天線有源電路及有源接收天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種天線有源電路,包括:信號(hào)保護(hù)電路,用于接收天線振子的射頻信號(hào),將射頻信號(hào)中的大信號(hào)進(jìn)行濾除保護(hù)處理后輸出至濾波電路;濾波電路,用于對(duì)信號(hào)保護(hù)電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行頻帶濾波處理后輸出至增益控制電路;增益控制電路,用于根據(jù)預(yù)設(shè)的功率門限值對(duì)濾波電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行增益控制處理然后輸出至后級(jí)接收設(shè)備。上述天線有源電路,使得有源接收天線具有更高的收發(fā)隔離度,提高了靈敏弱信號(hào)的接收性能,增大了天線的動(dòng)態(tài)范圍,整體提高了有源接收天線的共址抗干擾能力。另外還提供一種包括上述天線有源電路的有源接收天線,該天線具有更高的收發(fā)隔離度,靈敏弱信號(hào)的接收性能強(qiáng),天線的動(dòng)態(tài)范圍大,共址抗干擾能力強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】天線有源電路及有源接收天線【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及無(wú)線電【技術(shù)領(lǐng)域】,特別是涉及一種天線有源電路及有源接收天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展,多種無(wú)線通信設(shè)備同時(shí)應(yīng)用已經(jīng)較為常見,例如,同一艦船或同一車輛上往往配裝多種無(wú)線通信設(shè)備,它們之間往往會(huì)相互干擾,特別是發(fā)射機(jī)對(duì)接收機(jī)的干擾;一方面會(huì)引起接收機(jī)的飽和,另一方面,發(fā)射信號(hào)在接收機(jī)端形成的互調(diào)產(chǎn)物也可能影響接收機(jī)的接收。
[0003]傳統(tǒng)的有源接收天線,在收發(fā)天線距離較近的共址環(huán)境下,其有源電路的抗共址干擾能力較差,而且由于信號(hào)大小變化大,所以一般增益較低,同時(shí),工作時(shí)隔離度指標(biāo)均較低,從而出現(xiàn)發(fā)射機(jī)工作時(shí)接收設(shè)備會(huì)受到干擾無(wú)法正常工作,導(dǎo)致收發(fā)不能同時(shí)工作或接收效果不佳等狀態(tài),一旦有大信號(hào)灌入有源接收天線,會(huì)造成有源電路與后級(jí)接收設(shè)備受到損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]基于此,有必要針對(duì)現(xiàn)有有源接收天線中存在的抗共址干擾能力較差的問(wèn)題,提供一種天線有源電路及有源接收天線。
[0005]一種天線 有源電路,包括:依次連接的信號(hào)保護(hù)電路、濾波電路以及增益控制電路;
[0006]所述信號(hào)保護(hù)電路,用于接收天線振子的射頻信號(hào),將射頻信號(hào)中的大信號(hào)進(jìn)行濾除保護(hù)處理后輸出至濾波電路;
[0007]所述濾波電路,用于對(duì)信號(hào)保護(hù)電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行頻帶濾波處理后輸出至增益控制電路;
[0008]所述增益控制電路,用于根據(jù)預(yù)設(shè)的功率門限值對(duì)濾波電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行增益控制處理然后輸出至后級(jí)接收設(shè)備。
[0009]上述天線有源電路,通過(guò)信號(hào)保護(hù)電路對(duì)將射頻信號(hào)中的大信號(hào)進(jìn)行濾除,由濾波電路進(jìn)行濾波處理,然后輸出至增益控制電路進(jìn)行增益控制后輸出至后級(jí)接收設(shè)備。使得有源接收天線具有更高的收發(fā)隔離度,提高了靈敏弱信號(hào)的接收性能,增大了天線的動(dòng)態(tài)范圍,整體提高了有源接收天線的共址抗干擾能力。
[0010]一種有源接收天線,其特征在于,包括:上述的天線有源電路、天線振子以及天線底座;其中,所述天線振子設(shè)于天線底座上方,所述天線有源電路設(shè)于天線底座的內(nèi)部。
[0011]上述有源接收天線,具有更高的收發(fā)隔離度,靈敏弱信號(hào)的接收性能強(qiáng),天線的動(dòng)態(tài)范圍大,共址抗干擾能力強(qiáng)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為一個(gè)實(shí)施例的天線有源電路的結(jié)構(gòu)示意圖;[0013]圖2為優(yōu)選實(shí)施例的信號(hào)保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖3為信號(hào)保護(hù)電路的電路設(shè)計(jì)示意圖;
