一种小型化大动态范围接收机设计方法及电路系统

1.本发明涉及卫星扩频接收机设计领域，特别涉及一种小型化大动态范围接收机设计方法及电路系统。


背景技术：

2.随着航天技术的进步和商业航天的发展，扩频技术已经成功地应用空间链路协议、卫星通信、移动通信系统、定位系统等各个领域。相对于usb测控体制而言，多星同频共存、星上载荷的多样化条件下的复杂电磁环境，驱使越来越多的卫星通信接收机采用具备抗干扰性能的扩频测控体制，以满足复杂条件下的应用需求。这些需求使得卫星扩频接收机朝着小型化、低功耗、高性能方向发展。因此，目前迫切需要一种关于小型化大动态范围接收机的设计方法，以获得相关的电路系统以及实体装置。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，提出了一种小型化大动态范围接收机设计方法及电路系统，解决了当前多星同频共存、星上载荷的多样化需求下，缺少一种关于小型化大动态范围接收机设计方法的问题。
4.同时，本发明还提出了一种小型化大动态范围接收机电路系统。
5.根据本发明第一方面实施例的小型化大动态范围接收机设计方法，包括以下步骤：
6.根据小型化大动态范围接收机的设计要求进行设计分析，所述设计要求至少包括装置体积、接收信号范围，所述设计分析包括噪声性能分析、工作频带分析、实际接收动态范围分析、线性度分析；
7.根据所述设计分析的结果，构造所述接收机的电路系统；
8.根据所述电路系统，建立与所述电路系统相对应的实物装置；
9.对所述实物装置进行性能测试，以验证所述实物装置达到所述设计要求。
10.根据本发明的小型化大动态范围接收机设计方法，至少具有如下技术效果：根据对小型化大动态范围接收机的设计要求进行分析，具体通过分析接收机的噪声性能来保证接收机的天线可获取足够的g/t值；通过分析接收机的工作频带来保证接收机可抑制杂散干扰；通过分析接收机的实际接收动态范围来保证接收机的接收增益；通过分析接收机的线性度来防止接收机因非线性失真而导致信噪比下降。从而确定设计要求的大动态范围为60db的接收信号范围，因此来构造电路系统，并根据小型化的设计要求，依据电路系统的电路原理图可建立接收机体积为58mm
×
43mm
×
12mm的实物装置，从而满足小型化的要求。最后通过对实物装置进行性能测试，确定不同接收通道的agc量化值可以表现良好的一致性，在15db干扰条件下接收机的测距、测速、误码率和捕获时间均满足接收机的性能要求，从而保证了设计的小型化大动态范围接收机的可靠性。
11.根据本发明的一些实施例，所述噪声性能分析，包括以下步骤：
12.基于所述接收机的灵敏度计算公式，确定所述接收机的噪声系数；
13.根据所述噪声系数和所述接收机的其他相关参数，计算并验证所述接收机的灵敏度大于等于灵敏度预设指标。
14.根据本发明的一些实施例，所述接收机的工作频带设计为频率范围在2000mhz至2500mhz之间的s频段。
15.根据本发明的一些实施例，所述实际接收动态范围分析，包括以下步骤：
16.根据所述接收机的接收增益预设指标，确定所述接收机的接收信号范围；
17.根据所述接收机的抗干扰能力要求和工程设计角度，确定所述实际接收动态范围。
18.根据本发明的一些实施例，所述线性度分析，包括以下步骤：
19.确定所述接收机的中频输出功率，以使得所述接收机的三阶交调产物、无杂散动态范围分别符合三阶交调产物预设指标、无杂散动态范围预设指标。
20.根据本发明的一些实施例，所述设计要求还包括在3db工程余量和干扰大于等于15dbc下，所述接收机具有-112dbm至-52dbm的接收信号范围，即具有78db的实际接收信号范围。
21.根据本发明的一些实施例，所述根据所述设计分析的结果，构造所述接收机的电路系统，包括以下步骤：
22.根据所述设计分析的结果，确定所述电路系统采用二次变频超外差式电路，所述二次变频超外差式电路包括低噪声放大单元、混频单元、agc单元、放大滤波单元、检波单元；
23.根据所述二次变频超外差式电路的结构，确定所述放大滤波单元中末级放大器的输出1db压缩点；
24.根据所述agc单元，确定vca和vga分别在所述电路系统中的连接位置和增益分配；
25.基于温度因素影响，进一步分析和设计所述电路系统。
