CN221202546U - 一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，包括有天线、射频处理模块、第一混频器、第一中频处理模块、第二混频器和第二中频处理模块，从天线接收到的信号经过射频处理模块送至第一混频器，与接入的第一本振信号进行混频产生1260MHz的第一中频信号，将第一中频信号送至第一中频处理模块进行处理实现镜像干扰抑制，第一中频处理模块的输出再与接入的第二本振信号进行混频产生140MHz的第二中频信号，将第二中频信号送至第二中频处理模块进行处理实现中频干扰抑制，最后经由采样输出处理后的信号。本实用新型具有较高的动态范围和高灵敏度，以使接收机的抗干扰能力更强，确保通信效果更佳。

Description

一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道

技术领域

本实用新型涉及信道接收机的技术领域，具体涉及一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道。

背景技术

接收机主要是从空中存在的众多电磁波中，选出所需要的频率成分，抑制或滤除不需要的信号、噪声或干扰信号，之后经过放大、解调得到原始的有用信息。接收机前端的设计对于整个接收机***来说非常关键，它的优劣往往决定整个接收机***的性能。

现代民用及军用设施使用的电子繁多，因而会存在较为严重的干扰问题。尤其是在电磁环境更为复杂的战场下，通信对抗侦察设备的邻近常常存在着各种通信电台。由于它们之间的距离很近，因此通信对抗侦察设备的工作会收到很强的通信信号干扰。特别是高电平干扰信号，将引起侦察接收机的同频干扰，导致接收机容易产生大量的虚假响应，严重时甚至造成侦察接收机的信道阻塞，使设备的侦察接收能力下降甚或造成设备损坏，从而影响设备的工作稳定性和安全可靠性。因此，亟需一种能够应对复杂电磁环境的接收机前端信道。

实用新型内容

本实用新型的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本实用新型的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提供一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，主要包括天线、射频处理模块、第一混频器、第一中频处理模块、第二混频器和第二中频处理模块，最后经由采样输出处理后的信号。本实用新型采用二次变频超外差宽带接收体制，能够实现对于接收信号中频干扰和镜像干扰的有效抑制，用以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：包括有天线、射频处理模块、第一混频器、第一中频处理模块、第二混频器和第二中频处理模块，所述射频处理模块输入端接入天线输出端，所述射频处理模块输出端连接第一混频器输入端，所述第一混频器输出端连接第一中频处理模块输入端，所述第一中频处理模块输出端连接第二混频器输入端，所述第二混频器输出端连接第二中频处理模块输入端，所述第二中频处理模块输出端连接采样输出；其中，所述第二中频处理模块包括依次电连接的第二中频滤波器组Ⅰ、第二中频放大器Ⅰ、第二中频衰减器Ⅰ、第二中频放大器Ⅱ、第二中频滤波器组Ⅱ、第二中频放大器Ⅲ、第二中频衰减器Ⅱ和第二中频放大器Ⅳ。

优选的，所述第二中频滤波器组Ⅰ和第二中频滤波器组Ⅱ均各包括三个并联的第二中频滤波器和两个第二中频滤波器开关，且所述第二中频滤波器的输入端和输出端分别连接所述第二中频滤波器开关。

优选的，所述第二中频滤波器组Ⅰ和第二中频滤波器组Ⅱ中第二中频滤波器的工作带宽分别为60MHz、200KHz和25KHz。通过第二中频滤波器开关选择所需要的工作带宽对应连接导通，使可选的中频带宽不仅可适应接收机侦察、测向一体的功能要求，还可根据需要进行参数设置实现接收机的最佳接收性能。

优选的，所述射频处理模块包括依次电连接的射频衰减器、射频滤波器Ⅰ、射频放大器和射频滤波器Ⅱ。射频衰减器的输入端连接接入天线的输出端，射频衰减器的输出端连接射频滤波器Ⅰ的输入端，射频滤波器Ⅰ的输出端连接射频放大器输入端，射频放大器输出端连接射频滤波器Ⅱ输入端。

优选的，所述第一中频处理模块包括依次电连接的第一中频滤波器Ⅰ、第一中频放大器和第一中频滤波器Ⅱ。第一中频滤波器Ⅰ的输入端连接第一混频器的输出端，而第一中频滤波器Ⅰ的输出端连接第一中频放大器的输入端，第一中频放大器的输出端连接第一中频滤波器Ⅱ的输入端。

优选的，所述第二中频滤波器组Ⅰ和第二中频滤波器组Ⅱ中第二中频滤波器采用声表面滤波器。声表面滤波器是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器，其工作原理是输入换能器将电信号变成声信号，沿晶体表面传播，输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。具有输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰性能好、可靠性高的特点等。

