專利名稱：用于dgps信標接收機的電調諧濾波有源天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種有源天線，尤其涉及一種帶電調諧帶通濾波器的有源天線， 用于差分全球定位系統(tǒng)(Differential Global Positioning System，簡稱DGPS)信標接收機。
背景技術：
沿海無線電指向標-差分全球定位系統(tǒng)(Radio Beacon Navigation-Differential GPS，簡稱RBN-DGPQ是一種高精度、全天候的海上導航定位系統(tǒng)。RBN-DGPS系統(tǒng)向覆蓋區(qū)域內播發(fā)GPS差分校正信息，其載波頻率范圍為觀3. 5kHz 325kHz，信道間隔為500Hz。DGPS信標接收機接收上述信號，再發(fā)送給GPS接收機，GPS接收機利用差分校正信息可提高定位的精度和可靠性。按國際海事組織(IMO)MSC. 114(73)和國際電工組織(IEC) IEC 61108-4對DGPS 信標接收機設備的要求，接收機需要包括兩路接收通道(即接收電路，不是指天線)一路為主接收通道，用于接收距離最近或信號質量、臺站健康狀況最好的一個播發(fā)臺站發(fā)射的信號，并解調輸出至GPS接收機，提高其定位精度和完好性；另一路為備用接收通道，用于循環(huán)接收、監(jiān)測各播發(fā)臺站的信號。接收機持續(xù)對兩路接收信號進行監(jiān)視和切換，以保證始終接收最優(yōu)的信號。文獻《差分GPS數(shù)字信標接收機的研制》(載《電訊技術》2004年第5期)介紹了用于DGPS信標接收機的有源天線，即在天線電路中包括了放大器、濾波器等。但是這個有源天線是全頻段的天線，頻率范圍為觀3. 5kHz 325kHz以上，即帶寬在41. 5kHz。該方案的優(yōu)點是兩個接收通道公用一個天線電路，成本便宜；其缺點是天線電路無法對帶外的干擾信號進行有效的濾除。在實際使用中，由于工作頻率范圍內存在大量的長波電臺干擾信號，這些信號被天線電路不加選擇的統(tǒng)一放大，干擾信號幅度很大，甚至導致后端處理電路的飽和，直接影響接收質量。
實用新型內容針對已有技術存在的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用于DGPS 信標接收機的電調諧濾波有源天線，能夠有效濾除可變接收頻率帶外的干擾信號，提高 DGPS信標接收機整機的靈敏度和抗干擾能力。本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是—種用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，所述有源天線和DGPS信標接收機相連，其中，所述有源天線包括天線及信號合成電路，所述天線及信號合成電路和功分器相連，所述功分器的一路輸出端通過第一電調諧帶通濾波器、第一低噪聲放大電路和 DGPS信標接收機的主通道接收電路相連，另一路輸出端通過第二電調諧帶通濾波器、第二低噪聲放大電路和DGPS信標接收機的備用通道接收電路相連；所述第一電調諧帶通濾波器和第二電調諧帶通濾波器和對其調諧的調諧電路相連。[0008]所述調諧電路包括CPU模塊，所述CPU模塊和含頻率/電壓調諧值的存儲器相連， 并通過第一 D/A轉換器和第一電調諧帶通濾波器相連輸出A通道調諧電壓，通過第二 D/A 轉換器和第二電調諧帶通濾波器相連輸出B通道調諧電壓。所述第一和第二電調諧帶通濾波器均由包括變容二極管C3、電容Cl和電感Ll構成的LC串聯(lián)諧振電路組成。所述天線及信號合成電路包括兩組互相垂直的磁性天線，每組磁性天線由兩個互相平行的磁性天線串聯(lián)組成；一組磁性天線的輸出信號經過90°移相后與另一組磁性天線的輸出信號相疊加。所述調諧電路的CPU模塊和DGPS信標接收機所含CPU為同一 CPU，所述含頻率/ 電壓調諧值的存儲器和DGPS信標接收機所含存儲器為同一存儲器。本實用新型對比現(xiàn)有技術有如下的有益效果本實用新型提供的用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，通過兩組獨立的帶電調諧帶通濾波和放大的天線電路，實現(xiàn)了 DGPS信標接收機同時接收兩路頻率相同或不同且接收頻率可變的差分校準信號，并分別進行了中心頻率可變的帶寬較窄的濾波，從而有效濾除可變接收頻率帶外的干擾信號，提高DGPS信標接收機整機的靈敏度和抗干擾能力。
