專利名稱：低噪聲功率放大方法、放大裝置及衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航、定位及授時領(lǐng)域，特別是涉及一種低噪聲功率放大方法、低噪聲功率放大裝置，以及包括該裝置的衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著GPS和“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位以及授時業(yè)務(wù)在我國的普遍應(yīng)用，對國民經(jīng)濟有重要影響的行業(yè)部門，如通信、電力、交通等，不僅對衛(wèi)星導(dǎo)航定位及授時業(yè)務(wù)的精準性有較高要求，對其依賴性也大大增強，主要或完全通過衛(wèi)星導(dǎo)航定位及授時來提供基礎(chǔ)服務(wù)和技術(shù)支持，因此對衛(wèi)星導(dǎo)航定位及授時業(yè)務(wù)的安全性提出了更高要求。由于衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備(包括定位、授時等功能)接收來自外層空間導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出的信號，這些信號經(jīng)過長距離傳輸后，到達接收設(shè)備的信號功率很低，而接收設(shè)備的接收天線通常具有較寬的波束，除了接收所需的有用信號外，還會感應(yīng)接收天線周圍的其他無用信號，這些無用信號對于有用信號而言可以視為干擾，并且成分復(fù)雜，既包括其他設(shè)備輻射的普通干擾信號，還可能有惡意干擾信號。如果衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備接收了這些惡意干擾信號并產(chǎn)生了誤識別，將會產(chǎn)生錯誤的位置和時間信息，進而可能會對重要的行業(yè)部門產(chǎn)生極為不利的影響，甚至造成嚴重后果和重大損失。因此，需要在衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備上提供檢測干擾導(dǎo)航信號的方法和裝置，并具有使用方便、成本較低、檢測快速、準確率較高等多種優(yōu)點?，F(xiàn)有技術(shù)中，對干擾信號的檢測分析主要側(cè)重于通過解析干擾信號的頻譜結(jié)構(gòu)、信號強度、干擾規(guī)律等判斷識別，這些方法實現(xiàn)復(fù)雜、成本較高并且費時較長。若能在靠近衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備的射頻前端區(qū)域，即與接收天線射頻電連接的低噪聲功率放大裝置處(簡稱低噪放，通常用英文縮寫LNA表示)，通過檢測射頻信號功率的變化情況來進行判斷識別，則將有利于及早發(fā)現(xiàn)并及時識別干擾信號。對于衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備的低噪聲功率放大裝置，其輸出的噪聲主要包括兩種成分，一種是放大裝置本身的熱噪聲，即本底噪聲，主要由放大裝置的電子元器件、電路及結(jié)構(gòu)決定，受環(huán)境溫度影響，當溫度升高本底噪聲會增大；另一種就是接收的干擾信號，這是衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備不希望接收的信號，可以視其為外部噪聲，這種干擾信號會引起低噪聲功率放大裝置輸出的噪聲功率產(chǎn)生一定程度的上升。由此可見，衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備的低噪聲功率放大裝置輸出的含有這兩種成分的混合噪聲中，只要有其中一種噪聲功率增大，都會使該放大裝置輸出的噪聲功率增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種低噪聲功率放大方法及裝置，使得該低噪聲功率放大裝置在其工作溫度范圍內(nèi)，產(chǎn)生的本底噪聲功率能夠穩(wěn)定輸出，不受環(huán)境溫度影響，從而在檢測干擾信號時，避免了本底噪聲功率波動變化對干擾信號功率檢測的影響。因此，可以通過檢測低噪聲功率放大裝置輸出的噪聲變化情況來判斷外部噪聲即干擾信號的有無。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種低噪聲功率放大方法，由放大器對電信號進行功率放大，包括實時或者定時監(jiān)測環(huán)境溫度，并根據(jù)預(yù)置的多個溫度值與該放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系，對該放大器的本底噪聲輸出功率進行控制，使得該放大器的本底噪聲輸出功率在該放大器的工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。在本發(fā)明低噪聲功率放大方法的另一實施例中，在實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度的步驟之前，還包括步驟在該放大器的工作溫度范圍內(nèi)，測量多個溫度值條件下該放大器的多個本底噪聲輸出功率值；建立并預(yù)置該多個溫度值與該放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系。