跳频多路耦合器的设计

跳频多路耦合器的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 总第 180 期 Vol . 29 No . 6 舰 船 电 子 工 程2009 年第 6 期 106 Ship Elect ro nic Engineering 3 跳频多路耦合器的设计 涂书敏 () 中国船舶重工集团公司第 722 研究所 武汉 430079 摘 要 跳频多路耦合器是多部跳频电台公用一部天线的重要的设备 ; 对跳频多路耦合器系统设计和各部分接口电路进行了分析和研究 ,实现了滤波器和匹配网络的可调 ,使跳频多路耦合器系统满足了自动调谐和快速匹配的设计 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。 关键词 跳频 ;多路耦合器 ;可调的 中图分类号 TN914 . 41 D es i gn a n d A n a l ys is of F r e q ue nc y Hop p i ng M ul t i coup l e r Tu S h u mi n ( )The 722 Resea rch Instit ute of CSIC , Wuhan 430079 A b s t r a c t Frequency hopping multico upler i s a n impo rta nt device . In t hi s p aper t he de sign of f requency hopping multi2 co upler system and t he interf ace circuit s of ever y segment a re re searched a nd a nalyzed , realized t hat filter s a nd matching net2 wo r k s a re t una ble , t he system i s acco r da nt wit h t he de sign reque st of a uto matic t uning and f a st matching. Ke y w o r ds f requency hopping , multico upler , t una ble Cl a s s N u m b e r TN914 . 41 通过同步串口将通信频率及其它相关信息传送给1 引言多路耦合器的控制单元 。控制单元根据相应的调 在军事无线通信中 ,经常将多部电台安装在同 谐和匹配算法 ,进行控制开关矩阵 1 和开关矩阵 2 , 一地点 ,并 要 求 多 部 电 台 满 足 同 时 定 、跳 频 工 作 。 将超短波电台的射频信号与相应的可调带通滤波假如每个电台都各自独立使用一副天线 ,则容易造 器连通 ,并且快速匹配网络把信号接到天线上发出 成空间的拥挤 。特别是在环境相对狭小的场合上 , 去 。控制单元同时进行频率检测比较 ,如果发生频 天线之间靠得太近 ,则会出现信号严重相互干扰 , 率碰撞 ,控制单元将会关断相应的带通滤波器 ,将 影响各自天线的辐射方向图 ;容易串入相邻的信号 超短波电台的射频信号接入负载 ,起到保护超短波 通道中 ,降低各个电台的通信质量 。加装多路耦合 电台的作用 。超短波电台的接收通道和发射是同 器 ,在保持电台数量不变的前提下 ,将多路信号耦 一通道 ,接收是发射的逆过程 。 合为一路后再与一副天线相连 ,是当前解决多部电 跳频多路耦合器至多允许四路超短波电台同 台同址工作电磁干扰的主要方法 。 时以各自工作频率 ?10 %的频率间隔在 30M Hz, 88M Hz 全频段范围内进行通信 。它主要由可调滤 2 跳频多路耦合器系统组成原理 波器组 、可调匹配网络单元 、控制单元 、功率检测 、 当超短波电台工作在发射状态时 ,超短波电台 开关矩阵 、负载等部分组成 ,系统组成框图如图 1 。 图 3网络匹配单元连接关系 在 星 点 式 图 1 多路耦合器系统组成框图结构 的 多 路 耦 合 器 中 , 为 方 3 跳频多路耦合器硬件设计 便 分 析 和 设 3 . 1 可调腔体带通滤波器设计 , 可 将 多 路计 在设计中 选 择 巴 特 沃 斯 滤 波 器 , 它 在 线 性 相 耦合 器 汇 接 网 位 、衰减斜率和加载特性三个方面具有特性均衡的 图 4 多路通道的匹配网络 络转 化 为 等 效优点 ,并且 ,该滤波器是对称滤波器 , 理论上可以 [ 3 ] 电路形式,如图 4 所示 。 Z, Z, 1 2 Z分别 为各n 在对称的耦合谐振电路上加载等值集总电容来实 滤波器的输入阻抗 。为方便计算 ,将多路耦合器的[ 1 ] 现调频 , 这样也可以减少滤波器设计的复杂性。 电路结构图进一步简化 ,如图 5 。将多个输入阻抗滤波器的阶数越小 ,插损就越小 ,可是带来的 合成一个终端阻抗值 , 这样就把多Z值 Z, Z,n 1 2 问题就是信道隔离度的下降 。滤波器阶数越多 ,矩 通道的匹配问题转换为只有一路信号通道的匹配形系数越 好 , 可是 又 带来 了 损 耗 和 体 积 增 大 的 问 问题 ,可以用一般双端口匹配网络的设计方法来优[ 2 ] 题。根据多年的 工 程 经 验 , 在 V H F 频 段 内 , 在 化设计所需的匹配网络 。频率的低端采用 6 阶带通滤波器 ,高端采用 4 阶带 由于 每 个 滤 波 器通滤波器可以满足插损 、信道隔离度等指标要求 。 的谐振点在其整 个工通 过 P IN 开 作频段内是连续 可变关 电 路 , 数 字 调 图 5 简化的双端口匹配网络 的 , 且 在 滤 波 器 工 作谐电 路 可 以 控 制 的不同的谐振频率点上时 ,所测得的滤波器在整个 每个 集 总 电 容 的 ( ) 工作频段内的输出 输入阻抗是不同的 ; 再者 ,滤 图 2 P IN 开关电路示意图 接 入 与 断 开 。