功率衰减器、两个 AM调制模块、五个耦合器、三个放大器、功率测量单元、射频I/O连接器、保护电路、电压驻波比电路单元、分频器、天线连接器。

第一本振发生器、第一滤波器、乘法器、第二滤波器、第三开关、第四开关、衰减器、第一耦合器、第二耦合器、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、大功率衰减器、射频I/O连接器依次连接；

第三开关的不动端连接第二滤波器，第一动端连接第四开关第一动端，第二动端、第一放大器、第一开关不动端依次连接；第一开关第一动端连接第四开关第二动端，第二动端、第三耦合器、第四耦合器、电压驻波比电路单元依次连接；

第四开关的不动端连接衰减器；

如图5、图6，第一耦合器还与第二放大器、分频器依次连接；

第二本振发生器、第一AM调制模块、第二耦合器依次连接；

如图7，第五开关不动端连接第二耦合器，第一动端连接第六开关第一动端，第二动端、第三放大器、第六开关第二动端依次连接；

第六开关不动端连接第七开关不动端；

第七开关第一动端连接第八开关不动端，第二动端连接第五耦合器；

如图10，第八开关第一动端连接功率测量单元与大功率衰减器，第二动端连接第二开关第一动端；大功率衰减器连接射频I/O连接器；

第三本振发生器、第二AM调制模块、第二开关第二动端依次连接；

如图11，第二开关不动端、第五耦合器、保护电路、天线连接器依次连接。

如图2，所述第一本振发生器包括AD9910，AD9910产生10M～410M的本振信号。

如图3，所述第二本振发生器包括波形发生器ADF4351与乘法器 ADL5391，是一个单独的锁相环合成器，提供108MHz信号。

如图4，所述第三本振发生器包括波形发生器ADF4351与乘法器 ADL5391，是一个单独的锁相环合成器，提供75MHz信号。

在模块发射模式时，采用第一、二、三种连接关系；

第一种连接关系为单模式输出：一本振产生10M～410M的本振信号，由 AD9910产生，AD9910产生的本振信号相位噪声小于-90dBc，杂散小于-50dBc，经过开关切换，进入乘法器，进行调幅以及输出幅度细调控制，再通过低通滤波后，经过单刀双掷开关，一路进入驻波测试口，另外一路进入衰减器电路，衰减器电路可以划分成一个1dB步进的31dB衰减器和两个固定的31dB的衰减器。通过衰减器电路后的射频信号通过两个耦合器。

第二种连接关系为双模式输出：二本振作为一个单独的锁相环合成器提供的第二射频信号。第二射频信号与一本振射频信号通过耦合器合成输出。在可切换的放大器后,两个单刀双掷开关用于选择射频I/O连接器或天线连接器。当选择射频I/O连接器,信号通过开关切换到衰减器电路20dB高功率衰减器然后输出到射频I/O连接器。当选中天线口连接器时,信号路径取决于输出信号的操作模式。如果选择单或双模式，信号路由到另一个射频开关，然后通过直通到定向耦合器的天线连接器。

第三种连接关系为三模式输出：三本振产生一个单独的75MHz信号：指点信标信号。指点信标信号是由三本振通过调幅调制得到。指点信标信号通过射频开关和耦合器直通通道输出到天线口连接器。另外双模式的输入信号进入耦合器的耦合端口。在耦合器功率合成后，输出三模式输出。

在模块接收模式时，采用第四种连接关系：信号由射频I/O连接器或天线连接器进入射频通道板。

在天线口连接器后由输入功率保护电路。如果高功率信号无意中输入到天线口连接器，那么检波的信号电平经过比较会切断输入开关。并另外发送给控制板，软件警告操作员存在过载状态。在正常操作条件下信号输入到天线口连接器通过保护电路，通过定向耦合器和射频开关到功率放大器旁路开关。

当选择射频I/O连接器输入时，信号通过20dB高功率衰减器。该衰减器可通过高达30W的输入信号。衰减器旁设计一个温度传感器。如果温升过大，操作提醒。

在衰减器之后，电阻功分器将接收到的信号的一部分送到功率检测电路。电阻功分器的另一个端口将信号送到射频开关。从这一点后，天线口连接器和射频I/O连接器输入到同一条共同的路径。