在本發(fā)明低噪聲功率放大方法的另一實施例中，對該放大器的本底噪聲輸出功率進行控制的步驟具體包括對該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制。在本發(fā)明低噪聲功率放大方法的另一實施例中，對該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制的步驟具體包括根據(jù)該多個溫度值與該放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系，確定該放大器的最小本底噪聲輸出功率值；計算得出該放大器的其他本底噪聲輸出功率值與該放大器的最小本底噪聲輸出功率值之間的多個差值；再根據(jù)該多個差值確定該多個溫度值條件下，對該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制的多個衰減值，建立該多個溫度值與該多個衰減值之間的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)該多個溫度值與該多個衰減值之間的對應(yīng)關(guān)系，確定實時或定時監(jiān)測的環(huán)境溫度值對應(yīng)的衰減值，并按該衰減值對該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制。 在本發(fā)明低噪聲功率放大方法的另一實施例中，該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制是通過微處理器控制數(shù)控衰減器的衰減值實現(xiàn)的。在本發(fā)明低噪聲功率放大方法的另一實施例中，該放大器的增益可控，對該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制是通過微處理器或溫度補償網(wǎng)絡(luò)控制該放大器的增益值實現(xiàn)的。在本發(fā)明低噪聲功率放大方法的另一實施例中，該電信號包括微波頻段射頻電信號；該實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度是通過溫度傳感器實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度；該多個溫度值包括在該放大器的工作溫度范圍內(nèi)，從下限溫度值開始以固定溫度間隔累加設(shè)置多個溫度值。本發(fā)明還提供了一種低噪聲功率放大裝置，包括放大器和電源電路，以及數(shù)控衰減器、微處理器和溫度傳感器，該數(shù)控衰減器與該放大器射頻電連接，該微處理器與該數(shù)控衰減器電連接，該微處理器讀取該溫度傳感器測量的環(huán)境溫度值，并根據(jù)預(yù)置的溫度值與衰減值映射關(guān)系，設(shè)置該數(shù)控衰減器的衰減值，使得該低噪聲功率放大裝置在其工作溫度范圍內(nèi)輸出穩(wěn)定的本底噪聲功率。在本發(fā)明低噪聲功率放大裝置的另一實施例中該溫度傳感器與該微處理器為一體式集成結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明低噪聲功率放大裝置的另一實施例中，該放大器、該數(shù)控衰減器、該微處理器、該溫度傳感器和該電源電路設(shè)置在共用電路板上，在該電路板上的設(shè)置有金屬屏蔽罩。在本發(fā)明低噪聲功率放大裝置的另一實施例中，該數(shù)控衰減器的輸出端與該電源電路電連接，該電源電路包括饋電網(wǎng)絡(luò)并與該饋電網(wǎng)絡(luò)電連接的穩(wěn)壓器。在本發(fā)明低噪聲功率放大裝置的另一實施例中，該放大器包括至少一個低噪聲放大組件。在本發(fā)明低噪聲功率放大裝置的另一實施例中，該放大器包括串接的第一帶通濾波組件、第一低噪聲放大組件、第二帶通濾波器組件和第二低噪聲放大組件。本發(fā)明還提供了一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備，該衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備包括上述的低噪聲功率放大裝置。本發(fā)明的有益效果是利用該低噪聲功率放大方法，以及該低噪聲功率放大裝置中的微處理器能夠根據(jù)溫度傳感器對環(huán)境溫度的測量值，對數(shù)控衰減器的衰減值進行自動控制，從而使得該低噪聲功率放大裝置在其工作溫度范圍內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的本底噪聲輸出，利用該裝置檢測干擾信號時，避免了本底噪聲功率波動變化對干擾信號功率的影響，因此可以直接對接收的干擾信號進行功率測量，以此識別判斷干擾信號是否出現(xiàn)或存在，提高了檢測效率和準確度，并且具有實現(xiàn)成本低、體積結(jié)構(gòu)小、適用性廣等優(yōu)勢。


