一种具有快速上电能力的模块化射频接收前端

技术领域

本发明属射频前端技术领域，具体涉及一种具有快速上电能力的模块化射频接收前端。

背景技术

射频接收前端是电子战系统的关键组成部分，也是制约电子侦察设备设计和生产的关键因素。在电子侦察设备中配备的射频前端结构复杂、功能多样，其性能直接影响电子侦察设备的各项关键技术指标。传统的射频前端由多个微波组件组成，微波组件采用砖式设计，所有的元器件均集成在一个壳体内，形成一个整体，其特点是多功能、高集成度。然而，相应的功能单元在设计之初已被固化，不利于通用化、模块化设计，以及增加了射频前端各级电路BIT(Built-in Test)检测难度。

检波对数视频放大器是高速、准确测量微波脉冲的关键部件，其通常应用于雷达、电子战系统的测向、功率检测等功能中，例如在雷达告警接收机(RWR)和电子支援措施接收机(ESM)中，通过对接收的脉冲信号幅度的比较可以确定接收信号的到达角。为了减小测向的误差和同时能够检测弱信号和强信号，需要有宽的动态范围、高的通道一致性，同时提供输出电压与输入微波功率良好的线性度。检波对数视频放大器一般分为两种类型：检波对数视频放大技术(DLVA)、逐级检波对数放大技术(SDLVA)。目前，多数检波对数视频放大器采用进口状态检波器MBD3057和进口对数放大器L-17D芯片级联，这限制了电子侦察设备国产化进程。同时，SDLVA芯片通常有低温状态下不能正常启动问题，以及后级运算放大器视频信号反灌，导致SDLVA芯片工作异常，这限制了其应用范围。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有快速上电能力的模块化射频接收前端。包括滤波限幅前端、开关滤波放大电路、功分电路一、大动态SDLVA电路和SDLVA供电电路，通过SMP接头连接各级功能模块实现模块化设计，通过多级自检检测各级电路性能，通过运算放大器增加SDLVA芯片与后级运算放大器电路间隔离度，以及为SDLVA检波模块提供ns级别上升沿的供电电压等，降低多通道接收前端的射频信号互连及供电控制接线复杂程度，具有模块化设计、高灵敏度、高可靠性、通用性强等特性。

一种具有快速上电能力的模块化射频接收前端，其特征在于包括：滤波限幅前端、开关滤波放大电路、功分电路一、大动态SDLVA电路和SDLVA供电电路；

所述的滤波限幅前端包括射频BMA接头、滤波器、限幅器、开关、低噪声放大器、SMP接头、5芯J30J接头和多路功分器，其中，射频BMA接头与接收天线相连，接收雷达信号传输至滤波器，滤波器滤除有用频段带外信号后传输至限幅器，限幅器进行限幅处理后输出低噪声放大器可以承受的小功率信号；所述的开关包括单刀单掷开关和单刀双掷开关，单刀单掷开关增加单刀双掷开关与限幅器相连端口隔离度，单刀双掷开关的一个端口作为自检输入端连接至SMP接头，输出端连接至低噪声放大器，低噪声放大器对接收的雷达信号进行放大后输出至开关滤波放大电路；5芯J30J接头将外部输入电源和控制信号传输至滤波限幅前端；多路功分器将外部自检扫频信号功分为若干路后通过SMP接头输出至单刀双掷开关自检输入端，实现射频接收前端的自检与校正功能；

所述的开关滤波放大电路包括开关、带通滤波器和低噪声放大器，其中，开关的工作输入端接收滤波限幅前端输出的射频信号，自检输入端连接外部自检扫频信号，引入第二级自检；开关的输出端连接带通滤波器滤除带外谐波及噪声，再经低噪声放大器进行信号放大后通过SMP接头输出至功分电路一；

所述的功分电路一将开关滤波放大电路输出的射频信号功分为两路，其中一路传输至射频输出接口，输出射频信号；一路传输至大动态SDLVA电路；

所述的大动态SDLVA电路包括功分电路二、SDLVA检波电路和运算放大合成电路，其中，SDLVA检波电路包含限幅放大器、SDLVA检波模块一、运算放大器一、SDLVA检波模块二和运算放大器二；功分电路二将功分电路一输出的射频信号功分为两路，一路输出至限幅放大器，限幅放大器将信号低功率部分放大至SDLVA检波模块一的检波动态范围内并输出至SDLVA检波模块一，SDLVA检波模块一进行检波、视频对数放大处理，输出低功率部分对应的视频信号一，同时通过限幅放大器的限幅功能将输入信号限幅至理论设计中间拼接功率-30dBm处，进而限制SDLVA检波模块一输出的视频信号一的最大电平；运算放大器一设置为射极跟随器功能，隔离SDLVA检波模块一与运算放大合成电路；功分电路二输出的另一路信号通过SMP转接传输至SDLVA检波模块二，通过衰减器将输入信号的高功率部分衰减至SDLVA检波模块二的检波动态范围内，SDLVA检波模块二进行检波、视频对数放大处理后输出高功率部分对应的视频信号二；运算放大器二设置为射极跟随器功能，隔离SDLVA检波模块二与运算放大合成电路；视频信号一和视频信号二分别经过运算放大器一和运算放大器二后进入运算放大合成电路，运算放大合成电路包含温度补偿电路、反相电路、加法电路和放大电路，温度补偿电路对分别对两个视频信号的噪声基线漂移进行补偿，反相电路将两个视频信号由负检波信号变为正向信号，加法电路将两路正向视频信号及其对应的温度补偿信号相加合成，放大电路将合成的视频信号进行放大后输出，并得到放大后信号的对数斜率；