26.根据本发明的一些实施例，所述实物装置的体积为58mm
×
43mm
×
12mm，其电路板采用正反面布局，并对所述电路板中各个频率生成及混合单元进行相应的屏蔽，以确保设计的可靠性。
27.根据本发明的一些实施例，所述性能测试包括抗干扰性能测试、测距测速性能测速、agc参数一致性测试。
28.根据本发明第二方面实施例的小型化大动态范围接收机电路系统，包括：
29.低噪声放大单元，用于将输入至接收机的信号进行低噪声放大；
30.混频单元，用于将所述低噪声放大单元的输出信号与本振信号进行混频，以得到中频信号；
31.agc单元，包括vca、vga，所述vca的输入端与所述低噪声放大单元的输出端连接，所述vca的输出端与所述混频单元的输入端连接，所述vga的输入端与所述混频单元的输出端连接，所述agc单元用于使信号的放大增益可随信号强度自动调整；
32.放大滤波单元，与所述vga的输出端连接；
33.检波单元，与所述放大滤波单元的输出端连接，所述检波单元的输出端分别与所述vca的控制输入端、所述vga的控制输入端连接。
34.根据本发明的小型化大动态范围接收机电路系统，至少具有如下技术效果：通过利用低噪声放大单元来对接收机所接收到的信号进行低噪声放大，并通过混频单元进行混频来输出中频信号，最后经由放大滤波单元后输出信号，一方面来用于后续的数字信号处理，另一方面将输出信号经由检波单元处理后，为agc单元中的vca和vga提供控制电压。通过利用本发明实施例的电路系统，便可依据电路系统的电路原理图建立接收机的实物装置，其体积为58mm
×
43mm
×
12mm且动态范围为60db的接收信号范围，从而符合小型化大动态范围接收机的设计要求。
35.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
36.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
37.图1是本发明实施例的小型化大动态范围接收机设计方法的流程图；
38.图2是本发明实施例的小型化大动态范围接收机电路系统的电路图；
39.图3是本发明实施例的中频输出功率与输出三阶交调产物的关系图；
40.图4是本发明实施例的一种模数转换器输入功率与无杂散动态范围的关系图；
41.图5是本发明实施例的性能测试中不同接收通道agc值曲线图。
42.附图说明：
43.低噪声放大单元100、第一滤波器110、第二滤波器120、低噪声放大器130、一级放大器140、
44.混频单元200、第一混频器210、第二混频器220、第一本振源230、第二本振源240、第三滤波器250、二级放大器260、
45.vca310、vga320、
46.放大滤波单元400、末级放大器410、第四滤波器420、
47.检波单元500、反馈电阻510、检波器520、
48.运算放大器600。
具体实施方式
49.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
51.在本发明的描述中，多个的含义是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
52.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接、断开等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
53.下面参考图1至图5描述根据本发明第一方面实施例的小型化大动态范围接收机设计方法。
54.根据小型化大动态范围接收机的设计要求进行设计分析，设计要求至少包括装置体积、接收信号范围，设计分析包括噪声性能分析、工作频带分析、实际接收动态范围分析、线性度分析；
55.根据设计分析的结果，构造接收机的电路系统；
56.根据电路系统，建立与电路系统相对应的实物装置；
57.对实物装置进行性能测试，以验证实物装置达到设计要求。
58.参考图1至图5，对于小型化大动态范围接收机，最主要的是确定小型化所指代的接收机装置体积和可接收较大信号范围的两个设计要求，因此通过噪声性能分析、工作频带分析、实际接收动态范围分析、线性度分析，来围绕58mm
