[發明專利]高速切換射頻接收通道群時延一致性方法

在審

• 申請號: 201910365513.5
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110149119A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 李夏琴;黃欣;米文龍;卿晨
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04B1/30;H04B17/21;H04L7/00
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明公開的一種高速切換接收射頻通道群時延一致性方法，旨在提供一種通用、穩定、可靠，失真小的群時延一致性方法。本發明通過下述技術方案予以實現：在接收通道群時延一致性電路中，定制滿足高速切換接收射頻通道群時延一致的時間和可靠性要求的微波射頻開關，控制微波射頻開關切換時間誤差和開關時間一致；信號通過信道第一級混頻器時，任何一個接收信號頻率均通過一本振混頻頻率設置變頻到一中濾波器中心頻率點上；采用MCU通過I/O直接控制線向同步信號處理單元發送多通道高速切換控制命令和秒脈沖控制命令，通道狀態切換控制命令到達所有控制開關的時間一致，以減小控制命令時間差造成通道之間信號通斷時間差，提高通道時延一致性。

技術領域

本發明涉及一種可直接應用于旋轉干涉儀，高速切換射頻接收通道群時延一致性的方法。

背景技術

寬帶信號經過傳輸設備后，由于傳輸設備對信號各個頻譜分量的響應不同，會引起設備輸出端信號各個頻譜分量因相移或時延不同而產生相位關系的紊亂，即相位失真，衡量此項特性的指標即為群時延。對于線性調頻信號，群時延造成相位差隨頻率的增加而增加，由于群時延較直觀地表現了群信號的時延,是衡量傳輸網絡對信號傳輸時間延遲及信號失真影響的重要參數，而數字信號又包含有很多頻譜分量,因此數字通信中常用群時延來描述相頻特性。群時延與幅頻特性，是整個射頻信道主要的通道特性，群延遲對信道相位均衡產生很大影響，無論是天線旁瓣相消技術、數字波束形成(DBF)、超分辨、抗干擾技術，還是其他陣列處理技術的應用，其相頻特性往往受制于通道間的失配程度，因此群時延一致性是電子通信系統多通道之間保證信號相位一致性常用的指標。

為提高衛星導航系統的抗干擾能力和接收信號質量，地面導航中心通常采用陣列天線和多通道射頻前端來接收衛星導航信號，接收信道是一個非線性電路，主要由限幅電路，開關電路，放大電路、濾波電路、混頻電路和對應的寬帶本振電路等組成，多通道相頻特性的不一致包括通道帶內的不一致和通道間的不一致。在實際工程應用中，陣列通道存在各種誤差，不是理想化的通道，天線陣列中的每個陣元都有獨立的信號通道，陣列在排布時陣元位置的微小波動、陣元之間的互耦效應和各陣元饋線的不同，都會造成其電特性的不同，并改變陣列信號之間的相對相位關系。同時，信號由陣列天線接收后送入射頻信道形成陣列信號時，會受到射頻電路模擬器件特性的影響，這些特性主要包括器件本身產生的熱噪聲、殘余調幅、調相噪聲，及采樣脈沖產生的孔徑抖動噪聲，模擬器件非線性特性引起的諧波、雜散頻率和互調頻率，數模轉換器產生的量化噪聲等，這些都是造成通道特性不一致的因素。射頻信道的電磁不確定性，各通道的射頻電路對溫度、濕度等環境變化的響應及自身性能的漂移都會影響理想天線陣列相位合成，使通道產生隨頻率變化的幅度和相位不一致，形成通道失配。通道失配對寬帶陣列信號處理非常不利，多用戶相控陣通信系統的通道時延將會引起調制數據過零點出現偏移，發射信號經過鏈路傳輸后，調制信號被附加了群時延，同時載波信號幅度出現失真并被附加了額外相位并經數字化變換，時域上表現為調制數據過零點出現偏移。由于通道間各元器件指標不一致，通道間時延τ值各不同，對應調制數據過零點也不同，空分多址信號在載波分離時，導致系統誤碼率上升。通道間群時延不一致還會惡化信噪比，不一致性越大，惡化信噪比越大，系統誤碼性能越差，嚴重時將中斷通信。雖然運用于通信、雷達以及測控系統的不同領域時對通道的設計側重點有所不同，但是減小通道的相位頻率傳輸失真，提高相位頻率特性傳輸一致性，是射頻通道設計的共同要求。在雷達相控陣技術中，群時延一致性體現在多路T/R組件中，突出的要求就是組件之間要有十分精確、一致的相位和群時延特性，由于T/R組件中不會進行高速狀態切換，因此只要保證T/R組件通道之間的電路布局對稱性，通道相位均衡，電路傳輸相位差控制在一定的范圍內，便可以滿足整個系統的群時延一致性要求；在測控系統領域，特別是空間物體、地面位置定位系統中，時延一致性主要是要求系統內設備間的相對一致性，由于測控系統通信頻率事先已知，系統工作狀態可以預先設置，且微波器件的電磁傳輸特性決定了信號通過它的絕對時延基本是在ns的級別上，因此只要保證設備狀態的相對一致，通道布局對稱性便可以滿足系統對群時延的需求；其他常用的接收電子設備，基于大多的常用的限幅器，微波開關，功分器，放大器，混頻器等器件都是寬帶的，在一定的時間一定的頻率范圍內狀態均比較固定，因此可以忽略射頻器件自身的群時延特性對通道群時延的影響，即便接收信道最后的中頻濾波器輸出因矩形系數的要求(除使用晶體濾波器外，帶寬為幾十～幾百KHz)，多數帶寬為5MHz～20MHz的中頻濾波器，如切比雪夫，巴特沃斯，線性相移濾波器在頻段內帶寬上其時延波動約為幾十ps，因此只需要考慮整個接收信道的電路布局對稱性也可以滿足系統對群時延一致性的要求。