專利名稱：應(yīng)用于臨近空間環(huán)境信道可選的射頻前端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信測控領(lǐng)域中的一種適應(yīng)臨近空間環(huán)境的射頻前端，特別適用于高 空低氣壓條件下連續(xù)射頻信號傳輸?shù)娘w行器測控等測控系統(tǒng)中作射頻前端裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)無人飛行器測控系統(tǒng)機(jī)載射頻前端在性能上存在以下缺陷。1、射頻前端空間環(huán)境適應(yīng)能力差，一般能適應(yīng)8000米空間高度，空間高度在 15000米左右，會(huì)不同程度出現(xiàn)射頻傳輸打火或放電現(xiàn)象，導(dǎo)致微波傳輸系統(tǒng)駐波系數(shù)增 大，反射功率增加，噪聲電平提高，使系統(tǒng)不能正常工作，甚至引起擊穿，部件永久性破壞。 空間低氣壓條件下，磁性調(diào)諧器件還會(huì)出現(xiàn)失諧現(xiàn)象。這對系統(tǒng)適應(yīng)臨近空間環(huán)境非常不 利，嚴(yán)重制約著我國臨近空間無人飛行器測控系統(tǒng)的發(fā)展。2、機(jī)載接收前端采用寬帶濾波，信道選擇性能差，頻帶利用率不高。這對系統(tǒng)抗干 擾能力非常不利，嚴(yán)重影響多套無人機(jī)同一區(qū)域協(xié)同偵察能力。3、適應(yīng)臨近空間低氣壓環(huán)境條件的射頻前端所需雙工器、同軸電子開關(guān)等部件均 需進(jìn)口，價(jià)格極其昂貴，且屬禁運(yùn)產(chǎn)品，供應(yīng)得不到保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種具有寬頻帶接收 能力、實(shí)現(xiàn)窄帶信道工作頻率可選和適應(yīng)臨近空間低氣壓環(huán)境射頻信號傳輸?shù)恼瓗漕l 前端，本發(fā)明通過工作頻率可選的窄帶濾波分離，提高系統(tǒng)抗干擾能力和系統(tǒng)應(yīng)用的靈活 性，通過選擇安裝不同位置的全向共形天線擴(kuò)展電磁波空間輻射與接收范圍，同時(shí)適應(yīng)臨 近空間環(huán)境低氣壓工作條件。它還具有氣密體積大、信道選擇靈活、可重復(fù)使用、可靠性高 等特點(diǎn)?！N應(yīng)用于臨近空間環(huán)境信道可選的射頻前端，包括電子開關(guān)、雙工器、低噪聲放 大器、溫補(bǔ)YIG濾波器和工作頻率控制單片機(jī)，所述的電子開關(guān)、雙工器、低噪聲放大器、溫 補(bǔ)YIG濾波器和工作頻率控制單片機(jī)均安裝在氣密盒體結(jié)構(gòu)的密封腔體內(nèi)；所述的電子開關(guān)輸入輸出端口 1與天線(12)連接，電子開關(guān)⑴輸入輸出端口 3 與天線(1 連接，電子開關(guān)輸入輸出端口 2經(jīng)半剛性電纜連接雙工器的輸入輸出端口 1 ； 雙工器輸出端口 2經(jīng)半剛性電纜連接低噪聲放大器后與溫補(bǔ)YIG濾波器的輸入端連接，低 噪聲放大器將寬帶濾波后的射頻信號進(jìn)行低噪聲放大；工作頻率控制單片機(jī)的出端口 1至 10分別連接溫補(bǔ)YIG濾波器的入端口 3至12，工作頻率控制單片機(jī)對溫補(bǔ)YIG濾波器的工 作頻率進(jìn)行控制，溫補(bǔ)YIG濾波器對相應(yīng)射頻信號進(jìn)行窄帶濾波后輸出；雙工器的輸入端 口 3外接發(fā)射射頻信號，雙工器將接收到的射頻信號進(jìn)行寬帶濾波，并將發(fā)射的射頻信號 濾波后經(jīng)電子開關(guān)送往天線。其中，氣密盒體結(jié)構(gòu)由屏蔽盒和蓋板扣合組成。溫補(bǔ)YIG濾波器采用頻率可控、溫 度補(bǔ)償?shù)腨IG濾波器制作。
其中，氣密盒體結(jié)構(gòu)設(shè)置有進(jìn)行檢漏測試的氣閥。其中，氣密盒體結(jié)構(gòu)工作適應(yīng)11 氣壓、溫度-50°c +70°C條件下連續(xù)工作六小 時(shí)。本發(fā)明與背景技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明采用氣密盒體結(jié)構(gòu)6，解決了臨近空間環(huán)境射頻信號無損傳輸和YIG磁 調(diào)諧濾波器失諧問題。2.本發(fā)明采用溫補(bǔ)YIG濾波器4和工作頻率控制單片機(jī)5，實(shí)現(xiàn)了頻率可構(gòu)建式 控制和窄帶濾波，增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾能力。