优选的，所述射频衰减器采用数控衰减器。数控衰减器是用于调整信号强度的设备，通过模拟自动增益控制电路和平衡衰减控制电路来实现快速衰减，具有高精度、高速调节和稳定性好的特点。将射频数控衰减器置于射频放大器之前，可对超过动态范围上限的打信号率先进行快速衰减，并且具有较大动态范围，其自动增益控制AGC控制范围为50dB，能够实现125dB的整机动态范围调整。

优选的，所述第一中频滤波器Ⅰ和第一中频滤波器Ⅱ采用介质滤波器。介质滤波器是通过介质谐振器之间的耦合构成，由于电磁波在介质内部进行反复地全反射所形成的。介质滤波器具有***损耗低、尺寸小、重量轻以及电磁性能好的特点。

与现有技术相比，本实用新型所提供的有益效果是：

本实用新型的结构简单，具有较高的动态范围和高灵敏度。使天线接收到的信号依次经过射频处理模块、第一混频器、第一中频处理模块、第二混频器和第二中频处理模块，最后经由采样输出处理后的信号。从天线接收到的信号经过射频处理模块送至第一混频器，与接入的第一本振信号进行混频产生1260MHz的第一中频信号，将第一中频信号送至第一中频处理模块进行处理可实现镜像干扰抑制，而第一中频处理模块是由两级介质滤波器和一级中频放大器组成。第一中频处理模块的输出再与接入的第二本振信号进行混频产生140MHz的第二中频信号，将第二中频信号送至第二中频处理模块进行处理可实现中频干扰抑制，而第二中频处理模块则由两级声表面滤波器组、四级中频放大器和一级可变衰减器组成。从而完成接收机前端信道的设计，以使接收机的抗干扰能力更强，确保通信效果更佳。

附图说明

图1为本实用新型的接收机前端信道的连接框图；

图2为本实用新型中射频处理模块的连接框图；

图3为本实用新型中第一中频处理模块的连接框图；

图4为本实用新型中第二中频处理模块的连接框图；

图5为本实用新型中第二中频滤波器组Ⅰ的连接框图；

图6为本实用新型中第一混频器混频产物的曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

本实施例提供的一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，参照图1至图6所示，包括有天线、射频处理模块、第一混频器、第一中频处理模块、第二混频器和第二中频处理模块。射频处理模块的输入端接入天线的输出端，而射频处理模块的输出端连接第一混频器的输入端，第一混频器的输出端连接第一中频处理模块的输入端，第一中频处理模块的输出端连接第二混频器的输入端，第二混频器的输出端连接第二中频处理模块的输入端，第二中频处理模块的输出端连接采样输出处理后的信号。本实用新型的接收机前端信道采用二次变频超外差宽带接收体制，能够实现对中频干扰和镜像干扰的有效抑制。

具体而言，从天线接收到的信号30～520MHz经过射频处理模块送至第一混频器，射频处理模块由数控衰减器和两级射频低通滤波器组成。射频处理模块输出的信号与接入的第一本振信号1290～1780MHz进行混频产生1260MHz的第一中频信号，将第一中频信号送至第一中频处理模块进行处理可实现镜像干扰抑制，第一中频处理模块是由两级介质滤波器和一级中频放大器组成。第一中频处理模块的输出再与接入的第二本振信号1120MHz进行混频产生140MHz的第二中频信号，将第二中频信号送至第二中频处理模块进行处理可实现中频干扰抑制，而第二中频处理模块则由两级声表面滤波器组、四级中频放大器和一级可变衰减器组成。最后经由采样输出处理后的信号。

其中，射频处理模块包括依次电性连接的射频衰减器、射频滤波器Ⅰ、射频放大器和射频滤波器Ⅱ，射频衰减器的输入端连接接入天线的输出端，射频衰减器的输出端连接射频滤波器Ⅰ的输入端，射频滤波器Ⅰ的输出端连接射频放大器输入端，射频放大器输出端连接射频滤波器Ⅱ输入端。射频衰减器采用为数控衰减器，数控衰减器通过模拟自动增益控制电路和平衡衰减控制电路来实现快速衰减，主要用于调节信号强度、解决信号弱化等问题。将数控衰减器至于射频放大器前，可对超出动态范围上限的大信号率先进行衰减，可实现125dB的整机动态范围。

第一混频器的输入端分别连接接入第一本振信号的输出端和射频滤波器Ⅱ的输出端。第一混频器用于对射频处理模块输出的信号和第一本振信号进行混频处理，并生成第一中频信号送至第一中频处理模块进行处理。具体的，第一混频器混频的产物包含一阶、二阶和三阶，详见下表1和图6所示，单位为MHz。