所述的SDLVA供电电路通过比较器、双反相器和PMOS管电压开关控制电路级联，为大动态SDLVA电路提供上升沿优于100ns的上电电压。

具体地，所述的滤波限幅前端的射频BMA接头与接收天线直插连接，5芯J30J接头采用带浮动的5芯盲插接头，SMP接头采用盲插接头，射频BMA接头、J30J接头和SMP接头通过定位销精准定位，安装底座支撑，且安装于同一截面。

具体地，所述的滤波限幅前端的滤波器底部和侧面通过导电胶粘接。

具体地，所述的大动态SDLVA电路的SDLVA检波电路采用SDLVA检波模块一和SDLVA检波模块二拼接而成，两个SDLVA检波模块均采用安其威公司的SDLVA芯片。

具体地，所述的大动态SDLVA电路的两个SDLVA检波模块采用LTCC集成化设计，将周围偏置和匹配电路集成在陶瓷板上，LTCC烧结在可伐垫片上，输入、输出端设计4个SMP接头，两个SMP接头用于信号传输，另两个SMP接头用于为SDLVA检波模块供电。

具体地，所述的大动态SDLVA电路的运算放大器一和运算放大器二，电压放大倍数为1，为共集电极放大电路，隔离前后端电路。

具体地，所述的SDLVA供电电路包括比较器U1、双反相器U2、电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、电容一C1、电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6和PMOS管电压开关控制电路，SDLVA供电电路的输入端连接+5V电源，比较器U1的负极输入端通过电阻一R1和电阻二R2串联分压，正极输入端通过电阻三R3和电容一C1组成的RC电路延迟其上升时间，当正极端电压升至负极端分压时，比较器U1输出高电平；高电平经电阻四R4后输入双反相器U2，双反相器U2输出低电平经电阻五R5后进入PMOS管电压开关控制电路U3的栅极，栅源电压VGS小于PMOS管阈值电压，PMOS管漏极与源级导通，导通时间为ns级别，为SDLVA芯片提供ns级别上升沿的供电电压。

本发明的有益效果是：

(1)由于将滤波限幅前端通过BMA接头直接连接至天线后端，能够减小滤波放大链路前的连接损耗，降低噪声系数，同时，还通过带通滤波器滤除带外杂散和噪声；通过将带通滤波器底部和侧面通过导电胶粘接，能够达到良好接地并改善接地连续性，降低带内起伏，提升系统灵敏度；

(2)由于采用BMA、SMP和J30J等盲插接头降低设备复杂度，使射频前端可靠性更高；同时，由于可进行多级自检，通过自检通道注入扫频自检信号检测各接收通道性能，优化自检功能，能够进一步提高系统可靠性；此外，通过在SDLVA检波模块和后级运算放大电路之间串联运算放大器，并将其设置为射随器功能，能够增加两级电路之间的隔离度，进一步提升电路可靠性；

(3)由于采用模块化设计，便于更换、调试，以及通用化使用；由于采用国产SDLVA芯片，替换进口芯片，实现大动态检波电路100％国产化；

(4)由于采用比较器、双反相器和PMOS管电压开关控制电路级联，可将整机设备中电源上电上升沿由ms级提升至ns级，满足SDLVA供电需求，解决SDLVA芯片低温不启动问题。

附图说明

图1是本发明的一种具有快速上电能力的模块化射频接收前端的结构示意图；

图2是本发明的滤波限幅前端结构示意图；

图3是本发明的滤波限幅前端安装示意图；

图4是本发明的开关滤波放大电路结构示意图；

图5是本发明的大动态SDLVA电路结构示意图；

图6是本发明的SDLVA检波模块设计示意图；

图7是本发明的SDLVA供电电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

如图1所示，本发明提供了一种具有快速上电能力的模块化射频接收前端，包括：滤波限幅前端、开关滤波放大电路、功分电路一、大动态SDLVA电路和SDLVA供电电路。

如图2所示，滤波限幅前端包括射频BMA接头、滤波器、限幅器、开关、低噪声放大器、SMP接头、5芯J30J接头和多路功分器，其中，射频BMA接头与接收天线相连，接收雷达信号传输至滤波器，滤波器滤除有用频段带外信号后传输至限幅器，限幅器进行限幅处理后输出低噪声放大器可以承受的小功率信号；所述的开关包括单刀单掷开关和单刀双掷开关，单刀单掷开关增加单刀双掷开关与限幅器相连端口隔离度，单刀双掷开关的一个端口作为自检输入端连接至SMP接头，输出端连接至低噪声放大器，低噪声放大器对接收的雷达信号进行放大后输出至开关滤波放大电路；5芯J30J接头将外部输入电源和控制信号传输至滤波限幅前端；多路功分器将外部自检扫频信号功分为若干路后通过SMP接头输出至单刀双掷开关自检输入端，实现射频接收前端的自检与校正功能。