×
43mm
×
12mm的装置体积、60db的接收信号范围的进一步具体要求，对接收机进行设计，从而获得设计分析的结果。根据结果所构造的电路系统具体为接收机的电路原理图，如图2所示为本发明实施例的一种电路系统的电路图。根据电路图，继续建立接收机的实物装置，建立完成好实物装置后，最后需要对实物装置进行性能测试，以验证接收机实物装置的可靠性，符合设计要求。
59.根据本发明的小型化大动态范围接收机设计方法，根据对小型化大动态范围接收机的设计要求进行分析，具体通过分析接收机的噪声性能来保证接收机的天线可获取足够的g/t值；通过分析接收机的工作频带来保证接收机可抑制杂散干扰；通过分析接收机的实际接收动态范围来保证接收机的接收增益；通过分析接收机的线性度来防止接收机因非线性失真而导致信噪比下降。从而确定设计要求的大动态范围为60db的接收信号范围，因此来构造电路系统，并根据小型化的设计要求，依据电路系统的电路原理图可建立接收机体积为58mm
×
43mm
×
12mm的实物装置，从而满足小型化的要求。最后通过对实物装置进行性能测试，确定不同接收通道的agc量化值可以表现良好的一致性，在15db干扰条件下接收机的测距、测速、误码率和捕获时间均满足接收机的性能要求，从而保证了设计的小型化大动态范围接收机的可靠性。
60.在本发明的一些实施例中，噪声性能分析，包括以下步骤：
61.基于接收机的灵敏度计算公式，确定接收机的噪声系数；
62.根据噪声系数和接收机的其他相关参数，计算并验证接收机的灵敏度大于等于灵敏度预设指标。
63.具体地，由于卫星发射的信号功率到达地面后很小，因此接收机的灵敏度要求相对较高，灵敏度计算公式具体为：
64.s
min
＝-174(dbm/hz)+nf+10logbw+s/n+l+g，
65.其中，括号内为数值的单位，bw为带宽，nf为噪声系数，s/n为信噪比，l为处理损耗，g为处理增益。从灵敏度计算公式可以看出，由于带宽bw、信噪比s/n、处理损耗l、处理增益g可以确定，因此决定灵敏度大小的参数便为噪声系数nf。对于多级级联而言，噪声系数公式为：
[0066][0067]
在一些实施例中，天线后端网络损耗为3db，接收机的第一级滤波器损耗为0.6db，第一级放大器的噪声系数为0.75db，根据噪声系数公式计算可得到接收机的噪声系数nf为4.5db。同时对于设计要求在-112dbm至-52dbm，即60db接收信号范围的接收机，确定接收机的相关参数bw为2000bps，s/n为11db，处理损耗l为3db，处理增益g为0db，根据灵敏度计算公式计算得到灵敏度为-117.5dbm，其大于接收信号范围的最小信号强度，因此确定了噪声系数分析符合接收机的设计要求。
[0068]
在本发明的一些实施例中，接收机的工作频带设计为频率范围在2000mhz至2500mhz之间的s频段。
[0069]
工作频带作为接收机的核心参数，接收通道的频率规划需要精心设计，除了考虑后端adc的相关特性和满足采样定理的原则之外，还需要根据接收机的工作频段，在可能存在的临近信号频点进行分析，并结合相关器件的特性来进行频率规划。
[0070]
具体地，通过分析选择了接收机的典型工作频带为s频段，s频段的频率范围在2000-2500mhz，接收机输出的中频设计为70mhz，接收机输出的一中频设计为262mhz，从而确定第二接收本振频率为192mhz。一本振采用高本振或低本振设计，可以满足2000-2500mhz中间信号的接收，配合此频率规划可以很好地抑制带外杂散。在一些实施例中，对于接收机的工作频带，其不限于s频段，可以扩展至其他频带的接收机进行设计，具体可通过修改一级变频的混频器型号和本振频率便可实现其他工作频带。
[0071]
在本发明的一些实施例中，实际接收动态范围分析，包括以下步骤：
[0072]
根据接收机的接收增益预设指标，确定接收机的接收信号范围；
[0073]
根据接收机的抗干扰能力要求和工程设计角度，确定实际接收动态范围。
[0074]
具体地，在一些实例中，针对接收机接收通道的特殊性，可以等效建立一个模型，模型中的中频输出控制功率为if
out
，自动增益起控电平为p
ac
，最大输入信号功率为p
max