[0015]圖4為一個(gè)實(shí)施例的增益控制電路示意圖;
[0016]圖5為增益控制電路的一個(gè)實(shí)例的示意圖;
[0017]圖6為一個(gè)實(shí)施例的有源接收天線的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018]圖7為一個(gè)實(shí)例的有源接收天線的外部視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的天線有源電路及有源接收天線的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)描述。
[0020]參考圖1所示,圖1為一個(gè)實(shí)施例的天線有源電路的結(jié)構(gòu)示意圖,包括:依次連接的信號(hào)保護(hù)電路10、濾波電路20以及增益控制電路30 ;
[0021]所述信號(hào)保護(hù)電路10,用于接收天線振子的射頻信號(hào),將射頻信號(hào)中的大信號(hào)進(jìn)行濾除保護(hù)處理后輸出至濾波電路;所述濾波電路20,用于對(duì)信號(hào)保護(hù)電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行頻帶濾波處理后輸出至增益控制電路;所述增益控制電路30,用于根據(jù)預(yù)設(shè)的功率門限值對(duì)濾波電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行增益控制處理然后輸出至后級(jí)接收設(shè)備。
[0022]在本實(shí)施例中,通過(guò)信號(hào)保護(hù)電路10將射頻信號(hào)中的大信號(hào)濾除掉,降低了大信號(hào)的干擾影響,避免后級(jí)電路被灌入的大信號(hào),使得有源接收天線具有更強(qiáng)的共址抗干擾能力。濾波電路20對(duì)信號(hào)保護(hù)電路處理后射頻信號(hào)進(jìn)行選頻,濾除無(wú)用帶外信號(hào),提高了共址抗干擾能力。增益控制電路30根據(jù)預(yù)設(shè)的功率門限值對(duì)射頻信號(hào)的功率進(jìn)行增益控制,然后輸出至后級(jí)接收設(shè)備,保持了信號(hào)功率穩(wěn)定,進(jìn)一步加強(qiáng)了天線的共址抗干擾能力。
[0023]為了更加清晰本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合附圖產(chǎn)生本發(fā)明技術(shù)方案的若干優(yōu)選實(shí)施例。
[0024]參考圖2所述,圖2為優(yōu)選實(shí)施例的信號(hào)保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖,對(duì)于所述信號(hào)保護(hù)電路10,可以進(jìn)一步包括:依次連接的接地信號(hào)保護(hù)電路101、過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路102、選頻電路103以及限幅電路104 ;其中,接地信號(hào)保護(hù)電路101連接射頻信號(hào)輸入端,限幅電路104連接濾波電路20輸入端;
[0025]所述接地信號(hào)保護(hù)電路101,用于將射頻信號(hào)中的大功率信號(hào)旁路下地,濾除射頻信號(hào)中的大功率信號(hào);所述過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路102,用于在接收到的大電流信號(hào)時(shí)對(duì)電路進(jìn)行切斷保護(hù),濾除射頻信號(hào)中的大電流信號(hào);所述選頻電路103,用于對(duì)經(jīng)過(guò)接地信號(hào)保護(hù)電路和過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路的處理后殘留的干擾信號(hào)進(jìn)行頻率濾波;所述限幅電路104,用于對(duì)所述殘留的干擾信號(hào)的幅值限定在設(shè)定幅值后輸出至所述濾波電路。
[0026]在本實(shí)施例中,通過(guò)接地信號(hào)保護(hù)電路101將大功率信號(hào)旁路下地,濾除干擾瞬時(shí)大功率信號(hào)和雷電信號(hào)。同時(shí),將較大的電流信號(hào)通過(guò)過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路102進(jìn)行濾除,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻通道的安全保護(hù)。選頻電路103對(duì)接收信道以外的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波,濾除無(wú)用的干擾頻率信號(hào)。而限幅電路104則可以將射頻信號(hào)的幅值限制在一定幅度后輸出至后級(jí)電路。