如图3所示，滤波限幅前端的BMA接头与接收天线直插连接，省去连接电缆，降低链路噪声系数，5芯J30J接头采用带浮动的5芯盲插接头，SMP接头采用盲插接头，射频BMA接头、J30J盲插接头和SMP盲插接头通过定位销精准定位，安装底座支撑，且安装于同一截面。滤波限幅前端的滤波器底部和侧面通过导电胶粘接，以达到良好接地。

如图4所示，开关滤波放大电路包括开关、带通滤波器和低噪声放大器，其中，开关的工作输入端接收滤波限幅前端输出的射频信号，自检输入端连接外部自检扫频信号，引入第二级自检；开关的输出端连接带通滤波器滤除带外谐波及噪声，再经低噪声放大器进行信号放大后通过SMP接头输出至功分电路一。

功分电路一将开关滤波放大电路输出的射频信号功分为两路，其中一路传输至射频输出接口，输出射频信号；一路传输至大动态SDLVA电路。

如图5所示，大动态SDLVA电路包括功分电路二、SDLVA检波电路和运算放大合成电路，其中，SDLVA检波电路包含限幅放大器、SDLVA检波模块一、运算放大器一、SDLVA检波模块二和运算放大器二；功分电路二将功分电路一输出的射频信号功分为两路，一路输出至限幅放大器，限幅放大器将信号低功率部分放大至SDLVA检波模块一的检波动态范围内并输出至SDLVA检波模块一，SDLVA检波模块一进行检波、视频对数放大处理，输出低功率部分对应的视频信号一，同时通过限幅放大器的限幅功能将输入信号限幅至理论设计中间拼接功率-30dBm处，进而限制SDLVA检波模块一输出的视频信号一的最大电平；运算放大器一设置为射极跟随器功能，隔离SDLVA检波模块一与运算放大合成电路；功分电路二输出的另一路信号通过SMP转接传输至SDLVA检波模块二，通过衰减器将输入信号的高功率部分衰减至SDLVA检波模块二的检波动态范围内，SDLVA检波模块二进行检波、视频对数放大处理后输出高功率部分对应的视频信号二；运算放大器二设置为射极跟随器功能，隔离SDLVA检波模块二与运算放大合成电路；视频信号一和视频信号二分别经过运算放大器一和运算放大器二后进入运算放大合成电路，运算放大合成电路包含温度补偿电路、反相电路、加法电路和放大电路，温度补偿电路对分别对两个视频信号的噪声基线漂移进行补偿，反相电路将两个视频信号由负检波信号变为正向信号，加法电路将两路正向视频信号及其对应的温度补偿信号相加合成，放大电路将合成的视频信号进行放大后输出，并得到放大后信号的对数斜率。

大动态SDLVA电路的SDLVA检波电路还可采用SDLVA检波模块一和SDLVA检波模块二拼接而成，通过动态拼接实现大动态功能，其中，SDLVA检波模块中SDLVA芯片采用安其威公司的芯片(替代进口芯片)。

如图6所示，大动态SDLVA电路的SDLVA检波模块采用LTCC集成化设计，将周围偏置和匹配电路集成在陶瓷板上，LTCC烧结在可伐垫片上，输入、输出端设计4个SMP接头，两个SMP接头(K1和K2)用于信号传输和另两个SMP接头(K3和K4)用于SDLVA检波模块供电。

大动态SDLVA电路的运算放大器一和运算放大器二，电压放大倍数为1，为共集电极放大电路，且输入阻抗高，输出阻抗低，它能将输入信号真实地传输至后端电路，隔离前后级之间的影响，可以有效地隔离前后级电路干扰，同时，增强信号的驱动能力。

SDLVA供电电路通过比较器、双反相器和PMOS管电压开关控制电路级联，为大动态SDLVA电路提供上升沿优于100ns的上电电压，满足SDLVA供电需求，解决SDLVA芯片低温不启动问题。

具体地，如图7所示，SDLVA供电电路包括比较器U1、双反相器U2、电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、电容一C1、电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6和PMOS管电压开关控制电路，SDLVA供电电路的输入端连接+5V电源，比较器U1的负极输入端通过电阻一R1和电阻二R2串联分压，正极输入端通过电阻三R3和电容一C1组成的RC电路延迟其上升时间，当正极端电压升至负极端分压时，比较器U1输出高电平(+5V)；高电平经电阻四R4后输入双反相器U2，双反相器U2输出低电平(0V)经电阻五R5后进入PMOS管电压开关控制电路U3的栅极，栅源电压VGS小于PMOS管阈值电压，PMOS管漏极与源级导通，导通时间为ns级别，为SDLVA芯片提供ns级别上升沿的供电电压。