表1

从上述表1可以看出，除了需要的二阶产物f_L1-f_r落在1260MHz中频带内，其余生成产物均落在中频带外。

第一中频处理模块包括依次电性连接的第一中频滤波器Ⅰ、第一中频放大器和第一中频滤波器Ⅱ，第一中频滤波器Ⅰ的输入端连接第一混频器的输出端，第一中频滤波器Ⅰ的输出端连接第一中频放大器的输入端，第一中频放大器的输出端连接第一中频滤波器Ⅱ的输入端。第一中频滤波器Ⅰ和第一中频滤波器Ⅱ采用为介质滤波器，介质滤波器具有***损耗低、尺寸小、重量轻以及电磁性能好的特点。具体的，第一中频信号经过第一中频滤波器Ⅰ进行滤波处理，然后经过第一中频放大器将信号进行放大处理，之后再经由第一中频滤波器Ⅱ进行滤波处理。

第二混频器的输入端分别连接接入第二本振信号的输出端和第一中频滤波器Ⅱ的输出端。第二混频器用于对第一中频处理模块输出的信号和第二本振信号进行混频处理，并生成第二中频信号送至第二中频处理模块进行处理。具体的，第二混频器混频的产物包含一阶、二阶和三阶，详见下表2所示，单位为MHz。

序号	fi1	fL2	2fi1	2fL2	fi1-fL2	fL2+fi1	2fL2+fi1	2fL2-fi1	fL2+2fi1	fL2-2fi1
											1	1260	1120	2520	2240	140	2380	3500	980	3640	-1400

表2

由上述表2可以看出，除了需要的二阶产物f_i1-f_L2落在140MHz中频带内，其余生成产物均离通带很远。

第二中频处理模块包括依次电性连接的第二中频滤波器组Ⅰ、第二中频放大器Ⅰ、第二中频衰减器Ⅰ、第二中频放大器Ⅱ、第二中频滤波器组Ⅱ、第二中频放大器Ⅲ、第二中频衰减器Ⅱ和第二中频放大器Ⅳ，即第二中频滤波器组Ⅰ的输入端连接第二混频器的输出端，第二中频滤波器组Ⅰ的输出端连接第二中频放大器Ⅰ的输入端，第二中频放大器Ⅰ的输出端连接第二中频衰减器Ⅰ的输入端，第二中频衰减器Ⅰ的输出端连接第二中频放大器Ⅱ的输入端，第二中频放大器Ⅱ的输出端连接第二中频滤波器组Ⅱ的输入端，第二中频滤波器组Ⅱ的输出端连接第二中频放大器Ⅲ的输入端，第二中频放大器Ⅲ的输出端连接第二中频衰减器Ⅱ的输入端，第二中频衰减器Ⅱ的输出端连接第二中频放大器Ⅳ的输入端。通过第二中频处理模块进行两次滤波、放大和可变衰减，能够提高中频滤波器的通带特性，以及提高整机的增益控制，从而使接收机的动态范围更大。

其中，第二中频滤波器组Ⅰ包括有两个第二中频滤波器开关和三个并联的第二中频滤波器，分别为第二中频滤波器开关ⅠA、第二中频滤波器开关ⅠB和第二中频滤波器ⅠA、第二中频滤波器ⅠB、第二中频滤波器ⅠC。第二中频滤波器组Ⅱ也包括有两个第二中频滤波器开关和三个并联的第二中频滤波器，分别为第二中频滤波器开关ⅡA、第二中频滤波器开关ⅡB和第二中频滤波器ⅡA、第二中频滤波器ⅡB、第二中频滤波器ⅡC。三个并联的第二中频滤波器输入端和输出端分别连接两个第二中频滤波器开关，且第二中频滤波器组Ⅰ和第二中频滤波器组Ⅱ中的三个第二中频滤波器分别设为宽带滤波器(60MHz)、窄带滤波器(200KHz)和窄带滤波器(25KHz)，结合通过第二中频滤波器开关选择对应带宽导通其中的一路。可选的中频带宽不仅可适应接收机侦察、测向一体的功能要求，还可根据需要进行参数设置实现接收机的最佳接收性能。

具体而言，在对基本功能性能要求分析的基础上，首先对接收机的技术体制进行研究，为性能样机选择合理的技术实现。这里以侦察测向接收机为例，根据侦察测向接收机的指标要求，其接收机前端信道的主要指标要求如下：工作频带为30～520MHz，灵敏度为-107dBm，信道增益为40dB，AGC控制范围为50dB，中频抑制为≥90dB，镜频抑制为≥90dB，瞬时动态范围为≥75dB等。由于接收信道的动态范围需要靠各级电路的大动态来保证。根据接收信道的性能指标要求及其电路框图，依据在满足噪声系数的前提下尽可能选择高截点值的原则，我们对信道各级电路的关键器件进行了初步选择，具体情况见下表3。

