限幅STC衰减器及射频收发系统的制作方法

限幅stc衰减器及射频收发系统
技术领域
1.本实用新型涉及射频收发领域，特别涉及限幅stc衰减器及射频收发系统。


背景技术：

2.在射频收发系统中，接收机的抗烧毁能力、接收灵敏度以及接收动态范围是三个关键指标。抗烧毁能力是防止系统在发射周期内，由于收发天线开路、短路或驻波差导致大功率信号进入接收机烧毁接收机内部电路的一种保护功能；接收灵敏度是接收机能接收到的最小信号的幅度值，在瞬时带宽一定的情形下，接收灵敏度随接收机噪声系数的增加而降低；接收动态范围是接收机能接收到的最大信号和最小信号的幅度值之差。
3.如图1所示，这是传统t/r组件的原理框图。只看接收机部分，接收机前端有一个限幅器，这个限幅器内部自带耦合检波功能，当检测功率超过设定门限时，限幅器内部的pin限幅二极管导通，将信号反射回四端口环形器，经大功率负载吸收掉。限幅器之后是低噪声放大器，该放大器的噪声系数很低，通常小于2db，可以保证接收机的灵敏度；低噪声放大器之后是可调衰减器，该衰减器受外部信号stc控制,stc控制信号如附图2所示，是一个周期为t的电压信号，每个周期内包含一段接收时间t1和一段发射时间t2，在发射周期时，stc 电压为0，表示接收机没有任何衰减；在接收周期时，stc电压随时间逐渐下降，表示衰减量从高到低逐渐降低为0，这是因为近场信号先返回，远场信号后返回，近场信号功率强，为防止放大器饱和，所以衰减量大，远场信号功率弱，为提高系统灵敏度不需要衰减。当输入射频信号较大时，控制信号使衰减器衰减量增大，从而提高了接收机对大信号的接收能力，使接收动态范围增大。
4.传统模型的弊端是近场盲区太大，这是因为低噪声放大器的输入1db压缩点通常很低，近场信号通常都高于低噪声放大器的输入1db压缩点，这会使低噪声放大器饱和，这样近场信号就无法被解调出来，在雷达影像上则会出现一片近场盲区。低噪声放大器后的可调衰减器具有动态压缩的功能，但若将其放置在低噪声放大器之前，由于衰减器的插损较大(通常大于2db)，这样就会降低接收机的灵敏度，造成雷达探测距离缩短。


