阅读说明：本技术 星用半双工vdes系统多通道射频收发机 (Satellite half-duplex VDES system multi-channel radio frequency transceiver ) 是由 王文伟 汪雪峰 张喆 罗小成 刘明利 戴善江 王晨旭 朱立楠 李健 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种星用半双工VDES系统多通道射频收发机,包括：环形器、收发天线、接收通道、发射通道、本振、晶振；环形器用于分离发射信号和接收信号；收发天线接收自由空间中电磁波信号,并通过环形器和接收通道将接收信号传输至接收机；以及将发射通道通过环形器发送的电磁波信号辐射至自由空间中；接收通道将接收信号进行放大处理,并下变频至中频信号；发射通道将发射信号进行放大处理,并上变频至射频信号；晶振产生基准参考频率,并通过倍频方式得到本振频率本振根据本振频率,为接收通道和发射通道提供变频参考信号。从而可以实现VDES系统的多通道扩展,有效提高星用半双工VDES系统的信号收发效率。(The invention provides a satellite half-duplex VDES system multi-channel radio frequency transceiver, which comprises: the device comprises a circulator, a receiving and transmitting antenna, a receiving channel, a transmitting channel, a local oscillator and a crystal oscillator; the circulator is used for separating the transmitting signal and the receiving signal; the receiving and transmitting antenna receives electromagnetic wave signals in free space and transmits the received signals to the receiver through the circulator and the receiving channel; radiating the electromagnetic wave signal sent by the transmitting channel through the circulator into a free space; the receiving channel amplifies the received signal and down-converts the amplified signal to an intermediate frequency signal; the transmitting channel amplifies the transmitting signal and up-converts the signal to a radio frequency signal; the crystal oscillator generates a reference frequency, and obtains a local oscillator frequency by a frequency doubling mode, and the local oscillator frequency provides a frequency conversion reference signal for the receiving channel and the transmitting channel according to the local oscillator frequency. Therefore, the multichannel expansion of the VDES system can be realized, and the signal transceiving efficiency of the satellite half-duplex VDES system is effectively improved.)

星用半双工VDES系统多通道射频收发机

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及星用半双工VDES系统多通道射频收发机。

背景技术

目前国际海事业务主要使用VHF频段，根据国际电信联盟修改的《无线电规则》中相关规定，甚高频数据交换系统(VDES：VHF Data Exchange System)中卫星所使用的收发频率范围为150MHz～165MHz。考虑到收发频率间隔很近，收发共用天线，且发射功率较大，当前国际上大多数卫星设备与船舶、岸站的通信为半双工模式，即卫星上VDES系统中接收机和发射机不同时工作。

在VDES系统中，时隙冲突是需要重点解决的技术问题。由于卫星波束覆盖范围很广，接收的船舶数量信号众多，同一时刻会收到很多信号，卫星接收机无法在同一时刻解调出多个信号，造成时隙冲突。为解决时隙冲突，可以使用缩窄天线波束宽度范围、增加波束扫描时间以及增加通道数量的方法进行解决。缩窄天线波束宽度范围可以减少接收信号数量，但会影响通信容量；增加波束扫描时间可以增加目标的判决时间，但会增加软件资源；增加通道数量，采用多通道进行设计，可以增加通信容量，同时提高解时隙冲突能力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星用半双工VDES系统多通道射频收发机。

根据本发明提供的一种星用半双工VDES系统多通道射频收发机，包括：环形器、收发天线、接收通道、发射通道、本振、晶振；所述接收通道和所述发射通道通过环形器连接，形成收发通道；其中：

所述环形器的第一端口与所述收发天线连接，所述环形器的第二端口与所述接收通道连接，所述环形器的第三端口与所述发射通道连接；所述环形器用于分离发射信号和接收信号；

所述收发天线，用于接收自由空间中电磁波信号，并通过所述环形器和所述接收通道将所述接收信号传输至接收机；以及将所述发射通道通过环形器发送的电磁波信号辐射至自由空间中；

所述接收通道，用于将所述接收信号进行放大处理，并下变频至中频信号；

所述发射通道，用于将所述发射信号进行放大处理，并上变频至射频信号；

所述晶振，用于产生基准参考频率，并通过倍频方式得到本振频率；所述倍频方式包括：晶体管三倍频；

所述本振，用于根据所述本振频率，为所述接收通道和所述发射通道提供变频参考信号。

可选地，包括：两个及以上的收发通道，且每个所述收发通道之间相互独立，所述星用半双工VDES系统的工作频率为150MHz～165MHz范围内。

可选地，每个所述收发通道分别与一个所述收发天线连接。

可选地，所述收发通道还设置有接收机和发射机；所述接收机为超外差式下变频模式，通过一次变频将VHF信号下变频至中频；所述发射机为超外差式上变频模式，通过一次变频将基带信号上变频至VHF信号。