接收信号通过RF开关绕过功率放大器，通过定向耦合器的耦合端耦合到频率计数电路的输入。经过对数放大器芯片作为限制器，输入到一个作为频率计数器分频器的锁相环芯片的输入端。锁相环芯片提供了一个可编程分频器，将分频输出发送到控制板的FPGA。

定向耦合器的直通端通过RF开关切换后低通滤波器进入混频电路，接受信号与一本振产生的本振信号混频后得到3MHz的中频信号，并送往控制板做数字下变频处理，并完成AM,FM等调制解调。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，其特征在于，包括：三个本振发生器、两个滤波器、乘法器、八个开关、衰减器、大功率衰减器、两个AM调制模块、五个耦合器、三个放大器、功率测量单元、射频I/O连接器、保护电路、电压驻波比电路单元、分频器、天线连接器；

第一本振发生器、第一滤波器、所述乘法器、第二滤波器、第三开关、第四开关、所述衰减器、第一耦合器、第二耦合器、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、所述大功率衰减器、所述射频I/O连接器依次连接；

所述第三开关的不动端连接所述第二滤波器，第一动端连接所述第四开关第一动端，第二动端、第一放大器、第一开关不动端依次连接；所述第一开关第一动端连接所述第四开关第二动端，第二动端、第三耦合器、第四耦合器、所述电压驻波比电路单元依次连接；

所述第四开关的不动端连接衰减器；

所述第一耦合器还与第二放大器、所述分频器依次连接；

第二本振发生器、第一AM调制模块、所述第二耦合器依次连接；

所述第五开关不动端连接所述第二耦合器，第一动端连接所述第六开关第一动端，第二动端、第三放大器、所述第六开关第二动端依次连接；

所述第六开关不动端连接所述第七开关不动端；

所述第七开关第一动端连接所述第八开关不动端，第二动端连接第五耦合器；

所述第八开关第一动端连接所述功率测量单元与所述大功率衰减器，第二动端连接第二开关第一动端；

第三本振发生器、第二AM调制模块、第二开关第二动端依次连接；

所述第二开关不动端、第五耦合器、所述保护电路、所述天线连接器依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，其特征在于，所述第一本振发生器包括AD9910，所述AD9910产生10M～410M的本振信号。

3.根据权利要求1所述的一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，其特征在于，所述第二本振发生器为一个单独的锁相环合成器提供108MHz信号。

4.根据权利要求1所述的一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，其特征在于，所述第三本振发生器为一个单独的锁相环合成器提供75MHz信号。

5.根据权利要求1所述的一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，其特征在于，所述的十个开关为射频开关，且为单刀双掷开关。

6.根据权利要求1所述的一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，其特征在于，包括利用开关的切换形成的第一种连接关系：所述第一本振发生器产生第一本振信号，经所述第一滤波器滤波后，进入所述乘法器，进行调幅以及输出幅度细调控制，再所述第二滤波器滤波后，经所述第三开关的切换，一路依次进入所述第一放大器、所述第三耦合器、所述第四耦合器、所述电压驻波比电路单元，

另外一路依次进入所述衰减器、所述第一耦合器、所述第二耦合器，再经过由所述第五开关、所述第三放大器、所述第六开关组成的可切换放大器后，利用所述第七开关、所述第八开关的切换选择依次连接到所述大功率衰减器、所述射频I/O连接器，或选择依次连接到所述第五耦合器、所述保护电路、所述天线连接器。

7.根据权利要求6所述的一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，其特征在于，包括在第一种连接关系的基础上，利用开关的切换形成的第二种连接关系：所述第二本振发生器产生第二本振信号，经所述第一AM调制模块调制后，输出到所述第二耦合器，所述第二本振信号与所述第一本振信号通过所述第二耦合器合成双模式输出。

8.根据权利要求7所述的一种便携式通信与导航测试仪的射频前端发射单元，其特征在于，包括在第二种连接关系的基础上，利用开关的切换形成的第三种连接关系：所述第三本振发生器产生第三本振信号，经所述第二AM调制模块调制后，输出到所述第五耦合器，所述第三本振信号与所述双模式输出合成三模式输出。

Images