技术实现要素：

5.本实用新型所解决的技术问题：提供限幅stc衰减器及射频收发系统，在不影响系统灵敏度的情况下，解决雷达探测近场盲区大的问题。
6.本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案：限幅stc衰减器包括运放，电感，第一二极管，第二二极管，第三二极管，第四二极管，第一电容，第二电容，第三电容，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，第六电阻和第七电阻，所述第一电容的一端作为射频信号的输入端且接地，第一电容的另一端和第一二极管的正极、第二二极管正极、电感的一端、第三二极管正极、第四二极管正极、第二电容的一端相连，第二电容的一端作为射频信号的输出端且接地，第一二极管的负极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接地，第二二极管的负极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地，第三二极管的负极
接地，第四二极管的负极接地，电感的另一端和第三电容的一端、第五电阻的一端相连，第三电容的另一端接地，第五电阻的另一端和运放的输出端、第六电阻的一端相连，第六电阻的另一端和第七电阻的一端、运放的反相输入端相连，第七电阻的另一端接地，运放的正相输入端作为stc信号接入端并连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端和第三电阻的一端、电源负压、运放的负电源端相连，第三电阻的另一端接地，运放的正电源端连接电源正压。
7.进一步的，限幅stc衰减器还包括第四电容和第五电容，所述第四电容的一端连接运放的正电源端，第四电容的另一端接地，第五电容的一端连接运放的负电源端，第五电容的另一端接地。
8.进一步的，射频收发系统包括发射机、四端口环形器、收发天线、大功率负载、限幅stc 衰减器、低噪声放大器和后续电路；所述发射机连接四端口环形器的第一端口，收发天线连接四端口环形器的第二端口，大功率负载连接四端口环形器的第三端口，四端口环形器的第四端口连接限幅stc衰减器的射频信号输入端、限幅stc衰减器的射频输出端连接低噪声放大器的输入端、低噪声放大器的输出端连接后续电路。
9.本实用新型的有益效果：本实用新型提供限幅stc衰减器，通过stc信号控制二极管d1、 d2、d3和d4的状态，进而实现对射频信号的处理，解决了雷达探测近场盲区大的问题，在满足系统抗烧毁能力和不影响接收灵敏度的情况下，增大了接收动态范围。
附图说明
10.图1是本实用新型限幅stc衰减器背景技术中现有技术的射频收发系统示意图。
11.图2是本实用新型限幅stc衰减器背景技术中现有技术的射频收发系统中stc信号波形图。
12.图3是本实用新型限幅stc衰减器的电路图。
13.图4是本实用新型限幅stc衰减器的stc波形图。
14.图5是本实用新型限幅stc衰减器接当stc电压为负压时的等效电路。
15.图6是本实用新型限幅stc衰减器接当stc电压低于二极管d1和d2的导通电压时的等效电路。
16.图7是本实用新型限幅stc衰减器接当stc电压高于二极管d1和d2的导通电压时的等效电路。
17.图8是本实用新型限幅stc衰减器接当stc电压跃变至高电平时的等效电路。
18.图9是本实用新型限幅stc衰减器应用于射频收发系统的系统示意图。
具体实施方式
19.本实用新型提供限幅stc衰减器，如附图3所示，包括运放，电感l，第一二极管d1，第二二极管d2，第三二极管d3，第四二极管d4，第一电容c1，第二电容c2，第三电容c3，第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第五电阻r5，第六电阻r6和第七电阻r7，所述第一电容c1的一端作为射频信号的输入端且接地，第一电容c1的另一端和第一二极管d1的正极、第二二极管d2正极、电感l的一端、第三二极管d3正极、第四二极管 d4正极、第二电容c2的一端相连，第二电容c2的一端作为射频信号的输出端且接地，第一二极管d1的负极连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端接地，第二二极管d2的负极连接第二电阻r2
的一端，第二电阻r2的另一端接地，第三二极管d3的负极接地，第四二极管d4的负极接地，电感l的另一端和第三电容c3的一端、第五电阻r5的一端相连，第三电容c3的另一端接地，第五电阻r5的另一端和运放的输出端、第六电阻r6的一端相连，第六电阻r6的另一端和第七电阻r7的一端、运放的反相输入端相连，第七电阻r7的另一端接地，运放的正相输入端作为stc信号接入端并连接第四电阻r4的一端，第四电阻r4的另一端和第三电阻r3的一端、电源负压、运放的负电源端相连，第三电阻r3的另一端接地，运放的正电源端连接电源正压。
20.进一步的，限幅stc衰减器还包括第四电容c4和第五电容c5，所述第四电容c4的一端连接运放的正电源端，第四电容c4的另一端接地，第五电容c5的一端连接运放的负电源端，第五电容c5的另一端接地。
21.进一步的，应用限幅stc衰减器的射频收发系统包括发射机、四端口环形器、收发天线、大功率负载、限幅stc衰减器、低噪声放大器和后续电路；所述发射机连接四端口环形器的第一端口，收发天线连接四端口环形器的第二端口，大功率负载连接四端口环形器的第三端口，四端口环形器的第四端口连接限幅stc衰减器的射频信号输入端、限幅stc衰减器的射频输出端连接低噪声放大器的输入端、低噪声放大器的输出端连接后续电路。
22.本实用新型的一个实施例：
23.限幅stc衰减器的运放为lm7171，电感l＝3.9uh，第一二极管d1和第二二极管d2均为 apd0805，第三二极管d3和第四二极管d4均为apd2220，第一电容c1、第二电容c2和第三电容均c3为sc2201518，第一电阻r1和第二电阻r2均为51ω，第四电容c4和第五电容c5 均为50pf。
24.具体的，stc信号如附图4所示，在发射周期内，stc波形有一个跃变，此时衰减电路会变成一个限幅电路，阻止信号通过，通过运放，其作用在电感l上的电压信号只是在电压值上按运放放大倍数变化，其周期、发射时间、接收时间均不变。在接收周期中，当stc电压为负压，二极管d1～d4均等效为开关开路，此时电路插损约为1db，限幅衰减器处于低插损状态，用于接收周期小信号，等效电路如图5所示；当stc电压低于二极管d1和d2的导通电压时，d1和d2等效为两个压敏电阻，d3和d4则等效为开关开路，此时电路衰减量较小为 1db～10db，用于衰减中场大信号，其等效电路如图6所示；当stc电压高于二极管d1和d2 的导通电压时，d1和d2等效为两个开关短路，输入和输出端通过51欧姆电阻连接到地，被强制匹配到50欧姆阻抗上，衰减器的衰减量为10db～40db，其作用是在大衰减模式下防止电路失配。d3和d4此时等效为压敏电阻，电路工作在大衰减模式下，等效电路如图7所示。在发射周期中，stc信号跃变至高电平，d1～d4均等效为开关短路，通道相当于对地短路，此时信号全反射回输入端，电路工作在限幅模式，等效电路如图8所示，该模式下通道的插损为45db，2000w(63dbm)脉冲信号进入衰减器后，输出功率＜63
‑
45＝18dbm＜20dbm(低噪声放大器抗烧毁功率)，可以起到保护后级电路的作用。即在发射周期内，衰减器处于限幅模式，抗烧毁功率为连续波200w，脉冲2000w(脉宽10us，占空比10％)；在接收周期内，对远场小信号插损为1db，对近场和中场大信号的衰减为0db～40db，因此动态压缩可达40db，在满足系统抗烧毁能力和不影响接收灵敏度的情况下，增大了接收动态范围，减少了系统近场盲区。
25.射频收发系统，如附图9所示，包括限幅stc衰减器、发射机、四端口环形器、收发天线、大功率负载、低噪声放大器和后续电路；发射机连接四端口环形器的第一端口，收发天线连接四端口环形器的第二端口，大功率负载连接四端口环形器的第三端口，四端口环形
器的第四端口连接限幅stc衰减器的射频信号输入端、限幅stc衰减器的射频输出端连接低噪声放大器的输入端、低噪声放大器的输出端连接后续电路。