，自动控制不启动时最大增益gain max，最大信号输入时通道增益为gain min，自动增益控制范围为gain
agc
，不参与控制的信号范围为g
dif
，从而可以确定以下公式：
[0075]
gainmax＝|p
ac-if
out
|，
[0076]
gainmin＝|p
max-if
out
|，
[0077]
gain
agc
＝|gain
max-gain
min
|，
[0078]
gain
range
＝(gain
agc
+g
dif
)，
[0079]
接收机设计要求在-112dbm至-52dbm的信号范围内，并可以承受15dbc以上的干扰，相当于输入信号强度由-52dbm扩展至-37dbm，从工程设计角度考虑，还需要保留3db以上设计余量，因此按照-34dbm设计，且接收通道的1db压缩点p
1db
(out)、输出三阶交调截点oip3、三阶交调产物im3，都需要满足接收机相应的技术要求。
[0080]
从整机功耗和系统性能考虑并结合不同adc的实际有效位，确定if
out
为-10dbm，p
ac
为-90dbm，gain max为80db，gain min为24db，gain
agc
为56db，g
dif
为22db，若考虑将p
ac
上升为-100dbm，则g
dif
相应下降至12db。根据上述确定的公式，可计算接收机的实际接收动态范围gain
range
为78db。
[0081]
因此通过实际接收动态范围分析可知，对于本发明实施例的接收机接收通道而
言：在-112dbm至-52dbm的信号范围内，15dbc以上的干扰要求下，接收机设计要求具体为最大增益为80db，最小增益为24db，实际接收信号范围为78db，且接收通道的1db压缩点p
1db
(out)、输出三阶交调截点oip3、三阶交调产物im3，都需要满足接收机相应的技术要求。
[0082]
在本发明的一些实施例中，线性度分析，包括以下步骤：
[0083]
确定接收机的中频输出功率，以使得接收机的三阶交调产物、无杂散动态范围分别符合三阶交调产物预设指标、无杂散动态范围预设指标。
[0084]
具体地，在一些实施例中，在不考虑通道线性度的情况下只要灵敏度条件确定，无论起控电平和中频输出控制功率在哪个点，加入3db工程余量后，接收机的实际接收信号范围均需要达到78db以上方可满足60db接收范围内15dbc抗干扰要求，若抗干扰性能要求增强，那么其接收动态范围需要同比例对应地增大。同时根据分析可知，增强接收机的灵敏度对接收机的接收信号范围的要求无影响，但提高接收灵敏度可以弥补强信号输入时，接收机接收通道因非线性失真而导致的信噪比下降。
[0085]
射频放大器、中频放大器、混频器等器件的输出三阶交调截点oip3一般比1db压缩点p
1db
(out)大10至15db。根据三阶交调产物im3、输出三阶交调截点oip3、输入三阶交调截点iip3和增益gain之间的关系可知以下公式：
[0086]
im3＝3p
in-2iip3+gain，
[0087]
oip3＝iip3+gain，
[0088]
假设接收机的接收通道为理想通道且-34dbm信号输入时未产生交调产物，将接收通道等效为典型的常用放大器件，其iip3、oip3和gain分别为12.5dbm、36.5dbm、24db，p
1db
(out)为8.5dbm，代入上述公式计算得到im3为-103dbm，此时的im3远小于噪声功率，交调产物抑制为93dbc。
[0089]
对于接收机接收通道而言，要满足60db动态接收范围下15dbc抗干扰要求，这样就要求在全动态范围下干扰和信号同时输入时，接收机接收通道的oip3、im3均需要满足接收机的要求，且前端的任意器件都不能出现非线性效应。
[0090]
然后在实际设计中，不管是放大器还是混频器都在一定程度上存在非线性效应，且级联后相关影响更大，前级的增益越高对后端的要求越严格，且功耗与线性度基本上成正比关系，线性度越高其静态热耗也越大。从卫星能源角度和寿命角度考虑作为长时间工作设备，接收机的能源消耗也应该控制在一个较低的水平。基于上述考虑需要设计一个兼顾信号动态范围和线性度的接收机接收通道方可满足系统的设计要求。
[0091]