[0027]接地信號(hào)保護(hù)電路101、過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路102均可選用高精度保護(hù)器件,以保證良好的接收效果與起始保護(hù)門限。各保護(hù)電路通過(guò)密切的性能配合、指標(biāo)折中與器件選型,在對(duì)無(wú)用信號(hào)進(jìn)行濾除、對(duì)后級(jí)電路進(jìn)行保護(hù)的同時(shí),以最低的傳輸損耗來(lái)保證對(duì)有用信號(hào)的接收。
[0028]信號(hào)保護(hù)電路10的保護(hù)門限可以設(shè)為33dBm ;信道損耗小于0.2dB。
[0029]上述實(shí)施例的信號(hào)保護(hù)電路,通過(guò)控制接收信號(hào)門限,降低信道傳輸損耗等原理,在保證良好接收性能的同時(shí)極大提高了天線的共址抗干擾能力。
[0030]對(duì)于上述實(shí)施例的信號(hào)保護(hù)電路,在其電路設(shè)計(jì)中,可以通過(guò)如下器件來(lái)實(shí)現(xiàn),參考圖3所示,圖3為信號(hào)保護(hù)電路的電路設(shè)計(jì)示意圖。
[0031]所述接地信號(hào)保護(hù)電路101包括設(shè)于射頻信號(hào)輸入端與接地之間的防雷保護(hù)管1011 ;在本實(shí)施例中,防雷保護(hù)管1011可以將大功率信號(hào)特別是雷電信號(hào)迅速通過(guò)旁路下地,實(shí)現(xiàn)了保護(hù)后級(jí)電路的作用。
[0032]所述過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路102包括并聯(lián)連接的兩個(gè)過(guò)流保護(hù)管,如圖中所示過(guò)流保護(hù)管1021和過(guò)流保護(hù)管1022 ;在本實(shí)施例中,兩個(gè)過(guò)流保護(hù)管所起的作用是,當(dāng)大電流信號(hào)通過(guò)時(shí),電流超過(guò)一定門限,觸發(fā)過(guò)流保護(hù)管,過(guò)流保護(hù)管1021和過(guò)流保護(hù)管1022斷開,當(dāng)電流恢復(fù)至一定門限內(nèi)后,過(guò)流保護(hù)管1021和過(guò)流保護(hù)管1022接通,通過(guò)兩個(gè)過(guò)流保護(hù)管并聯(lián)方式,可以實(shí)現(xiàn)分流作用,提高了穩(wěn)定性和安全性。
[0033]所述選頻電路103包括連接在過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路與限幅電路之間的電容C,以及連接在過(guò)流保護(hù)管的輸出端與接地之間的電感L,其中,所述電感并聯(lián)一電阻R ;在本實(shí)施例中,電容C、電感L、電阻R構(gòu)成選頻電路,可以將射頻信號(hào)中殘留的干擾信號(hào)中的無(wú)用頻率濾除;其中,電容C可以取值為4700pF,電阻R為51ΚΩ。
[0034]所述限幅電路104包括連接在選頻電路與接地之間的電壓鉗位電路,該電壓鉗位電路包括兩個(gè)反向并聯(lián)的二極管,如圖中所示二極管1041和二極管1042;通過(guò)電壓鉗位電路,將殘留干擾信號(hào)的幅值鉗位至一定幅度,提高了共址抗干擾能力。
[0035]對(duì)于所述濾波電路20,可以包括一個(gè)5階橢圓高通T型配置濾波器和一個(gè)9階橢圓低通Pi型配置濾波器。其中,頻率通帶可以為1.6MHZ-30MHZ,一般情況下,帶內(nèi)插損小于
0.3dB,帶內(nèi)波動(dòng)小于0.4dB,大于50MHz的頻段的帶外抑制大于70dB。
[0036]通過(guò)濾波電路20實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻信號(hào)的選頻和濾除帶外信號(hào),進(jìn)一步增強(qiáng)了天線的共址抗干擾能力。
[0037]對(duì)于所述增益控制電路30,可以采用共軛放大電路模式對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行放大,優(yōu)選的,參考圖4所示,圖4為一個(gè)實(shí)施例的增益控制電路示意圖,在增益控制電路30的電路設(shè)計(jì)中,可以包括功率檢測(cè)電路301,包含η個(gè)輸出端的選通開關(guān)302,以及η個(gè)級(jí)聯(lián)的低噪聲放大電路3031~303η,n≥ 2 ;
[0038]所述功率檢測(cè)電路301的輸入端連接濾波電路輸出端,輸出端連接選通開關(guān)302的控制端;
[0039]所述選通開關(guān)302的信號(hào)輸入端連接濾波電路輸出端,η個(gè)信號(hào)輸出端分別連接所述η個(gè)級(jí)聯(lián)的低噪聲放大電路3031~303η的信號(hào)輸入端;
