具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊的製作方法
2023-08-07 07:23:16 1
專利名稱：具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線電高度表中具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊。
背景技術：
在無線電高度表中，低頻放大模塊是其中重要的組成部分。它的工作性能好壞直接影響到無線電高度表的測高性能。
由於無線電高度表收到的回波信號是所有波束覆蓋面積內地形回波信號之和，回波信號非常複雜，如直接將該信號進行放大給微處理器進行信號處理，在信號中含有的大量幹擾信號和噪聲信號將嚴重影響無線電高度表的測高精度。
無線電高度表工作時，由於天線洩漏信號的影響，發射信號與回波信號寄生調幅的影響，在無線電高度表差拍信號中會產生低頻幹擾信號，它們會降低無線電高度表的測高精度。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊。它用於無線電高度表，將無線電高度表接收機輸出的測高差拍信號進行放大，提供給無線電高度表信號處理與控制模塊進行信號處理。由於其具有跟蹤濾波與數字增益控制功能，可以提高無線電高度表的測高精度和工作穩定性。
本實用新型的目的是這樣實現的具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，使用在無線電高度表中，其特點是，包括一增益控制器、一可控帶寬低通濾波器、一主放大器、一幅度檢波器；所述的增益控制器的輸入端連接微波前端，增益控制器的控制端連接信號處理與控制模塊，增益控制器的輸出端與可控帶寬低通濾波器的輸入端連接，可控帶寬低通濾波器的輸出端與主放大器的輸入端連接，主放大器的輸出端與信號處理與控制模塊的輸入端連接，主放大器的輸出端還與幅度檢波器的輸入端連接，該幅度檢波器的輸出端與可控帶寬低通濾波器的控制端連接。
上述具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其中，所述的增益控制器主要由增益控制器和信號放大電路組成。
上述具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其中，所述的增益控制器主要由場效應電晶體V1構成。
上述具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其中，所述的信號放大電路主要由電晶體V2構成。
上述具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其中，所述的可控帶寬低通濾波器由多個串接的二極體、在各二極體的正極與最末一個二極體的負極間連接的多個電阻、以及一濾波電容構成。
上述具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其中，所述的主放大器由運算放大器構成。
由於本實用新型採用了以上的技術方案，因此與現有技術相比，具有以下的優點1)、具有數字增益控制功能，使無線電高度表信號處理與控制模塊根據低頻放大模塊輸出的差拍信號進行信號處理與高度計算。當無線電高度表輸出高度小於某一預定高度時，低頻放大模塊提高低頻端增益，以保證無線電高度表穩定工作。當高度大於某一預定高度時，低頻放大模塊降低低頻端放大量，有效地抑制由於天線洩漏信號與寄生調幅信號影響產生的低頻幹擾信號。
2)、具有跟蹤濾波功能，由幅度檢波器和可控帶寬低通濾波器實現。其中幅度檢波器根據主放大器放大後輸出的差拍信號幅度大小進行檢波，其檢波輸出值控制可控帶寬低通濾波器，調整低通濾波器帶寬。跟蹤濾波功能根據信號強度跟蹤回波信號中的最低頻率，壓縮放大器帶寬，使低頻放大模塊的放大帶寬與飛行高度相匹配，有效地濾除幹擾信號和噪聲信號，保證了無線電高度表的測高精度和工作穩定性。
本實用新型的具體結構由一些的實施例及其附圖進一步給出。
圖1是本實用新型的結構方框圖。
圖2是本實用新型中增益控制器工作示意圖。
圖3是本實用新型中可控帶寬低通濾波器工作示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1，本實用新型具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，使用在無線電高度表中，包括一增益控制器1、一可控帶寬低通濾波器2、一主放大器3、一幅度檢波器4；增益控制器的輸入端連接無線電高度表的微波前端5，增益控制器的控制端連接信號處理與控制模塊6，增益控制器的輸出端與可控帶寬低通濾波器的輸入端連接，可控帶寬低通濾波器的輸出端與主放大器的輸入端連接，主放大器的輸出端與信號處理與控制模塊6的輸入端連接，主放大器的輸出端還與幅度檢波器的輸入端連接，該幅度檢波器的輸出端與可控帶寬低通濾波器的控制端連接。