圖1為本實用新型用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線結構示意圖；圖2為本實用新型有源天線中調諧電路組成示意圖；圖3為本實用新型有源天線中電調諧帶通濾波器組成示意圖；圖4為本實用新型有源天線中磁性天線空間布置示意圖。圖中標號說明11天線及信號合成電路12功分器13第一電調諧帶通濾波器14第一低噪聲放大電路15主通道接收電路 16調諧電路17第二電調諧帶通濾波器 18第二低噪聲放大電路19備用通道接收電路21含頻率/電壓調諧值的存儲器 22CPU模塊23第一 D/A轉換器24第二 D/A轉換器
具體實施方式
以下結合附圖1-圖4對本實用新型作進一步的描述。實施例圖1為本實用新型用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線結構示意圖。請參見圖1，本實用新型提供的用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，所述有源天線和DGPS信標接收機相連，其中，所述有源天線包括天線及信號合成電路11，所述天線及信號合成電路11和功分器12相連，所述功分器12的一路輸出端通過第一電調諧帶通濾波器13、第一低噪聲放大電路14和DGPS信標接收機的主通道接收電路15相連，另一路輸出端通過第二電調諧帶通濾波器17、第二低噪聲放大電路18和DGPS信標接收機的備用通道接收電路19相連；所述第一電調諧帶通濾波器13和第二電調諧帶通濾波器17和對其調諧的調諧電路16相連。[0027]本實用新型提供DGPS信標接收機有兩路接收通道一路為主接收通道，用于接收距離最近或信號質量、臺站健康狀況最好的一個播發(fā)臺站發(fā)射的信號，并解調輸出至GPS 接收機，提高其定位精度和完好性；另一路為備用接收通道，用于循環(huán)掃描接收所有播發(fā)臺站的信號，并按所接收到的信號優(yōu)劣秩序存儲播發(fā)臺站的信息，以備主接收通道切換接收頻率之用。接收機持續(xù)對兩路接收信號進行監(jiān)視，一旦主接收通道接收到的信號或臺站健康狀況不符合要求，則主接收通道將接收頻率切換到備用接收通道所存儲的最優(yōu)信號的頻率上，以保證接收機始終接收最優(yōu)的信號。由于DGPS信標接收機需同時接收兩路信號，且接收頻率可變，所以帶通濾波器需要兩路且中心頻率可變。為此，本實用新型采用了兩組獨立的帶電調諧帶通濾波和放大的天線電路，其輸出分別連接DGPS信標接收機的主通道接收電路和備用通道接收電路；每組天線電路由電調諧帶通濾波器輸入連接提供天線信號的功分器和對其調諧的調諧電路，其輸出再連接低噪聲放大電路組成，如圖1所示。本實用新型中的低噪聲放大電路為通用的高頻放大電路。另外，請參見圖1和圖 4，本實用新型中天線及信號合成電路11中的天線由兩組串聯(lián)的磁性天線L1A、LlB和磁性天線L2A、L2B組成。磁性天線尺寸小，品質因數(shù)高。在空間布置上，磁性天線L1A、L1B互相平行，與同樣平行的磁性天線L2A、L2B在同一平面上互相垂直。這樣互相正交的磁性天線尺寸更小，能分別接收兩個方向的信號，提高天線的全向性接收效果。其中兩個串聯(lián)的磁性天線的輸出信號經過90°移相與另兩個串聯(lián)的磁性天線的輸出信號合成后，經功分器12 分別輸出至兩路電調諧帶通濾波器。請參見圖2，本實用新型采用的電調諧帶通濾波器電路，其中心頻率可隨調諧電壓而改變。傳統(tǒng)的電調諧濾波器的調諧電壓來自于接收機頻率合成電路，但是由于電調諧帶通濾波器中心頻率與調諧電壓存在一定的非線性和離散性，所以傳統(tǒng)的調諧電路存在一定的中心頻率的誤差，影響了濾波效率和整機的靈敏度和抗干擾能力。本實用新型的調諧電路如圖2所示，由CPU模塊22連接頻率/電壓調諧值存儲器21和兩路各自向天線電路中電調諧帶通濾波器輸出調諧電壓的D/A轉換器組成。即通過第一 D/A轉換器23和第一電調諧帶通濾波器13相連輸出A通道調諧電壓，通過第二 D/A轉換器M和第二電調諧帶通濾波器17相連輸出B通道調諧電壓。產生D/A轉換器的數(shù)值(即頻率/電壓調諧值)的方法是，通過對電調諧帶通濾波器施加調諧電壓測試其中心頻率，從而找到中心頻率與調諧電壓的對應關系表，將其折算成D/A轉換器的數(shù)值并預存于頻率/電壓調諧值存儲器。接收機運行時，CPU模塊22從頻率/電壓調諧值存儲器21按信道所需的中心頻率讀取相應的電壓調諧值，鎖存到D/A轉換器產生相應的調諧電壓施加于電調諧帶通濾波器，從而改變其中心頻率。這樣，改善了濾波器中心頻率的誤差，提高了濾波效率和整機的靈敏度和抗干擾能力。