[0040]所述功率檢測(cè)電路301檢測(cè)濾波電路20輸出的射頻信號(hào)的功率,根據(jù)預(yù)設(shè)的功率門限值判決所述功率,并根據(jù)所述判決的結(jié)果控制選通開關(guān)302將射頻信號(hào)通過(guò)對(duì)應(yīng)的輸出端輸出至低噪聲放大電路3031~303η進(jìn)行放大。[0041]參考圖5所示,圖5為增益控制電路的一個(gè)實(shí)例的示意圖,本實(shí)例采用2個(gè)個(gè)級(jí)聯(lián)的低噪聲放大電路,即η = 2,如圖中所示,分別為低噪聲放大電路3031和低噪聲放大電路3032,選通開關(guān)302有2個(gè)輸出端,分別為輸出端3021和輸出端3022,分別連接低噪聲放大電路3031和低噪聲放大電路3032的輸入端;作為一個(gè)例子,可以在此設(shè)定低噪聲放大電路3031的增益為12dB,設(shè)定低噪聲放大電路3032的增益為8dB。
[0042]在本應(yīng)用實(shí)例中,功率檢測(cè)電路301對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),若檢測(cè)到射頻信號(hào)低于電路預(yù)設(shè)的功率門限值,則進(jìn)入高增益放大模式,控制選通開關(guān)302通過(guò)輸出端3021輸出射頻信號(hào),射頻信號(hào)依次通過(guò)兩級(jí)低噪聲放大電路,從而輸出20dB的高增益放大信號(hào);若檢測(cè)信號(hào)高于預(yù)設(shè)的功率門限值,則控制選通開關(guān)302通過(guò)輸出端3022輸出射頻信號(hào),此時(shí)射頻信號(hào)僅通過(guò)低噪聲放大電路3032,輸出SdB的增益放大信號(hào)。經(jīng)過(guò)放大后的射頻信號(hào)通過(guò)射頻輸出端口輸出到后級(jí)接收設(shè)備。
[0043]上述實(shí)施例的增益控制電路30,采用共軛放大電路模式對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大,增強(qiáng)了天線的共址抗干擾能力。
[0044]參考圖6所示,圖6為一個(gè)實(shí)施例的有源接收天線的結(jié)構(gòu)示意圖,包括:本發(fā)明任一實(shí)施例所述的天線有源電路110、天線振子120以及天線底座130 ;其中,所述天線振子120設(shè)于天線底座130上方,所述天線有源電路110設(shè)于天線底座130的內(nèi)部。
[0045]參考圖7所示,圖7為一個(gè)實(shí)例的有源接收天線的外部視圖。
[0046]對(duì)于所述天線振子120,其振子1201可以由長(zhǎng)1.3米、直徑3厘米的銅管組成。
[0047]對(duì)于所述天線底座130,其外部結(jié)構(gòu)可以設(shè)置為流線型結(jié)構(gòu),天線底座130的側(cè)方設(shè)有連接天線有源電路Iio的信號(hào)輸出端的N頭射頻插座140,N頭射頻插座140與天線底座130的連接處使用密封圈與密封膠水進(jìn)行密封。通過(guò)部件間連接處均使用密封圈與密封膠水進(jìn)行密封,提高了天線的防水性能,確保在暴雨、潮濕環(huán)境下保持良好的接收效果。
[0048]另外,對(duì)于有源接收天線,還可以包括6條7*100mm的地網(wǎng)150 ;通過(guò)設(shè)置地網(wǎng),在天線架設(shè)接地不良可通過(guò)加裝地網(wǎng)來(lái)降低天線電流損耗,從而加大接收效率。
[0049]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式,其描述較為具體和詳細(xì),但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn),這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此,本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種天線有源電路,其特征在于,包括:依次連接的信號(hào)保護(hù)電路、濾波電路以及增益控制電路; 所述信號(hào)保護(hù)電路,用于接收天線振子的射頻信號(hào),將射頻信號(hào)中的大信號(hào)進(jìn)行濾除保護(hù)處理后輸出至濾波電路; 所述濾波電路,用于對(duì)信號(hào)保護(hù)電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行頻帶濾波處理后輸出至增益控制電路; 