圖1是根據(jù)本發(fā)明低噪聲功率放大方法一實施例的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明低噪聲功率放大裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明低噪聲功率放大裝置另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明低噪聲功率放大裝置另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明低噪聲功率放大裝置中的電源電路一實例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明低噪聲功率放大裝置中的電源電路的饋電網(wǎng)絡(luò)的一實例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明低噪聲功率放大裝置中的放大器一實例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖1是本發(fā)明低噪聲功率放大方法的一個優(yōu)選實施例的流程圖。該實施例是由放大器對電信號進行功率放大，其中，電信號包括微波頻段的射頻電信號。在圖1中的步驟101中，首先確定該放大器的工作溫度范圍，例如工作溫度范圍是-40至+70攝氏度，然后在該工作溫度范圍內(nèi)選取多個不同的溫度值，讓放大器在這些溫度值條件下分別加電工作并保持一定的工作時間，使得放大器在這些不同溫度條件下處于工作穩(wěn)定狀態(tài)。然后，在這些不同溫度值條件下測量該放大器的本底噪聲輸出的功率值，記錄每個溫度值所對應(yīng)的本底噪聲輸出功率值。通常，放大器的本底噪聲輸出功率隨著溫度升高而相應(yīng)增大，但是與溫度值并不是線性增大的關(guān)系，因此測量時可以在放大器的工作溫度范圍內(nèi)選取溫度間隔較小、數(shù)量較多的多個不同溫度值，例如從下限溫度值開始以固定溫度間隔，如1、2或5攝氏度為固定溫度間隔進行累加確定多個溫度值，用以增加測量準確度，充分反映溫度變化對放大器本底噪聲輸出功率影響的特性。在步驟101中，測量并記錄了不同溫度值條件下放大器本底噪聲對應(yīng)的輸出功率值，進入步驟102后，首先建立溫度值與放大器的本底噪聲輸出功率值之間一一對應(yīng)的映射關(guān)系。需要說明的是，在步驟102中并不是簡單地完全將步驟101中記錄的所有不同溫度值與放大器本底噪聲的輸出功率值一一對應(yīng)進行映射，而是根據(jù)步驟101獲得的溫度變化對放大器本底噪聲輸出功率影響的特性，有選擇性地建立溫度值與放大器本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系，例如在一個溫度區(qū)間內(nèi)放大器的本底噪聲輸出功率值對溫度值變化不敏感，此溫度區(qū)間選取的溫度值可以較少些或者說不同溫度值的溫度間隔可以大一些；而在另一個溫度區(qū)間內(nèi)，放大器的本底噪聲輸出功率值對溫度值變化較為敏感，此溫度區(qū)間選取的溫度值應(yīng)較多些或者說不同溫度值的溫度間隔可以小一些。在步驟102中還需要對建立的多個溫度值與該放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系進行預(yù)置，就是將該映射關(guān)系按照一定的數(shù)據(jù)格式預(yù)置到存儲器中，主要包括對溫度值和功率值進行量化、編碼等，使得這些溫度值和功率值既有物理意義又符合存儲器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠進行相應(yīng)的尋址和讀寫操作。在圖1所示的步驟103中，實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度，實時是指持續(xù)不斷地進行環(huán)境溫度監(jiān)測，定時是指每隔一個定時周期進行一次環(huán)境溫度監(jiān)測，該定時周期可以在I秒至10分鐘之間選取。然后，根據(jù)步驟102建立和預(yù)置的多個溫度值與該放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系，對該放大器的本底噪聲輸出功率進行控制，使得該放大器的本底噪聲輸出功率在該放大器的工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。這是因為，在步驟101以及步驟102中已經(jīng)得到了放大器的本底噪聲輸出功率隨溫度變化的特性關(guān)系，從中可以得出該放大器的最小本底噪聲輸出功率值，并以該值為參考基準值，進一步得出不同溫度條件下該放大器的本底噪聲輸出功率值與參考基準值之間的差值，根據(jù)差值的大小對該放大器的本底噪聲輸出功率進行相應(yīng)大小的衰減控制。例如，為了使該放大器在其工作溫度范圍內(nèi)以該參考基準值進行穩(wěn)定輸出，則需要實時或定時監(jiān)測該放大器的環(huán)境溫度，根據(jù)該監(jiān)測得到的環(huán)境溫度值，從步驟102預(yù)置的多個溫度值與該放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系中，找到該放大器在該環(huán)境溫度值下對應(yīng)的本底噪聲輸出功率值，然后再將該本底噪聲輸出功率值與該放大器的最小本底噪聲輸出功率值比較，即與參考基準值進行比較，若大于該參考基準值，則需要對該放大器在該環(huán)境溫度下的本底噪聲輸出功率進行衰減控制，衰減量就是二者之間的差值量。