本實用新型借用DGPS信標接收機中的CPU充當調諧電路的CPU模塊22，并將頻率/電壓調諧值預存于DGPS信標接收機中的存儲器。 本實用新型的電調諧帶通濾波器電路如圖3所示變容二極管C3其電容值可隨外部輸入的調諧電壓變化，與電容Cl并聯(lián)同電感Ll共同組成了 LC串聯(lián)諧振電路。電容C2和 C4的主要作用是隔離調諧電壓。這樣，調諧電壓的變化改變了 LC串聯(lián)諧振電路中C3電容值，由此改變了其諧振頻率(即中心頻率)，從而完成了中心頻率可變的帶通濾波器功能。 綜上所述，本實用新型采用兩組獨立的帶電調諧帶通濾波和放大的天線電路，實現(xiàn)了 DGPS信標接收機同時接收兩路頻率相同或不同且接收頻率可變的差分校準信號，并分別進行了中心頻率可變的帶寬較窄的濾波。DGPS信標接收信道載波頻率范圍為 283. 5kHz 325kHz，間隔僅為500Hz，由于采用了 MSK調制技術，最高調制速率為200bps， 其調制頻偏僅為50Hz，占用帶寬很小，與整個工作帶寬Gl. 5kHz以上)相比，僅為百分之一不到。所以，如果接收機的天線采用窄帶帶通濾波器，則可有效濾除可變接收頻率的帶外干擾信號，大大提高DGPS信標接收機整機的靈敏度和抗干擾能力。 雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本實用新型的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求1.一種用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，所述有源天線和DGPS信標接收機相連，所述有源天線包括天線及信號合成電路(11)和功分器(12)，其特征在于，所述天線及信號合成電路(11)和功分器(12)相連，所述功分器(12)的一路輸出端通過第一電調諧帶通濾波器(13)、第一低噪聲放大電路(14)和DGPS信標接收機的主通道接收電路(15) 相連，另一路輸出端通過第二電調諧帶通濾波器(17)、第二低噪聲放大電路(18)和DGPS信標接收機的備用通道接收電路(19)相連；所述第一電調諧帶通濾波器(1 和第二電調諧帶通濾波器(17)均和對其進行調諧的調諧電路(16)相連。
2.如權利要求1所述的用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，其特征在于，所述調諧電路(16)由CPU模塊0 及與其相連接的頻率/電壓調諧值存儲器(21)，及兩路各自向天線電路中第一和第二電調諧帶通濾波器輸出調諧電壓的D/A轉換器組成。
3.如權利要求2所述的用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，其特征在于，所述調諧電路的CPU模塊0 和DGPS信標接收機所含CPU為同一 CPU，所述含頻率/電壓調諧值的存儲器和DGPS信標接收機所含存儲器為同一存儲器。
4.如權利要求1所述的用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，其特征在于，第一和第二電調諧帶通濾波器均由包括變容二極管C3、電容Cl和電感Ll構成的LC串聯(lián)諧振電路組成。
5.如權利要求1所述的用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，其特征在于，所述天線及信號合成電路(11)包括兩組互相垂直的磁性天線，每組磁性天線由兩個互相平行的磁性天線串聯(lián)組成；一組磁性天線的輸出信號經過90°移相后與另一組磁性天線的輸出信號相疊加合成后，經功分器(1 分別輸出至第一和第二電調諧帶通濾波器。
專利摘要本實用新型公開了一種用于DGPS信標接收機的電調諧濾波有源天線，包括天線及信號合成電路，所述天線及信號合成電路和功分器相連，所述功分器的一路輸出端通過第一電調諧帶通濾波器、第一低噪聲放大電路和DGPS信標接收機的主通道接收電路相連，另一路輸出端通過第二電調諧帶通濾波器、第二低噪聲放大電路和DGPS信標接收機的備用通道接收電路相連；所述第一電調諧帶通濾波器和第二電調諧帶通濾波器和對其調諧的調諧電路相連。本實用新型天線有效濾除可變接收頻率帶外的干擾信號，提高DGPS信標接收機整機的靈敏度和抗干擾能力。
文檔編號H01Q21/00GK202167621SQ20112023384
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權日2011年7月5日
發(fā)明者夏華龍, 施佩琴, 陳滌非 申請人:上海埃威航空電子有限公司, 中國航空無線電電子研究所