表3

将各级电路的增益、噪声系数、输入1dB压缩点、输入三阶截点等参数，代入网络级联后的各参数公式中进行计算，得到接收机各单元部件级联后的总噪声系数、总输入1dB压缩点和总输入三阶截点。具体计算公式如下：

其中，F_s表示为总噪声系数，P_1dB表示为总输入1dB压缩点，IIP₃表示为总输入三阶截点。输入1dB压缩点P_1dB和输入三阶截点IIP₃都是用来表述接收动态范围上限的指标，输入1dB压缩点P_1dB是饱和动态的上限，而输入三阶截点IIP₃是无虚假动态的上限。具体将整机增益、噪声系数、输入1dB压缩点、输入三阶截点及信号电平范围计算结果如下表4、表5和表6所示。

表4

表5

表6

由上表6中能够看出，本实用新型的接收机前端信道的主要设计参数如下：增益G为40dB，噪声系数F为15.9dB，输入1dB压缩点P_1dB为-13.13dBm，输入三阶截点IIP₃为5.62dBm，中频信号输出范围为-67～8dBm。

进一步而言，接收信道的灵敏度可通过以下公式计算：

P_r＝kTB+F+(S/N)_O；

其中，P_r是接收灵敏度；kTB是温度为T的电阻上B带宽内的热噪声功率。在T为17℃、B为10kHz时，50Ω电阻上的kTB为-134dBm，(S/N)_O是要求的输出信噪比为10dB。在噪声系数F为15.9dB时，计算可得接收灵敏度P_r为-108.10dBm，能够满足-107dBm的灵敏度要求。另外，干扰信号幅度的允许值可通过以下公式计算：

P_i1＝(P_i3+2IIP₃)/3；

其中，P_i1是干扰信号输入值，P_i3是其三阶互调产物的线性等效输入值，IIP₃是输入三阶截点值。整机输入三阶截点IIP₃为5.62dBm，在P_i3为-107dBm时，干扰信号输入值P_i1为-31.92dBm，满足瞬时动态范围75dB的要求。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型还可以有其他的实施方式。对于本领域的技术人员来说，依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，其特征在于：包括有天线、射频处理模块、第一混频器、第一中频处理模块、第二混频器和第二中频处理模块，所述射频处理模块输入端接入天线输出端，所述射频处理模块输出端连接第一混频器输入端，所述第一混频器输出端连接第一中频处理模块输入端，所述第一中频处理模块输出端连接第二混频器输入端，所述第二混频器输出端连接第二中频处理模块输入端，所述第二中频处理模块输出端连接采样输出；其中，所述第二中频处理模块包括依次电连接的第二中频滤波器组Ⅰ、第二中频放大器Ⅰ、第二中频衰减器Ⅰ、第二中频放大器Ⅱ、第二中频滤波器组Ⅱ、第二中频放大器Ⅲ、第二中频衰减器Ⅱ和第二中频放大器Ⅳ。

2.根据权利要求1所述的一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，其特征在于：所述第二中频滤波器组Ⅰ和第二中频滤波器组Ⅱ均各包括三个并联的第二中频滤波器和两个第二中频滤波器开关，且所述第二中频滤波器的输入端和输出端分别连接所述第二中频滤波器开关。

3.根据权利要求2所述的一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，其特征在于：所述第二中频滤波器组Ⅰ和第二中频滤波器组Ⅱ中第二中频滤波器的工作带宽分别为60MHz、200KHz和25KHz。

4.根据权利要求1所述的一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，其特征在于：所述射频处理模块包括依次电连接的射频衰减器、射频滤波器Ⅰ、射频放大器和射频滤波器Ⅱ。

5.根据权利要求1所述的一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，其特征在于：所述第一中频处理模块包括依次电连接的第一中频滤波器Ⅰ、第一中频放大器和第一中频滤波器Ⅱ。

6.根据权利要求3所述的一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，其特征在于：所述第二中频滤波器组Ⅰ和第二中频滤波器组Ⅱ中第二中频滤波器采用声表面滤波器。

7.根据权利要求4所述的一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，其特征在于：所述射频衰减器采用数控衰减器。

8.根据权利要求5所述的一种应对复杂电磁环境的接收机前端信道，其特征在于：所述第一中频滤波器Ⅰ和第一中频滤波器Ⅱ采用介质滤波器。