本發(fā)明優(yōu)選地通過對放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制來實現(xiàn)放大器的本底噪聲輸出功率的穩(wěn)定，具體步驟包括根據(jù)步驟102得到的多個溫度值與該放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系，確定該放大器的最小本底噪聲輸出功率值；計算得出該放大器的其他本底噪聲輸出功率值與該放大器的最小本底噪聲輸出功率值之間的多個差值；再根據(jù)該多個差值確定該多個溫度值條件下，對該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制的多個衰減值，建立該多個溫度值與該多個衰減值之間的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)該多個溫度值與該多個衰減值之間的對應(yīng)關(guān)系，確定實時監(jiān)測的環(huán)境溫度值對應(yīng)的衰減值，并按該環(huán)境溫度值對應(yīng)的衰減值對該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制。優(yōu)選地，對該放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制是通過微處理器控制數(shù)控衰減器的衰減值實現(xiàn)的。對環(huán)境溫度的實時或定時監(jiān)測優(yōu)選使用溫度傳感器進行監(jiān)測。另外，上述實施例是以放大器的增益固定不變?yōu)榍疤幔敺糯笃鞯脑鲆婵勺儠r，還可以通過微處理器或者溫度補償網(wǎng)絡(luò)控制放大器的增益值的方法，對放大器的本底噪聲輸出功率進行控制。這是因為放大器在改變其增益值時其本底噪聲輸出功率也會改變，并且在同等條件下當放大器的增益值增大時其本底噪聲輸出功率也會增大。因此，可以在不同溫度值條件下，對放大器的增益值與其本底噪聲輸出功率值之間建立映射關(guān)系，這樣，當環(huán)境溫度改變時，可以通過對放大器增益值的控制來對放大器的本底噪聲輸出功率進行調(diào)整，實現(xiàn)放大器的本底噪聲輸出功率穩(wěn)定，這種方法既可以單獨使用，也可以與前述通過對放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制結(jié)合在一起使用。另外，微處理器或者溫度補償網(wǎng)絡(luò)對放大器增益值的控制，既可以是對放大器進行數(shù)控控制，也可以是對放大器進行模擬電壓控制，這主要是由放大器自身的增益控制方法所決定。溫度補償網(wǎng)絡(luò)是一種帶溫度傳感器的電路，該電路能夠提高溫度測量的準確度，屬于現(xiàn)有技術(shù)中的常用手段。對于步驟103還有需要說明的是，其中，放大器的本底噪聲輸出功率在該放大器的工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，這里保持穩(wěn)定是一種相對穩(wěn)定，不是絕對地在某一個穩(wěn)定值上保持恒定不變，而是基于該穩(wěn)定值有一個較小的變化范圍，這是由于測量誤差以及電子兀器件規(guī)格誤差等原因造成的。例如該范圍是±0. 5dB或±ldB,即放大器的本底噪聲輸出功率在該放大器的工作溫度范圍內(nèi)以某一穩(wěn)定值為基準有±0. 5dB或±ldB的變化范圍。進一步地，在圖1中所示的三個步驟中，步驟101和步驟102是實現(xiàn)步驟103的前提和基礎(chǔ)，并且在放大器的電路組成及結(jié)構(gòu)確定以后，該類型放大器的溫度特性和本底噪聲輸出功率特性也就基本一致，因此步驟101和步驟102只需對一組同類型放大器樣本進行測量，排除一些個體差異，并以此建立適用于此類型放大器的有關(guān)映射關(guān)系后，可以將這種映射關(guān)系預(yù)置到同類型的其他放大器上，因此在該類型放大器工作時只需步驟103就可以實現(xiàn)這些放大器在其工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的本底噪聲輸出功率。圖2顯示了本發(fā)明低噪聲功率放大裝置的一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)圖。該實施例中的低噪聲功率放大裝置包括放大器201、數(shù)控衰減器202、溫度傳感器203、微處理器204以及為上述各器件供電的電源電路205，電源電路205主要包括穩(wěn)壓器，通常輸入直流電源，然后變換輸出多種供電直流電壓并保持各電壓輸出穩(wěn)定。放大器201的輸入端與衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收設(shè)備的接收天線射頻電連接，對接收天線感應(yīng)的射頻信號進行功率放大，然后再經(jīng)過數(shù)控衰減器202，對射頻信號進行衰減，數(shù)控衰減器202也可以對放大器201產(chǎn)生的本底噪聲進行衰減，這里的本底噪聲是指放大器201的熱噪聲，放大器201所處的環(huán)境溫度改變會引起本底噪聲的變化，通常是環(huán)境溫度升高時本底噪聲功率增大。