3.本發(fā)明采用溫補(bǔ)YIG濾波器4頻率最小步進(jìn)為IMHz，最大步進(jìn)達(dá)600MHz，極大 地增強(qiáng)了信道應(yīng)用的靈活性。4.本發(fā)明通過電子開關(guān)選擇安裝不同位置的全向共形天線擴(kuò)展了電磁波空間輻 射與接收范圍。5.本發(fā)明采用市售集成電路器件制作，具有易實(shí)現(xiàn)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的電原理方框2是本發(fā)明的氣密結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式參照圖1、圖2。本發(fā)明由電子開關(guān)1，雙工器2、低噪聲放大器3、溫補(bǔ)YIG濾波器 4、工作頻率控制單片機(jī)5、氣密盒體結(jié)構(gòu)6、屏蔽盒7、蓋板8、氣閥9、高頻氣密連接插座10、 低頻氣密插座11組成。圖1是本發(fā)明的電原理方框圖，實(shí)施例按圖1連接線路。電子開關(guān)1的作用是選擇不同位置天線的射頻信號，連接至雙工器2的輸入輸出 端口 1。雙工器2的作用是對接收射頻信號進(jìn)行寬帶濾波并輸出至低噪聲放大器3，又可將 發(fā)射射頻信號濾波后輸出至電子開關(guān)1。低噪聲放大器3將接收的寬帶射頻信號低噪聲放 大后輸出至溫補(bǔ)YIG濾波器4的輸入端。本發(fā)明溫補(bǔ)YIG (即Yttrium-Iron-Garnet，釔鐵柘榴石)濾波器4對接收到的射 頻信號進(jìn)行相應(yīng)頻道的窄帶濾波，經(jīng)濾波分離后的射頻信號至溫補(bǔ)YIG濾波器4的輸出端 Π 2。本發(fā)明的溫補(bǔ)YIG濾波器4是以工作頻率控制單片機(jī)5控制變換輸出接收寬頻段 內(nèi)的任意射頻頻率(最小步進(jìn)IMHz)濾波特性，溫補(bǔ)YIG濾波器4自身根據(jù)溫度的變化， 調(diào)整濾波器輸出滿足射頻頻率準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性要求，極大地提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。本發(fā)明溫補(bǔ)YIG濾波器4的工作頻率控制是這樣實(shí)現(xiàn)的將系統(tǒng)監(jiān)控送來的串口 數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后送工作頻率控制單片機(jī)5，工作頻率控制單片機(jī)5根據(jù)監(jiān)控要求通過并口 給溫補(bǔ)YIG濾波器4送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工作頻率切換。本發(fā)明工作頻率控制單片機(jī)5完成對YIG濾波器的頻道控制的同時(shí)，還根據(jù)系統(tǒng) 監(jiān)控的要求對電子開關(guān)1進(jìn)行天線選擇切換。本發(fā)明氣密盒體結(jié)構(gòu)6具體實(shí)施是這樣的，如圖2所示。氣密盒體結(jié)構(gòu)6由屏蔽盒 7和蓋板8扣合組成，電子開關(guān)1、雙工器2、低噪聲放大器3、溫補(bǔ)YIG濾波器4和工作頻率控制單片機(jī)5均安裝在氣密盒體結(jié)構(gòu)6的密封腔體內(nèi)。屏蔽盒7的面板上有高頻氣密連接 插座10與低頻氣密插座11，均采用玻璃燒結(jié)密封。氣密屏蔽盒7通過面板上的高頻氣密連 接插座10與天線及收發(fā)設(shè)備連接。氣密屏蔽盒7通過低頻氣密插座11與監(jiān)控信號連接， 同時(shí)輸入電源V1、V2、V3。將圖1中的所有部件安裝在尺寸長X寬X高為200X180X50 毫米的屏蔽盒7內(nèi)，按圖1連接好后將屏蔽盒7與蓋板8進(jìn)行激光封焊氣密。氣閥9為測 試氣密性特設(shè)。氣密檢測過程是這樣的，將氣閥9與氦質(zhì)譜檢漏儀相連，氣密盒體結(jié)構(gòu)6內(nèi) 部抽成真空，用與氦氣源相連的噴槍在被檢件外壁可疑漏氣部位吹氦氣，如果該處有漏，氦 氣便通過漏孔進(jìn)入檢漏儀中而被檢測出來。檢漏完畢后，如無泄漏則氣閥9用玻璃燒結(jié)密 封。實(shí)施例中輸入Vl電壓為M8V，輸入V2電壓為+15V，輸入V3電壓為+5V。實(shí)施例電子開關(guān)1采用市售的同軸電子開關(guān)；雙工器2采用市售的腔體雙工器； 低噪聲放大器3通過采用市售的集成低噪聲放大器加隔離器級聯(lián)制作；溫補(bǔ)YIG濾波器4 采用市售的溫補(bǔ)YIG濾波器制作，工作頻率控制單片機(jī)5采用市售的ATMEGA8型單片微機(jī) 制作。