一种射频发射机精细化驻波保护电路及方法与流程

本发明属于数据链通信技术领域，具体涉及一种适用于数据链端机中射频前端组件部分的射频发射机精细化驻波保护电路及方法。

背景技术：

信息化时代无线通信技术应用广泛的同时日新月异。雷达、电子战、航空航天、卫星通信以及武器装备中无线设备的应用越来越广泛，为了达到更远的通信距离，高性能、大功率输出的无线通信设备越来越成为设计师的工作重点。射频前端组件及天线作为数据链通信中的重要组成部分，其性能好坏直接影响着数据链端机的整机性能。理想状况下滤波器与天线之间驻波为1，即信号不会有反射。但是实际情况中由于物理设计及频率特性影响，滤波器与天线之间驻波会在2.5左右。实际操作过程中，由于天线损坏、滤波器损坏或者连接器等原因可能导致天线驻波会很差。为了覆盖射频前端与天线之间性能测试性，需要对不同的天线驻波进行报警判断并采取相应保护措施。

常见的驻波检测方法是在射频前端输出端(滤波器输出)与天线之间增加正向耦合器和返向耦合器，当天线驻波不同时，返向检波输出不同的电压值。如图1所示，常规驻波检测电路为射频信号经过功率放大器1后依次通过正向耦合器2、第一隔离器3、腔体滤波器4、返向耦合器10后经天线5辐射出去。当腔体滤波器4与天线5之间的驻波不好时，反射信号依次经过返向耦合器10、腔体滤波器4、第二隔离器6、限幅器8进入接收链路低噪声放大器11。限幅器8会对大信号进行一定幅度的限定，并且反射大部分信号到第二隔离器6的负载端。正向耦合器2检波正向功率信号强度，返向耦合器10耦合返向信号强度送至检波器9；当腔体滤波器4与天线5之间驻波不好时，返向检波会检测到大信号反射，从而与正向检波信号比较后判断是否报警及保护电路。

该方法的不足之处包括以下几个方面：

1、发射链路输出端增加返向耦合器会损失正向功率大小；

2、发射端滤波器为腔体滤波器，滤波器输出端连接器直接与天线连接，不具备放置返向检波器条件；

正在开发中的射频前端方案复杂，体积较小，为了保障大功率信号输出、尽量降低链路对接收端噪声系数的影响，因此不适合通过在射频前端输出端增加返向耦合器的方法实现返向驻波检测。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种射频发射机精细化驻波保护电路及方法，以解决如何提高驻波保护精细化程度的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种射频发射机精细化驻波保护电路，该保护电路包括功率放大器、正向耦合器、第一隔离器、腔体滤波器、天线、第二隔离器、电桥、限幅器、检波器、返向耦合器和低噪声放大器；其中，根据信号流向，射频信号依次经过功率放大器、正向耦合器、第一隔离器和腔体滤波器后直接经过天线辐射出去；通过检波器对正向耦合后的射频信号进行正向检波，用来监测射频信号输出；驻波不好时的大功率信号在腔体滤波器与天线端口进行反射，依次经过腔体滤波器、第二隔离器和电桥，平均分配给两路限幅器后，进入低噪声放大器，大信号再被限幅器反射至电桥的检波器端口进行返向检波电压输出；通过返向检波电压与正向检波电压比较后判断是否报警及保护电路。

此外，本发明还提出一种射频发射机精细化驻波保护方法，采用如权利要求1的上述保护电路，该保护方法包括如下步骤：

s1、射频信号依次经过功率放大器、正向耦合器、第一隔离器和腔体滤波器后直接经过天线辐射出去；

s2、通过检波器对正向耦合后的射频信号进行正向检波，用来监测射频信号输出；

s3、驻波不好时的大功率信号在腔体滤波器与天线端口进行反射，依次经过腔体滤波器、第二隔离器和电桥，平均分配给两路限幅器后，进入低噪声放大器；

s4、大信号再被限幅器反射至电桥的检波器端口进行返向检波电压输出；

s5、对返向检波电压与正向检波电压进行比较，判断是否报警及保护电路。

(三)有益效果

本发明提出射频发射机精细化驻波保护电路及方法。本发明在射频前端的功率放大器的发射输出端进行功率信号正向耦合后对射频信号正向检波用来监测射频信号输出；在射频前端的接收端(天线接收到的射频信号经过腔体滤波器、隔离器、电桥后进入功分的限幅器)电桥的一个端口接有检波器进行反射功率信号检波，用来检测反射信号强度的大小。通过对正反向检波器电压的比较，判断天线端口在不同驻波值下的反射信号强度，从而采取相应的电路保护措施。

本发明的优点是：不会损失发射链路输出端正向功率；驻波为5或者更恶劣条件时，接收端限幅器的承受功率小，限幅器恢复时间会增加，有效提升端机性能；

附图说明

图1为常规驻波检测电路原理框图；

图2为本发明实施例的精细化驻波保护电路原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种射频发射机精细化驻波保护电路及方法，该电路原理如图2所示。该电路包括功率放大器1、正向耦合器2、第一隔离器3、腔体滤波器4、天线5、第二隔离器6、电桥7、限幅器8、检波器9、返向耦合器10和低噪声放大器11。

根据信号流向，射频信号依次经过功率放大器1、正向耦合器2、第一隔离器3、腔体滤波器4后直接经过天线5辐射出去，信号链路损耗较图1的常规方法少。其中，通过检波器对正向耦合后的射频信号进行正向检波，用来监测射频信号输出。

当驻波不好时，大功率信号会在腔体滤波器4与天线5端口进行反射，依次经过腔体滤波器4、第二隔离器6、电桥7，平均分配给两路限幅器8，进入接收链路低噪声放大器11，大信号再被限幅器8反射至电桥7的检波器9端口进行返向检波电压输出。通过返向检波电压与正向检波电压比较后判断是否报警及保护电路。

采用该电路结构，在驻波为5时，反射功率信号较大时，会平均分配功率，降低每路限幅器8的承载功率；并且可优化具有腔体滤波器的射频前端组件中驻波保护的精细化程度，根据驻波保护精度进行需求选择，使用方便灵活，通用性强。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于数据链通信技术领域，具体涉及一种适用于数据链端机中射频前端组件部分的射频发射机精细化驻波保护电路及方法。本发明在射频前端的功率放大器的发射输出端进行功率信号正向耦合后对射频信号正向检波用来监测射频信号输出；在射频前端的接收端(天线接收到的射频信号经过腔体滤波器、隔离器、电桥后进入功分的限幅器)电桥的一个端口接有检波器进行反射功率信号检波，用来检测反射信号强度的大小。通过对正反向检波器电压的比较，判断天线端口在不同驻波值下的反射信号强度，从而采取相应的电路保护措施。本发明的优点是：不会损失发射链路输出端正向功率；驻波为5或者更恶劣条件时，接收端限幅器的承受功率小，限幅器恢复时间会增加，有效提升端机性能。

技术研发人员：刘震
受保护的技术使用者：天津津航计算技术研究所
技术研发日：2018.10.30
技术公布日：2019.01.11