微處理器204與數(shù)控衰減器202電連接，可以對數(shù)控衰減器202的衰減值進行控制。微處理器204還與溫度傳感器203電連接，溫度傳感器203用于檢測環(huán)境溫度，微處理器204能夠讀取溫度傳感器203對環(huán)境溫度的測量值。需要說明的是，在微處理器204中預(yù)置存儲有溫度測量值與數(shù)控衰減器202的衰減值之間的映射關(guān)系，當微處理器204通過溫度傳感器203讀取環(huán)境溫度值后，就可以根據(jù)該映射關(guān)系，對數(shù)控衰減器202的衰減值進行設(shè)置，例如，可以實時或每隔一個定時周期讀取一次溫度值并對數(shù)控衰減器202的衰減值進行設(shè)置，該定時周期可以在I秒至10分鐘之間選取，從而保證該低噪聲功率放大裝置在其工作溫度范圍內(nèi)，輸出穩(wěn)定的本底噪聲功率。該映射關(guān)系是在該低噪聲功率放大裝置使用之前，通過預(yù)先測量建立起來并存儲到微處理器204中的，測量方法是首先，在放大器201的輸入端連接無源匹配負載，確保是在沒有外部射頻信號輸入條件下僅對該低噪聲功率放大裝置的本底噪聲功率進行測量；然后，通過微處理器204將數(shù)控衰減器202的衰減值設(shè)置為OdB，即對放大器201輸出的本底噪聲不衰減；接著將數(shù)控衰減器202的輸出端通過測試電纜連接到功率檢測儀器，如頻譜儀；再將該低噪聲功率放大裝置放入到高低溫實驗箱內(nèi)(高低溫實驗箱是本領(lǐng)域一種常用的進行高低溫實驗的設(shè)備，可以對實驗箱內(nèi)的環(huán)境溫度進行精確控制)，頻譜儀不放入高低溫實驗箱，而是通過測試電纜在實驗箱外測量該放大裝置輸出的本底噪聲功率；將實驗箱的初始溫度設(shè)置為該低噪聲功率放大裝置工作溫度范圍的下限溫度值Ttl，如工作溫度范圍是-40至+70攝氏度，則初始溫度設(shè)置為-40攝氏度，并在該溫度下保持一段時間，如30分鐘，其目的是確保低噪聲功率放大裝置在該溫度條件下處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，由頻譜儀測量該低噪聲功率放大裝置在下限溫度值Ttl輸出的本底噪聲功率Ptl (單位是dBm，即dB毫瓦);然后，按照一定的溫度步進間隔ΤΛ，如以1、2或5攝氏度的溫度步進間隔，增加高低溫
實驗箱的溫度值即T1=TfTp Τ2=Τ0+2Τδ, Τ3=Τ0+3Τδ......，并且每改變一次溫度值均使實
驗箱在新溫度下保持一段時間，使低噪聲功率放大裝置在該溫度條件下處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，然后測量該溫度下該低噪聲功率放大裝置輸出的本底噪聲功率，從而得到在其他溫度T2, T3……條件下，該低噪聲功率放大裝置輸出的本底噪聲功率為Pp P2、P3……，測量結(jié)果均是以dBm為計量單位；根據(jù)測量值PtlUyP3……找到其中的最小值Pmin,可以對應(yīng)得到在溫度WU……條件下，數(shù)控衰減器202的衰減值應(yīng)分別為Sci=Ptl-Pmil^S1=P1-Pmin'S2=P2-Pmin^ S3=P3-Pmin……，也就是說當溫度變化時的本底噪聲功率的增加量可以通過數(shù)控衰減器202的相同數(shù)值的衰減量進行抵消，從而使該低噪聲功率放大裝置輸出的本底噪聲功率在不同溫度條件下保持穩(wěn)定。實際使用中，受到數(shù)控衰減器202衰減量精度的限制，會出現(xiàn)數(shù)控衰減器202的衰減量與溫度升高時的本底噪聲功率的增加量不能完全相等的情況，此時，會使得該低噪聲功率放大裝置輸出的本底噪聲功率在不同溫度條件下只能保持相對穩(wěn)定，會有一個較小的誤差范圍。例如，某一溫度條件該低噪聲功率放大裝置輸出的本底噪聲功率比最小值Pmin大O. 4dB,而衰減器202的最小衰減精度為O. 5dB,這樣就存在O.1dB的誤差。在得到了溫度值WT2J 3……和數(shù)控衰減器202的衰減值Sc^SpS2J3......之
間的一一映射關(guān)系，并將該映射關(guān)系存入到微處理器204中，或者當微處理器沒有數(shù)據(jù)存儲空間或者數(shù)據(jù)存儲空間有限時，還可以將該映射關(guān)系存入到專用的數(shù)據(jù)存儲器中，微處理器204可以對該專用數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫操作。當微處理器204讀取溫度傳感器203實時監(jiān)測的溫度值后，就可以根據(jù)存儲的溫度值和衰減值映射關(guān)系，選擇控制數(shù)控衰減器202的衰減值，從而使該低噪聲功率放大裝置輸出的本底噪聲功率在不同溫度條件下保持穩(wěn)定輸出。由前述可知，由于微處理204實時或定時從溫度傳感器203獲取環(huán)境溫度值，再根據(jù)預(yù)置，即預(yù)先測量并存儲的溫度值和衰減值映射關(guān)系，實時或定時控制數(shù)控衰減器202的衰減值，從而使得該低噪聲功率放大裝置輸出的本底噪聲功率始終保持穩(wěn)定，并且從理論上講，該穩(wěn)定輸出的本底噪聲功率應(yīng)是最小值Pmin。