可选地，所述发射机的基带信号输入端采用晶体滤波器将输入基带信号进行滤波处理。

可选地，所有收发通道采用相同的本振频率。

可选地，当包括N个收发通道时，所述多通道射频收发机还包括N路等功分器，所述本振产生的本振频率信号经过放大之后，通过所述N路等功分器进行N路等功分，N路等功分信号再分别进行放大处理，并通过N个2等分功分器得到2N路本振信号，2N路所述本振信号被作为N个收发通道中各个接收通道和各个发射通道的变频参考信号；其中，N为大于2的自然数。

可选地，所述N路等功分器由N-1个2等分功分器组成，所述2等分功分器为三个18欧姆电阻组成的T形三端口网络。

可选地，所述接收通道包括依次连接的低噪声放大器、第一射频滤波器、第一混频器、第一中频放大器、第一中频滤波器、第二中频放大器、接收机；

所述发射通道包括依次连接的功率放大器、第二射频滤波器、射频放大器、第二混频器、第三中频放大器、第二中频滤波器、发射机。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的星用半双工VDES系统多通道射频收发机，每路接收机和发射机均为超外差模式，接收机通过一次变频得到所需中频信号，发射机通过一次变频得到所需发射信号，将各通道的收发本振信号进行共用，从而可以实现VDES系统的多通道扩展，有效提高星用半双工VDES系统的信号收发效率，并且可以极大减少硬件规模，降低成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的星用半双工VDES系统多通道射频收发机的原理框图；

图2为本发明中2等分功分器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明提供的星用半双工VDES系统多通道射频收发机的原理框图；如图1所示，该射频收发机包括多个通道，每个通道设计完全相同，包含环形器、接收机和发射机，接收机包含低噪声放大器、射频滤波器、混频器、中频放大器等，发射机包含中频滤波器、放大器、混频器等，接收机和发射机共用本振信号，各通道的本振信号经过多级功分放大后产生。环形器为三端口器件，用于将发射信号、接收信号与天线连接。放大器用于将信号进行放大，通道中有多个放大器，其中低噪声放大器具有噪声系数低的特点。滤波器用于滤除带外信号。功分器用于将本振信号功分两路进行输出，通道中有多个功分器级联使用，得到多路本振信号。晶振用于产生本振参考频率，例如通过倍频方式得到本振频率。

参见图1，每个接收通道包括依次连接的低噪声放大器、第一射频滤波器、第一混频器、第一中频放大器、第一中频滤波器、第二中频放大器、接收机；每个发射通道包括依次连接的功率放大器、第二射频滤波器、射频放大器、第二混频器、第三中频放大器、第二中频滤波器、发射机。其中，每个收发通道之间相互独立，星用半双工VDES系统的工作频率为150MHz～165MHz范围内。每个收发通道分别与一个收发天线连接。收发通道还设置有接收机和发射机；接收机为超外差式下变频模式，通过一次变频将VHF(Very High Frequency，甚高频)信号下变频至中频；发射机为超外差式上变频模式，通过一次变频将基带信号上变频至VHF信号。

本实施例中，环形器共有三个端口，各端口隔离度大于25dB，端口驻波1.2，插损0.5dB，用于将接收信号传输至接收通道的双工器，同时将发射信号传输至收发天线。低噪声放大器用于将信号进行第一级放大，噪声系数小于2dB，增益20dB。

本实施例中，接收通道中的混频器用于将接收信号进行下变频，发射通道中的混频器用于将发射信号进行上变频，本振频率为150MHz。若包含有N个收发通道，则整个射频通道共需2N路本振信号。

本实施例中，发射机输入端使用晶体滤波器将输入基带信号进行滤波，可改善发射机的杂散和相位噪声指标。晶体滤波器带宽选择为基带信号带宽，范围一般选择为100kHz～200kHz。

本实施例中，晶振为温补晶振，输出频率为50MHz。通过三极管共射电路实现三倍频，得到150MHz本振信号。

具体地，以8个收发通道为例，本振信号经过放大器后输入由电阻组成的二功分网络，经过7个二功分网络后得到8路本振信号。8路本振信号分别输入8个放大器进行幅度放大，再经过8个二功分网络得到16路本振信号。

本实施例中采用的设计方法可以实现8个完全独立的收发通道，由于共用本振信号，且功分器采用电阻构成，可极大减小系统规模和成本。通过一次变频方法，可以降低通道设计难度。在发射机输入端设计晶体滤波器，可以极大改善发射机输出信号杂散和相位噪声。

图2为本发明中2等分功分器的结构示意图，如图2所示，2等分功分器为三个18欧姆电阻组成的T形三端口网络，用以实现对本振信号的2等分。

需要说明的是，本实施例不限定2等分功分器的具体实现形式和使用数量。当包括N个收发通道时，多通道射频收发机还包括N路等功分器，本振产生的本振频率信号经过放大之后，通过N路等功分器进行N路等功分，N路等功分信号再分别进行放大处理，并通过N个2等分功分器得到2N路本振信号，2N路本振信号被作为N个收发通道中各个接收通道和各个发射通道的变频参考信号；其中，N为大于2的自然数。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。