便携式探空仪接收机射频前端电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及接收机射频前端电路领域，特别是特高频(UHF)气象频段探空仪信号的接收处理。
【背景技术】
[0002]近年来，经济快速发展的同时也带了一些值得关注的环境问题，其中气候环境变化的问题引起了各方广泛的关注。全球变暖、反季节天气、局部突发灾害等天气情况对人们平时的生活带来了巨大的影响，不仅造成严重的经济损失，还威胁着人类的生命财产安全。为了减小气象灾害的影响，提前做好防护措施是非常重要的，这就要求进行准确的天气预报。而高空气象探测的数据信息，不但影响着日常天气预报和气候分析，而且在国防军事和国民经济建设中也担当着重要的角色。现如今我国的地面探测设备主要以固定台站式和车载式为主，设备大多为气象雷达、无线电经玮仪等大型设备，此类设备的研制和更新换代的代价相比探空仪而言要大很多。探空仪技术的不断发展，对地面接收设备的性能提出了更高的要求。接收系统的性能好坏，关系到能否对气象数据进行有效的接收，气象数据资料的准确性会直接影响相关应用服务的质量。相比台站式和车载式设备，便携式的接收机研制代价相对较小，而且适合人员携带，有着台站式和车载式所无法比拟的机动性，适用于人工降雨、导弹的发射以及山区救灾等一些特殊场合。
[0003]现有的便携式探空仪接收机是与L波段数字探空仪配合使用的，探测距离不够远，精度不高。随着国产GPS探空仪的成功研制和逐步推广使用，采用GPS定位后，探测距离也变的更远，接收机的灵敏度、功耗、增益等性能也需要进一步的改善。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种集成度高、体积小、灵敏度和功耗等性能更好的射频前端电路系统，能与最新的国产GPS探空仪配合使用，探测距离更远精度更高。
[0005]本发明提供了如下的技术方案:
[0006]—种便携式探空仪接收机射频前端电路，包括:包括:依次电连接的低噪声放大器、射频滤波器、混频器、中频滤波器、可控增益放大器、检波器和运算放大器。
[0007]所述低噪声放大器的噪声系数小于1.5dB，增益达22dB。
[0008]所述射频滤波器为高Q值的带通滤波器。
[0009]混频器为有源混频器，能够提供10dB的增益。
[0010]所述中频滤波器为中频带通滤波器。
[0011]所述可控增益控制放大器、检波器以及运算放大器组成了自动增益控制电路，对于微弱的输入信号电平，自动增益控制电路能够提供35dB的增益。
[0012]本发明的有益效果是:改善了探空仪接收机的功耗，灵敏度更高，能接收处理更微弱的气象信号，探测距离得到提高；集成度高，体积小重量轻，适合人员携带，与最新的GPS探空仪配合使用，便携性好。
【附图说明】
[0013]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0014]图1为射频前端结构图；
[0015]图2为射频前端增益噪声性能图；。
[0016]图3为三阶互调测试输入信号；
[0017]图4为三阶互调测试输出信号；
[0018]图5为高次谐波分析结果。
【具体实施方式】
[0019]如图1-5所示，本发明公开一种便携式探空仪接收机射频前端电路，包括:依次相连的低噪声放大器1、射频滤波器2、混频器3、中频滤波器4、可控增益放大器5、检波器6和运算放大器7。
[0020]在本实施例中，接收机射频前端中，低噪声放大器1的噪声系数小于1.5dB，增益达22dB。射频滤波器2为高Q值的带通滤波器，要求插入损耗小，边沿陡峭带外抑制大，能对镜像频率起到足够的抑制作用。混频器3起到下变频的作用，为有源混频器，能够提供10dB的增益。中频滤波器4为中频带通滤波器，插入损耗小，带外抑制性能好。
[0021]自动增益控制放大器5、检波器6以及运算放大器7组成了自动增益控制电路。对于微弱的输入信号电平，自动增益控制电路能够提供35dB的增益，当输入信号电平较高的，为了使输出电平不超过后端电路的额定值，自动增益控制电路对增益起到一定的压缩作用。可控增益放大器5的增益大小受运算放大器7的输出电压控制，检波器6对可控增益放大器5的输出信号进行检波，输出一个直流电压，运算放大器7对检波器6的输出电压与参考电压进行比较，运算放大器7的输出电压控制可控增益放大器的增益大小。自动增益控制放大器5、检波器6以及运算放大器7组成的自动增益控制电路，使得中频输出功率保持在一个稳定的范围内。
[0022]本发明接收机射频前端，接收到的信号先通过低噪声放大器1进行放大和降噪，再经过射频滤波器2进行滤波处理，混频器3对信号进行下变频处理并提供部分增益，然后经由中频滤波器4滤波得到中频信号。中频滤波器4的输出信号较小时，自控增益控制部分提供足额35dB的增益，中频滤波器4输出信号较大时，最后的自动增益控制电路的增益进行压缩，使得中频输出功率稳定在OdBm左右。
[0023]如图2所示，显示了射频前端通路，在不同输入信号功率情况下，各部分电路的增益、输出功率和噪声系数。
[0024]如图3所示，为测试整个前端电路三阶互调特性时的输入信号情况。
[0025]如图4所示，为测试整个前端电路三阶互调特性时的输入信号情况。
[0026]如图5五所示，为前端电路高次谐波的分析结果，可以看出除了所需要的中频频率外，其他各次谐波的抑制情况都非常好。
[0027]综上，本发明改善了探空仪接收机的功耗，灵敏度更高，能接收处理更微弱的气象信号，探测距离得到提高；集成度高，体积小重量轻，适合人员携带，与最新的GPS探空仪配合使用，便携性好。
[0028]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种便携式探空仪接收机射频前端电路，其特征在于，包括:依次电连接的低噪声放大器、射频滤波器、混频器、中频滤波器、可控增益放大器、检波器和运算放大器。2.根据权利要求1所述的便携式探空仪接收机射频前端电路，其特征在于，所述低噪声放大器的噪声系数小于1.5dB，增益达22dB。3.根据权利要求1所述的便携式探空仪接收机射频前端电路，其特征在于，所述射频滤波器为高Q值的带通滤波器。4.根据权利要求1所述的便携式探空仪接收机射频前端电路，其特征在于，混频器为有源混频器，能够提供10dB的增益。5.根据权利要求1所述的便携式探空仪接收机射频前端电路，其特征在于，所述中频滤波器为中频带通滤波器。6.根据权利要求1所述的便携式探空仪接收机射频前端电路，其特征在于，所述可控增益控制放大器、检波器以及运算放大器组成了自动增益控制电路，对于微弱的输入信号电平，自动增益控制电路能够提供35dB的增益。
【专利摘要】本实用新型提供一种便携式探空仪接收机射频前端电路，包括：依次电连接的低噪声放大器、射频滤波器、混频器、中频滤波器、可控增益放大器、检波器和运算放大器。本实用新型改善了探空仪接收机的功耗，灵敏度更高，能接收处理更微弱的气象信号，探测距离得到提高；集成度高，体积小重量轻，适合人员携带，与最新的GPS探空仪配合使用，便携性好。
【IPC分类】H04B1/16, G01W1/08
【公开号】CN205105200
【申请号】CN201520805916
【发明人】汤鹿勇, 王友保
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年10月15日