但在實際工作中，由于測量誤差以及數(shù)控衰減器202的調(diào)整步進和溫度傳感器203測量精度的原因，該低噪聲功率放大裝置輸出的本底噪聲功率是一個相對穩(wěn)定值，該穩(wěn)定值具有一定的范圍，例如該范圍是±0. 5dB或土 ldB，即輸出的本底噪聲功率在Pmin±0. 5dB或Pmin土 IdB范圍內(nèi)相對穩(wěn)定輸出。作為圖2中數(shù)控衰減器202 —個實例，可采用插入損耗低于2dB，數(shù)控衰減值的步進度為O. 5dB，可調(diào)整范圍大于10dB，工作頻率范圍超過1500 1600MHz的數(shù)控衰減器，如TriQuint Semiconductor 公司的 TQP4M9072 型數(shù)控衰減器。
圖3顯示了本發(fā)明低噪聲功率放大裝置的另一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖3所示的低噪聲功率放大裝置實施例與圖2所示的低噪聲功率放大裝置實施例相比，主要區(qū)別就在于圖2中的溫度傳感器203和微處理器204是分體結(jié)構(gòu)，即分別是兩個獨立的電子元器件或模塊，而圖3中的微處理器304內(nèi)部包括了溫度傳感器，即微處理器304是一種帶有溫度傳感器的微處理器，或者說微處理器304與溫度傳感器是一體式集成結(jié)構(gòu)。圖3中的微處理器304可以實現(xiàn)圖2中溫度傳感器203和微處理器204的功能，即微處理器304能夠?qū)Νh(huán)境溫度進行測量并能讀取測量的溫度值。另外，圖3中放大器301、數(shù)控衰減器302和電源電路305也分別與圖2中的放大器201、數(shù)控衰減器202和電源電路205具有相相似的結(jié)構(gòu)和功能，在此不再贅述。作為圖3中微處理器304的一個實例，可使用體積小、功耗低、內(nèi)置溫度傳感器、數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的微處理器，如TI公司的MSP430F2012RSA型微處理器。在圖3所示的低噪聲功率放大裝置實施例中，通常把放大器301、數(shù)控衰減器302、微處理器304和電源電路305設(shè)置安裝在一個共用電路板上，并在該電路板的外圍安裝密閉的金屬屏蔽罩，如鋁制屏蔽罩，形成一個安裝該低噪聲功率放大裝置的殼體，并在該殼體上設(shè)置三個端口，分別是射頻信號輸入端口、射頻信號輸出端口和直流電源輸入端口。圖2所示的低噪聲功率放大裝置實施例也有類似的結(jié)構(gòu)及端口。為了便于使用，還可以進一步將射頻信號輸出端口和直流電源輸入端口合為一個端口，即射頻信號輸出及直流電源輸入端口，這樣殼體就只有兩個端口，即射頻信號輸入端口、射頻信號輸出及直流電源輸入端口。這就需要對本發(fā)明低噪聲功率放大裝置做進一步改進，圖4顯示了具有兩個端口的低噪聲功率放大裝置實施例。圖4所示的放大器401、數(shù)控衰減器402和微處理器404與圖3中的放大器301、數(shù)控衰減器302和微處理器304具有相似的結(jié)構(gòu)和功能，主要區(qū)別在于圖4中的數(shù)控衰減器402的輸出端與電源電路405電連接，然后經(jīng)過電源電路405可以輸出射頻信號。因此，電源電路405既要能夠提供直流電源通道，還要提供射頻通道，這兩個通道共用一個端口但相互之間互不影響。對圖2所示的低噪聲功率放大裝置也可以做相似的改進。圖5顯示了圖4中電源電路405的一個實例，其中包括饋電網(wǎng)絡(luò)501和穩(wěn)壓器502，饋電網(wǎng)絡(luò)501的作用就是讓射頻信號通過該網(wǎng)絡(luò)射頻輸出，同時還能夠讓直流電源經(jīng)過該饋電網(wǎng)絡(luò)501并給穩(wěn)壓器502提供直流電壓，再經(jīng)過穩(wěn)壓器502變換得到低噪聲功率放大裝置中其他元器件所需的多種工作電壓或電流信號，饋電網(wǎng)絡(luò)501包括一個既能讓射頻信號輸出又能讓直流電源輸入的共用端口。圖6進一步顯示了圖5中饋電網(wǎng)絡(luò)501的一個實例。該饋電網(wǎng)絡(luò)是一個三端口網(wǎng)絡(luò)，三個端口分別為射頻輸入端A、射頻輸出及直流輸入端B、直流輸出端C。射頻輸入端A與射頻輸出及直流輸入端B之間通過電容器601電連接，以很小的插損通過射頻信號，同時阻斷直流電源；直流輸出端C與射頻輸出及直流輸入端B之間通過電感器602電連接，能以很小的電阻通過直流電源，同時阻斷射頻信號。圖6中的電容器601可以采用電容量大于IOOpF (pF，皮法，電容值單位)、誤差優(yōu)選不超過5%，耐壓不低于50V的NPO材質(zhì)的貼片陶瓷電容器，如福建火炬電子科技股份有限公司生產(chǎn)的CC41-0402-CG-50V-100P-C(N)貼片電容器。圖6中的電感器602可以采用電感量不低于47nH(nH，納亨，電感值單位)，誤差優(yōu)選不超過20%，允許最大通過電流不低于100mA，自諧振頻率不低于2000MHz的電感器，如MURATA公司生產(chǎn)的LQW18AN47NJ00D貼片電感器。