实际设计中接收机接收通道为非理想通道，接收机接收通道是由多个有源器件组成的涉及低噪声放大器130、混频器、中频放大器等，每个器件的线性特征不尽相同，对应的im3也不一样，假设信号处理后端信噪比要求为20db的要求，此时要求接收机接收通道中频输出端的im3需要小于-30dbm。
[0092]
参考图3，图3为根据假设条件的中频输出功率与中频输出端的im3的关系图。从图中可以看出，若中频输出端功率增大，对输出端的im3要求会相应地增大，同时模数转换器adc入口对输入功率也有一定的限制，功率过大时adc会饱和，并导致严重的非线性效应出现。若降低中频输出端功率此时对adc的有效位和无杂散动态范围要求会更高，同样输出端的im3要求也会相应提高，因为im3越小工程实现难度将会越大。
[0093]
参考图4，图4为一种模数转换器输入功率与无杂散动态范围的关系图，从图中可
以看出在adc不饱和的条件下输入信号越强其无杂散动态范围sfdr越大，在-10dbm左右趋于稳定值。因此，根据分析可得出结论：接收机的中频输出功率设置为-10dbm，使得在此信号功率下adc未饱和且sfdr也处在一个较高的水平。
[0094]
在本发明的一些实施例中，设计要求还包括在3db工程余量和干扰大于等于15dbc下，接收机具有-112dbm至-52dbm的接收信号范围，即具有78db的实际接收信号范围。
[0095]
在本发明的一些实施例中，根据设计分析的结果，构造接收机的电路系统，包括以下步骤：
[0096]
根据设计分析的结果，确定电路系统采用二次变频超外差式电路，二次变频超外差式电路包括低噪声放大单元100、混频单元200、agc单元、放大滤波单元400、检波单元500；
[0097]
根据二次变频超外差式电路的结构，确定放大滤波单元400中末级放大器410的输出1db压缩点；
[0098]
根据agc单元，确定vca310和vga320分别在电路系统中的连接位置和增益分配；
[0099]
基于温度因素影响，进一步分析和设计电路系统。
[0100]
需要说明的是，首先，接收机接收通道需要在小信号输入时工作在高增益状态，保证adc输入口的通道功率要求，同时在干扰信号和小信号同时存在时中频输出功率的恒定；当大信号和15dbc强度干扰信号同时输入时，工作在最小增益状态且中频输出功率与小信号输入时基本保持一致；强弱信号变化时接收机接收通道需要通过内部工作单元自主进行调整，且强弱信号与干扰信号共存时信噪比不出现恶化。因此需要在接收机内部需要设计检波、控制和增益调整电路，确保在强信号条件下通道的线性和弱信号条件下通道的最大增益需求并确保接收通道输出功率的恒定。
[0101]
其次，接收机接收通道需要考虑通道的噪声系数、功耗、信号动态范围、通道线性度、检波控制和特征参量的输出。接收机作为卫星的重要组件，需要设计一定的遥测量提供给星务来用于判断自身是否健康，并指示自身的工作状态，因此电路系统设计时，除了满足系统性能指标外，还需要考虑温度、控制agc值等关键参量的遥测显示。由于接收机的噪声系数基本上与前级放大器有关，且接收机入口存在四端口网络、截止滤波等无源器件都会带入损耗，增大系统的噪声系数。因此在本发明实施例中，低噪声放大单元100需考虑-34dbm输入时，接收机的线性度和噪声系数，考虑到低温下低噪声放大单元100增益过大时容易出现自激现象，设计时还需要兼顾增益的控制。
[0102]
在一些实施例中，由于电路系统需要采用两级变频结构，混频单元200的混频器的噪声系数均在10db以上，并考虑混频单元200的中频滤波器的损耗，低噪声放大单元100的增益需要控制在40db左右，以使得在-34dbm输入时，低噪声放大单元100输出端的信号功率将达到6dbm，因此要求低噪声放大单元100中的末级放大器410的p
1db
(out)需要在6dbm以上，再考虑工程实现及损耗，则需要保证p
1db
(out)在10dbm左右。
[0103]
根据本发明实施例，接收机接收通道的最大增益设计为80db，中频输出功率控制为-10dbm。由于vca310功耗很低，接入后对系统功耗基本上无影响，因此分析得出需要将vca310放置在低噪声放大单元100后，以使得对混频器件选择和系统功耗降低有正向作用。由于末端为最终输出端，其对线性度要求极高，因此vga320不能放置在最末端，而是将放大滤波单元400作为电路末端。对于混频器件而言无源混频器件线性度较高，但混频增益为负