所述增益控制電路,用于根據(jù)預(yù)設(shè)的功率門限值對(duì)濾波電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行增益控制處理然后輸出至后級(jí)接收設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線有源電路,其特征在于,所述信號(hào)保護(hù)電路包括:依次連接的接地信號(hào)保護(hù)電路、過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路、選頻電路以及限幅電路;其中,接地信號(hào)保護(hù)電路連接射頻信號(hào)輸入端,限幅電路連接濾波電路輸入端; 所述接地信號(hào)保護(hù)電路,用于將射頻信號(hào)中的大功率信號(hào)旁路下地,濾除射頻信號(hào)中的大功率信號(hào); 所述過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路,用于在接收到的大電流信號(hào)時(shí)對(duì)電路進(jìn)行切斷保護(hù),濾除射頻信號(hào)中的大電流信號(hào); 所述選頻電路,用于對(duì)經(jīng)過(guò)接地信號(hào)保護(hù)電路和過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路的處理后殘留的干擾信號(hào)進(jìn)行頻率濾波; 所述限幅電路,用于 對(duì)所述殘留的干擾信號(hào)的幅值限定在設(shè)定幅值后輸出至所述濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線有源電路,其特征在于,所述接地信號(hào)保護(hù)電路包括設(shè)于射頻信號(hào)輸入端與接地之間的防雷保護(hù)管; 所述過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路包括并聯(lián)連接的兩個(gè)過(guò)流保護(hù)管; 所述選頻電路包括連接在過(guò)流信號(hào)保護(hù)電路與限幅電路之間的電容C,以及連接在過(guò)流保護(hù)管的輸出端與接地之間的電感L,其中,所述電感并聯(lián)一電阻R ; 所述限幅電路包括連接在選頻電路與接地之間的電壓鉗位電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線有源電路,其特征在于,所述濾波電路包括一個(gè)5階橢圓高通T型配置濾波器和一個(gè)9階橢圓低通Pi型配置濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線有源電路,其特征在于,所述濾波電路的頻率通帶為1.6MHz-30MHz,帶內(nèi)插損小于0.3dB,帶內(nèi)波動(dòng)小于0.4dB,大于50MHz的頻段的帶外抑制大于 70dB。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線有源電路,其特征在于,所述增益控制電路包括功率檢測(cè)電路,包含η個(gè)輸出端的選通開關(guān),以及η個(gè)級(jí)聯(lián)的低噪聲放大電路,η≥2 ; 所述功率檢測(cè)電路的輸入端連接濾波電路輸出端,輸出端連接選通開關(guān)的控制端; 所述選通開關(guān)的信號(hào)輸入端連接濾波電路輸出端,η個(gè)信號(hào)輸出端分別連接所述η個(gè)級(jí)聯(lián)的低噪聲放大電路的信號(hào)輸入端; 所述功率檢測(cè)電路檢測(cè)濾波電路輸出的射頻信號(hào)的功率,根據(jù)預(yù)設(shè)的功率門限值判決所述功率,并根據(jù)所述判決的結(jié)果控制選通開關(guān)將射頻信號(hào)通過(guò)對(duì)應(yīng)的輸出端輸出至低噪聲放大電路進(jìn)行放大。
7.一種有源接收天線,其特征在于,包括:權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的天線有源電路、天線振子以及天線底座;其中,所述天線振子設(shè)于天線底座上方,所述天線有源電路設(shè)于天線底座的內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源接收天線,其特征在于,所述天線振子的振子由長(zhǎng)1.3米、直徑3厘米的銅管組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源接收天線,其特征在于,所述天線底座的外部結(jié)構(gòu)為流線型結(jié)構(gòu),天線底座的側(cè)方設(shè)有連接天線有源電路的信號(hào)輸出端的N頭射頻插座,N頭射頻插座與天線底座的連接處使用密封圈與密封膠水進(jìn)行密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的 有源接收天線,其特征在于,還包括6條7*100_的地網(wǎng)。
【文檔編號(hào)】H04B1/10GK103997351SQ201410202128
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】劉剛 申請(qǐng)人:廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司