電容器601和電感器602的上述取值可以讓GPS的LI頻點射頻信號通過該三端口網(wǎng)絡(luò)，進一步還可以根據(jù)射頻信號的頻率范圍選擇其他合適的電容值和電感值，適應(yīng)多種應(yīng)用需要。進一步地，圖2中的放大器201、圖3中的放大器301以及圖4中的放大器401包括至少一個低噪聲放大組件。以圖4中的放大器401為例，當有多個低噪聲放大組件時，這些低噪聲放大組件以串聯(lián)方式電連接，并且每個低噪聲放大組件的功率放大增益以及這些低噪聲放大組件的個數(shù)決定了放大器401的功率放大總增益。由于放大器401的輸入端直接與接收天線射頻電連接，放大器401中的低噪聲放大組件的中心頻率和帶寬與所接收的衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號的中心頻率和帶寬一致。為了更好的減少帶外干擾，放大器401中還可以包括帶通濾波組件，該帶通濾波組件與低噪聲放大組件串接在一起，其中心頻率和帶寬也與所接收的衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號的中心頻率和帶寬相一致。圖7顯示了本發(fā)明低噪聲功率放大裝置中放大器的一個優(yōu)選實例的結(jié)構(gòu)圖。圖7中所示的第一帶通濾波組件701用于抑制帶外干擾，例如是低插入損耗的聲表面波濾波器,如TriQuint Semiconductor公司生產(chǎn)的856561型聲表面波帶通濾波器,用于對GPS的LI頻點衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號選擇接收；第一低噪聲放大組件702提供第一級射頻信號功率放大，例如該組件的功率放大增益大于18dB，噪聲系數(shù)低于ldB，如MAXM公司的MAX2659型低噪聲GPS放大器；第二帶通濾波器組件703是通頻帶較窄的聲表面波濾波器，介于第一低噪聲放大組件702的輸出端和第二低噪聲放大組件704的輸入端之間，如TAISAW公司生產(chǎn)的TA0664A型GPS的LI頻點聲表面波帶通濾波器；第二低噪聲放大組件704進一步對射頻信號進行功率放大，例如該組件的功率放大增益大于20dB，噪聲系數(shù)低于4dB，IdB壓縮點輸出功率不小于OdBm的低噪聲放大器，如AVAGO公司的ABA31563低噪聲放大器。這樣，圖7中所示的兩級放大組件串接后，理論上獲得的功率放大總增益為38dB，考慮到這些組件插入損耗的影響，實際功率放大總增益為35dB左右。本發(fā)明進一步提供了一種包括上述低噪聲功率放大裝置的衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備，適用于美國GPS、中國“北斗”、俄羅斯GL0NASS、歐盟“伽利略”等多種技術(shù)體制下的衛(wèi)星導(dǎo)航、定位及授時接收設(shè)備。通過上述方式，本發(fā)明低噪聲功率放大方法，以及本發(fā)明低噪聲功率放大裝置在其工作溫度范圍內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的本底噪聲輸出，當利用該方法及裝置檢測干擾信號時，避免了本底噪聲功率波動變化干擾信號功率的影響，因此可以直接對接收的干擾信號進行功率測量，以此識別判斷干擾信號是否出現(xiàn)或存在，提高了檢測效率和準確度，并且具有實現(xiàn)成本低、體積結(jié)構(gòu)小、適用性廣等優(yōu)勢。以上該僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低噪聲功率放大方法，由放大器對電信號進行功率放大，其特征在于， 實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度，并根據(jù)預(yù)置的多個溫度值與所述放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系，對所述放大器的本底噪聲輸出功率進行控制，使得所述放大器的本底噪聲輸出功率在所述放大器的工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲功率放大方法，其特征在于，在所述實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度的步驟之前，還包括步驟 在所述放大器的工作溫度范圍內(nèi)，測量多個溫度值條件下所述放大器的多個本底噪聲輸出功率值； 建立并預(yù)置所述多個溫度值與所述放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲功率放大方法，其特征在于，所述對所述放大器的本底噪聲輸出功率進行控制的步驟具體包括對所述放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低噪聲功率放大方法，其特征在于，所述對所述放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制的步驟具體包括根據(jù)所述多個溫度值與所述放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系，確定所述放大器的最小本底噪聲輸出功率值；計算得出所述放大器的其他本底噪聲輸出功率值與所述放大器的最小本底噪聲輸出功率值之間的多個差值；再根據(jù)所述多個差值確定