值，有源混频器增益为正值但功耗较大。
[0104]
如表1所示为几种常见的器件的相关参数。根据表中数据对比，无干扰信号输入和弱干扰信号输入时，接收机接收通道可以工作在一个稳定的线性区间。在增益自动调整电路启动工作时，特别是强信号输入时，vca310的调整范围和vga320的工作区间影响着电路系统设计和系统的噪声系数，因此需要精确地计算vca310的调整范围，从而来确定vga320的工作区间。根据本发明实施例确定的gain
agc
为56db，则可分析得出vca310和vga320的增益分配分别为26db和30db，使得在器件选取和工程实现上均具有可操作性。
[0105]
表1
[0106][0107][0108]
除此之外，实际中还应考虑器件特性随温度变化带来的影响。为了降低接收通道
的热耗，混频器不宜选取线性度较高的器件，在混频前加入vca310电路可以降低混频器对线性度的需求，混频采用增益为负值，线性度相对较大的低功耗器件。损耗的链路增益通过放大器进行补全，放大的效率相对较高，这样两级变频带入的损耗和噪声系数影响就可以忽略，且vca310调整后vga320放大电路的线性要求也可以相应的降低，因此vga320需要放置在混频滤波完成之后，所以最终确定vga320放置再混频单元200后、放大滤波单元400前。电路系统的具体连接参考图2。
[0109]
在本发明的一些实施例中，实物装置的体积为58mm
×
43mm
×
12mm，其电路板采用正反面布局，并对电路板中各个频率生成及混合单元进行相应的屏蔽，以确保设计的可靠性。
[0110]
具体地，接收机在系统性能和功能满足的条件下，需要充分考虑接收通道的体积、功耗、电磁兼容性和可靠性。因此对于实物装置，在器件选择上需要兼顾选择集成度较高的器件。在一些实施例中，接收机的关键器件选择为：混频器选用adl5350、vca310选用rfsa2113、vga320选用ad8367进行设计，低噪声放大器130选用sky61754-s96lf，检波和控制电路按照ad8367的推荐电路进行相应的改良设计，接收机接收通道采用+3.3v电源供电，低噪放等敏感单元采用ldo降压到+3.0v，从而可降低整体功耗。
[0111]
同时，接收机采用正反面布局，结合加工工艺的进步对各个频率生成和混合单元进行相应的屏蔽，确保设计的可靠性。本发明实施例中的接收机工作在s频段，根据对应的电路系统，混频所需要的本振信号采用可以输出双路本振信号的集成芯片，将检波和控制电路远离本振信号和正面vga320放大器件，这样pll和检波控制单元就在背面进行了分区放置。实物装置按照58mm
×
43mm
×
12mm设计(含结构件安装面)，电路板正面则通过分腔的方式实现了低噪声放大单元100、混频单元200、agc单元，并在其表面选择相关的露铜区域，通过下压金属盖板的方式完成了对相关敏感区域的隔离分布。为了确保低噪放等敏感单元的性能，背面相关区域进行了“净空”处理，确保了其良好的接地性能，并通过多点安装和接地的方式确保了pcb板卡的安装可靠性，接收通道与外部基带单元的控制接口采用的是高可靠性连接器并对相关节点实施双点或者多点接地的方式确保其通信、连接的可靠性。
[0112]
在本发明的一些实施例中，性能测试包括抗干扰性能测试、测距测速性能测速、agc参数一致性测试。
[0113]
具体地，参考表2，表2为抗干扰性能测试数据，具体为两个接收机接收通道在不同有用信号电平下，遥测和遥控信号的抗干扰性能指标。表2中的数据表明，根据本发明实施例的接收机设计方法来设计完成的接收机，其抗干扰性能优于设计要求提出的15db性能要求，接收信号的实际工作动态范围大于设计要求。
[0114]
表2
[0115][0116][0117]
参考表3，表3为测距测速性能测速数据，具体为15db干扰信号强度下接收通道测距和测速性能统计数据，表3中的数据表明，在满足系统抗干扰性能条件下，测距、测速的均值和误差，不同的频偏情况下方差等参数均在设计范围内。
[0118]
表3
[0119][0120]