本發(fā)明簡要工作原理如下天線接收的射頻信號在氣密盒體6內(nèi)經(jīng)電子開關(guān)1選 擇輸出，并經(jīng)雙工器2寬帶濾波、低噪聲放大器3寬帶放大后，進(jìn)入溫補(bǔ)YIG濾波器4，工作 頻率控制單片機(jī)5接收系統(tǒng)監(jiān)控的指令，根據(jù)需要進(jìn)行工作頻率切換。同時(shí)將要發(fā)射的射 頻信號經(jīng)過雙工器2寬帶濾波，有電子開關(guān)1選擇輸出。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于臨近空間環(huán)境信道可選的射頻前端，包括電子開關(guān)(1)、雙工器O)、低 噪聲放大器(3)、溫補(bǔ)YIG濾波器(4)和工作頻率控制單片機(jī)(5)，其特征在于所述的電子 開關(guān)(1)、雙工器O)、低噪聲放大器(3)、溫補(bǔ)YIG濾波器(4)和工作頻率控制單片機(jī)(5) 均安裝在氣密盒體結(jié)構(gòu)(6)的密封腔體內(nèi)；所述的電子開關(guān)⑴輸入輸出端口 1與天線(12)連接，電子開關(guān)⑴輸入輸出端口 3 與天線(1 連接，電子開關(guān)(1)輸入輸出端口 2經(jīng)半剛性電纜連接雙工器( 的輸入輸出 端口 1 ；雙工器( 輸出端口 2經(jīng)半剛性電纜連接低噪聲放大器C3)后與溫補(bǔ)YIG濾波器 (4)的輸入端連接，低噪聲放大器C3)將寬帶濾波后的射頻信號進(jìn)行低噪聲放大；工作頻率 控制單片機(jī)(5)的出端口 1至10分別連接溫補(bǔ)YIG濾波器(4)的入端口 3至12，工作頻率 控制單片機(jī)(5)對溫補(bǔ)YIG濾波器(4)的工作頻率進(jìn)行控制，溫補(bǔ)YIG濾波器(4)對相應(yīng) 射頻信號進(jìn)行窄帶濾波后輸出；雙工器( 的輸入端口 3外接發(fā)射射頻信號，雙工器(2)將 接收到的射頻信號進(jìn)行寬帶濾波，并將發(fā)射的射頻信號濾波后經(jīng)電子開關(guān)(1)送往天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種應(yīng)用于臨近空間環(huán)境信道可選的射頻前端，其特征在 于氣密盒體結(jié)構(gòu)(6)由屏蔽盒(7)和蓋板⑶扣合組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種應(yīng)用于臨近空間環(huán)境信道可選的射頻前端，其特征在 于溫補(bǔ)YIG濾波器(4)采用頻率可控、溫度補(bǔ)償?shù)腨IG濾波器制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種應(yīng)用于臨近空間環(huán)境信道可選的射頻前端，其特征在 于氣密盒體結(jié)構(gòu)(6)設(shè)置有進(jìn)行檢漏測試的氣閥(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種應(yīng)用于臨近空間環(huán)境信道可選的射頻前端，其特征在 于氣密盒體結(jié)構(gòu)(6)工作適應(yīng)11 氣壓、溫度_50°C +70°C條件下連續(xù)工作六小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于臨近空間環(huán)境信道可選的射頻前端，它涉及測控通信領(lǐng)域中的適應(yīng)臨近空間環(huán)境的頻率可控的射頻前端裝置。它由電子開關(guān)、雙工器、低噪聲放大器、YIG濾波器(即Yttrium-Iron-Garnet，釔鐵柘榴石)、工作頻率控制單片機(jī)及氣密盒體結(jié)構(gòu)等部件組成。本發(fā)明使射頻前端實(shí)現(xiàn)了臨近空間環(huán)境下寬帶范圍內(nèi)射頻信號頻率可控?zé)o損傳輸，這是以往射頻前端不具備的能力，提高了測控系統(tǒng)的抗干擾能力、同一區(qū)域協(xié)同偵察能力和臨近空間應(yīng)用能力，特別適合于對臨近空間環(huán)境、系統(tǒng)抗干擾、機(jī)載設(shè)備小型化等有特殊要求的飛行器測控等測控系統(tǒng)中作射頻前端裝置。
文檔編號H04B1/10GK102122968SQ20101062203
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者孫志剛, 鄭淑梅, 靳含飛 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所