所述多個溫度值條件下，對所述放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制的多個衰減值，建立所述多個溫度值與所述多個衰減值之間的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述多個溫度值與所述多個衰減值之間的對應(yīng)關(guān)系，確定實時或定時監(jiān)測的環(huán)境溫度值對應(yīng)的衰減值，并按所述衰減值對所述放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低噪聲功率放大方法，其特征在于，對所述放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制是通過微處理器控制數(shù)控衰減器的衰減值實現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低噪聲功率放大方法，其特征在于，所述放大器的增益可控，對所述放大器的本底噪聲輸出功率進行衰減控制是通過微處理器或溫度補償網(wǎng)絡(luò)控制所述放大器的增益值實現(xiàn)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項所述的低噪聲功率放大方法，其特征在于， 所述電信號包括微波頻段射頻電信號；所述實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度是通過溫度傳感器實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度；所述多個溫度值包括在所述放大器的工作溫度范圍內(nèi)，從下限溫度值開始以固定溫度間隔累加設(shè)置多個溫度值。
8.一種低噪聲功率放大裝置，包括放大器和電源電路，其特征在于，所述低噪聲功率放大裝置還包括數(shù)控衰減器、微處理器和溫度傳感器，所述數(shù)控衰減器與所述放大器射頻電連接，所述微處理器與所述數(shù)控衰減器電連接，所述微處理器讀取所述溫度傳感器測量的環(huán)境溫度值，并根據(jù)預(yù)置的溫度值與衰減值映射關(guān)系，設(shè)置所述數(shù)控衰減器的衰減值，使得所述低噪聲功率放大裝置在其工作溫度范圍內(nèi)輸出穩(wěn)定的本底噪聲功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低噪聲功率放大裝置，其特征在于，所述溫度傳感器與所述微處理器為一體式集成結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的低噪聲功率放大裝置，其特征在于，所述放大器、所述數(shù)控衰減器、所述微處理器、所述溫度傳感器和所述電源電路設(shè)置在共用電路板上，在所述電路板上設(shè)置有金屬屏蔽罩。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的低噪聲功率放大裝置，其特征在于，所述數(shù)控衰減器的輸出端與所述電源電路電連接，所述電源電路包括饋電網(wǎng)絡(luò)以及與所述饋電網(wǎng)絡(luò)電連接的穩(wěn)壓器。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的低噪聲功率放大裝置，其特征在于，所述放大器包括至少一個低噪聲放大組件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的低噪聲功率放大裝置，其特征在于，所述放大器包括串接的第一帶通濾波組件、第一低噪聲放大組件、第二帶通濾波器組件和第二低噪聲放大組件。
14.一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備，其特征在于，所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備包括權(quán)利要求8-13任意一項所述的低噪聲功率放大裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低噪聲功率放大方法。該方法包括實時或定時監(jiān)測環(huán)境溫度，根據(jù)預(yù)置的多個溫度值與放大器的多個本底噪聲輸出功率值之間的映射關(guān)系，對放大器的本底噪聲輸出功率進行控制，使得放大器的本底噪聲輸出功率在該放大器的工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。利用該方法可以檢測干擾信號，避免了本底噪聲功率波動對干擾信號功率檢測的影響，利于識別判斷干擾信號是否出現(xiàn)或存在，提高了檢測效率和準確度，具有成本低、可實現(xiàn)性強、適用性廣等優(yōu)勢。本發(fā)明還公開了一種低噪聲功率放大裝置和一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備。
文檔編號G01S19/36GK103066925SQ201210513319
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者朱江 申請人:江蘇指南針導(dǎo)航通信技術(shù)有限公司