考虑到不同接收机接收通道的参数一致性，在进行数据分析时，记录了两个接收机接收通道在-112dbm至-55dbm信号功率强度下接收通道的agc量化值，如图5所示，可以看出两个接收机接收通道的agc曲线基本处于重合状态，不同信号功率下的agc量化值和变化趋势均保持一致，具备良好的一致性。
[0121]
根据本发明第二方面实施例的小型化大动态范围接收机电路系统，包括低噪声放大单元100、混频单元200、agc单元、放大滤波单元400、检波单元500。低噪声放大单元100用
于将输入至接收机的信号进行低噪声放大；混频单元200用于将低噪声放大单元100的输出信号与本振信号进行混频，以得到中频信号；agc单元包括vca310、vga320，vca310的输入端与低噪声放大单元100的输出端连接，vca310的输出端与混频单元200的输入端连接，vga320的输入端与混频单元200的输出端连接，agc单元用于使信号的放大增益可随信号强度自动调整；放大滤波单元400与vga320的输出端连接；检波单元500与放大滤波单元400的输出端连接，检波单元500的输出端分别与vca310的控制输入端、vga320的控制输入端连接。
[0122]
具体地，参考图2，接收机通过将接收到的卫星信号，首先通过低噪声放大单元100进行低噪声放大，然后通过混频单元200，利用本振源和混频器进行两次混频，并经由放大滤波以输出中频信号，同时在混频单元200前后通过agc单元中的vca310和vga320来进行信号增益调整，最后通过放大滤波单元400输出至数字基带处理和检波单元500处理，检波单元500处理后可输出vca310控制信号和vga320控制信号，以实现自动控制增益调节。
[0123]
在一些实施例中，低噪声放大单元100包括第一滤波器110、第二滤波器120、低噪声放大器130、一级放大器140，第一滤波器110的输入端用于输入外来信号，低噪声放大器130的输入端与第一滤波器110的输出端连接，第二滤波器120的输入端与低噪声放大器130的输出端连接，一级放大器140的输入端与第二滤波器120的输出端连接；混频单元200包括第一混频器210、第二混频器220、第一本振源230、第二本振源240、第三滤波器250、二级放大器260，第一本振源230与第一混频器210连接，第二本振源240与第二混频器220连接，第一混频器210的输出端与二级放大器260的输入端连接，第二混频器220的输入端与二级放大器260的输出端连接，第三滤波器250的输入端与第二混频器220的输出端连接；agc单元包括vca310、vga320，vca310的输入端与一级放大器140的输出端连接，vca310的输出端与第一混频器210的输入端连接，vga320的输入端与第三滤波器250的输出端连接；放大滤波单元400包括末级放大器410、第四滤波器420，末级放大器410的输入端与vga320的输出端连接，第四滤波器420的输入端与末级放大器410的输出端连接，第四滤波器420的输出端用于输出信号至数字基带处理；检波单元500包括反馈电阻510、检波器520，反馈电阻510的一端与末级放大器410的输出端连接，检波器520的输入端与反馈电阻510的另一端连接，检波器520的输出端经运算放大器600后，分别与vca310的控制输入端、vga320的控制输入端连接。
[0124]
根据本发明的小型化大动态范围接收机电路系统，通过利用低噪声放大单元100来对接收机所接收到的信号进行低噪声放大，并通过混频单元200进行混频来输出中频信号，最后经由放大滤波单元400后输出信号，一方面来用于后续的数字信号处理，另一方面将输出信号经由检波单元500处理后，为agc单元中的vca310和vga320提供控制电压。通过利用本发明实施例的电路系统，便可依据电路系统的电路原理图建立接收机的实物装置，其体积为58mm
×
43mm
×
12mm且动态范围为60db的接收信号范围，从而符合小型化大动态范围接收机的设计要求。
[0125]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0126]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。