图( ) 波器的输入 或输出端口无法直接和耦合匹配网 2 所示的是一种简单 P IN 开关电路示意图 。在电 络相连 ,它必须通过一段同轴电缆线才能连接到耦 路中 , P1 端接收来自数字调谐电路的逻辑信号 1[ 4 ] 合匹配网络上。由于滤波器有一定的体积 ,且由或 0 , P端 与 滤 波 器 主 体 的 电 容 接 地 端 连 接 , 使 2 于考虑滤波器的实际结构 ,其在整机中的相对位置集总电容 C 与 滤 波 器 耦 合 电 容 并 联 , 以 改 变 其 也受到一定的限制 ,这就要求连接滤波器和耦合匹值 。当 P接受收到的逻辑信号为 1 时 , P IN 管导1 [ 5 ] 通 ,此时集总电容并联接入滤波器电路 ,电容起作 配网络的同轴电缆线要有足够的长度。然而不用 ,滤波器中心频率变化 。当 P接受收到的逻辑 1 幸的是 ,随着这同轴电缆线长度的增加 , 其匹配难信号为 0 时 , P IN 管截止 ,电路开路 ,集总电容不 度也急剧增加 ,所以在设计时要详细考虑耦合器内[ 1 ] 起作用 。 滤波器分布和整机的结构 。 3 . 2 可调多路宽带网络匹配设计 3 . 3 与电台接口在多路耦合器设计中 ,滤波器在多路耦合时并 超短波电台通过该接口向跳频多路耦合器发非是同频合路 ,其阻抗特性 、衰减特性变化很大 ,而 送频 率 等 信 息 , 跳 频 多 Ω且天线不是严格意义上的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 50。 路耦合器据此进行自动 因此 ,多路通信系统宽带匹配网络的常用设计 调谐 , 超 短 波 电 台 同 时方法是所有的通道共用同一匹配网络 。我们在多 接收跳频多路耦合器的 查询 信 号 , 以 确 认 跳 频 108 涂书敏 :跳频多路耦合器的设计总第 180 期 跳频多路耦合器共用一副天线 。调谐和快速匹配并且作出相应的控制 。如何优化 超短波电台与跳频多路耦合器间的接口连接 算法 、杜绝误动作是需要解决的问题 。 关系如图 6 所示 。从功能上可划分成两类 :控制接 口 、射频接口 。 3 . 4 开关矩阵接口 控制单元输出的控制信号经驱动后 ,用来控制 P IN 二极管组成的电子开关 ,实现对滤波器或负载 选通的目的 。开关矩阵的控制原理如图 7 所示 。 图 9 控制算法框图 我们采用高性能的硬 件处 理平 台 , 如图 9 所 示 ;控 制 算 法 在 F P GA 内 完 成 , 通 过 时 序 上 的 约 定 ,进行了算法优化 。根据收发设备的具体需要 , 在调节滤波器的同时 ,根据预定的调谐算法和已存 的数据 ,通过控制单元快速调节耦合器匹配网络 , 以使在不同的工作频率组下 ,各个通道都能到达良 图 7 开关矩阵接口好的匹配 ,满足系统设计的要求 。 3 . 5 功率检测接口 5 结语多路耦合器在汇接单元与天线之间串接一个 ( ) 损耗极低 小于 0 . 2dB 的定向耦合器用来进行功 跳频多路耦合器在提供射频信道隔离度的情 率检测 。 况下 ,完成四部超短波电台收发共用同一根天线功 当超短波电台处于发射状态时 ,定向耦合器耦 能 ,减少了天线数量 ,能够改善舰载超短波通信系 合端的信号经过检波处理后 。功率参数送至控制 统的电磁兼容环境 、提高系统的抗干扰能力 。与传 单元进行 AD 采样 ,超短波电台发射时检测不到功 统的多路耦合器只适应定频或分段跳频工作不同 , 率信号时 ,控制单元会向超短波电台反馈该状态 , 跳频多路耦合器采用高速开关 、大功率抵插损滤波 并且功率报警灯会闪亮 。 器 、防碰撞算法等先进技术 ,满足四部电台同时定 、 跳频工作 。4 跳频多路耦合器软件设计 4 . 1 控制软件设计 控制软件主要部分为 : 串并 参 考 文 献() 并串转换 , 频 率碰 撞 , 频 率 识 别 ,自动 调 谐 , 快 速 匹 配 和 耦 合 器模拟 部 分 的 控 制 。多 路 耦 合 [ 1 ] 吴国 安 , 陈 涛 , 汤 清 华 . 射 频 带 通 调 频 滤 波 器 的 设 计器开机后 ,控制软件通过 F P GA () ()[J ] . 华中科技大学学报 自然科学版,2006 ,34 2 配置芯片自动加载 ,软件流程如 [ 2 ] R. J . Ca mero n. A dva nced co upling mat rix synt he si s 图 8 所示 。 t echnique s fo r micro wave filter s [J ] . IE E E M T T ,2003 , 4 . 2 相关算法设计() 51 1:1,10 控制单 元 需 要 控 制 相 当 多 [ 3 ] H . J . Ca rlin. U H F multiplexer use s selective co upler s [J ] . Elect ro nic s , 1955 ,28 :152,155 的电子 开 关 , 并 完 成 显 示 、信 息 [ 4 ] 孙保华 ,周良明 ,肖辉 . 天线宽带匹配网 络的设计与计 反馈等功能 ,要达到系统响应时 () 算方法 [J ] . 1999 ,26 6:793,797 间要求 ,控制单元需要在很短的 [ 5 ] K. H upf er . Multico uper fo r U H F A TC Ra nge . New s 时间内 对四 路电 台 送 来 的 频 率 () f ro m Ro hde &Schwa rz ,1989 , 124:39 图 8 控制单元 信号解码并进行比较 ,进行自动