微波前端輸出的差拍信號經過增益控制器與可控帶寬低通濾波器後送至主放大器進行放大，放大後的差拍信號被送至信號處理與控制模塊進行信號處理。低頻放大模塊的幅度檢波器根據放大後輸出的差拍信號幅度大小進行檢波，其檢波輸出值控制可控帶寬低通濾波器帶寬再輸出到後級。無線電高度表的信號處理與控制模塊根據低頻放大模塊輸出的差拍信號進行信號處理與高度計算，以保證無線電高度表穩定工作。
請參閱圖2，為保證無線電高度表的測高精度，低頻放大模塊的低頻端放大量不宜設計過高。但是，無線電高度表在不同地形、環境上空工作時，回波信號強弱不一致，如在平靜的海面時回波信號的能量較弱，因此必須在低頻放大模塊的增益設計留有餘量，不能將低頻放大模塊的放大量設計過低，這就與為抑制低頻幹擾信號低頻端放大量不宜設計過高產生了矛盾。為解決這一矛盾，在無線電高度表低頻放大模塊中設計有數字增益控制功能，當無線電高度表在高高度工作時，數字增益控制降低低頻放大模塊的低頻端放大量，有效地抑制低頻幹擾信號，當無線電高度表在低高度工作時，數字增益控制功能提高低頻放大模塊的低頻端增益，以保證無線電高度表在各種地形、環境中工作穩定正常。本實用新型具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊的增益控制器主要由增益控制器和信號放大電路組成。其中，增益控制器主要由場效應電晶體V1及輔助電容C2、C3構成。信號放大電路主要由電晶體V2及偏置電阻R1、R2構成。
無線電高度表微波前端輸出的差拍信號經隔直電容C1耦合到由場效應電晶體V1、電容C2和C3組成增益控制器。當無線電高度表處於低高度工作狀態時，信號處理與控制模塊控制場效應電晶體V1導通，差拍信號通路耦合電容增大，低頻信號衰減較小保證無線電高度表低高度穩定工作。當無線電高度表處於高高度工作狀態時，信號處理與控制模塊控制場效應電晶體V1關斷，差拍信號通路耦合電容減小，低頻衰減較大以達到抑制低頻幹擾的目的。電晶體V2、電阻R3與R4組成的放大電路，對差拍信號進行放大。由於採用了增益控制技術，可使無線電高度表在高低空均工作性能穩定，測高準確。
請參見圖3。為提高無線電高度表測高精度，在無線電高度表低頻放大模塊中設計有跟蹤濾波器電路，它是一個通帶帶寬可變的低通濾波器，通帶寬度由信號強度來控制。隨著飛行器飛行高度下降，無線電高度表差拍信號的頻率也相應變小，差拍信號幅度越來越大。跟蹤濾波器根據信號強度跟蹤回波信號中的最低頻率，壓縮放大器帶寬，使低頻放大模塊的放大帶寬與飛行高度相匹配，有效地濾除幹擾信號和噪聲信號，保證了無線電高度表的測高精度和工作穩定性。本實用新型具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊的可控帶寬低通濾波器由多個串接的二極體、在各二極體的正極與最末一個二極體的負極間連接的多個電阻、以及一濾波電容構成。本實施例中是由四個串接的二極體D1、D2、D3、D4及在各二極體的正極與最末一個二極體D4的負極間連接的多個電阻R1、R2、R3、R4、以及一濾波電容C4構成。幅度檢波器的檢波電壓輸出控制流過二極體的電流增大或減小，因此二極體的動態電阻值不同，信號通過時衰減量也不同，低通濾波器帶寬改變。主放大器輸出的差拍信號幅度改變，其檢波輸出值也變化，控制低通濾波器帶寬變化便於跟蹤低頻信號，濾除高頻信號。當主放大器輸出的差拍信號減弱時，其檢波輸出值控制低通濾波器帶寬增大，使輸出的差拍信號幅度不變。
本實用新型具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊的主放大器由運算放大器構成，幅度檢波器由電容檢波構成，因都是成熟電路故不贅述。
本實用新型具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊用於無線電高度表中，可以大大提高無線電高度表的測高精度和工作穩定性。經過多次實際試飛試驗，安裝了本實用新型具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊的無線電高度表工作穩定、可靠，輸出高度曲線平滑、穩定。
權利要求1.具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，使用在無線電高度表中，其特徵在於，包括一增益控制器、一可控帶寬低通濾波器、一主放大器、一幅度檢波器；所述的增益控制器的輸入端連接微波前端，增益控制器的控制端連接信號處理與控制模塊，增益控制器的輸出端與可控帶寬低通濾波器的輸入端連接，可控帶寬低通濾波器的輸出端與主放大器的輸入端連接，主放大器的輸出端與信號處理與控制模塊的輸入端連接，主放大器的輸出端還與幅度檢波器的輸入端連接，該幅度檢波器的輸出端與可控帶寬低通濾波器的控制端連接。
2.根據權利要求1所述的具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其特徵在於，所述的增益控制器主要由增益控制電路和信號放大電路組成。
3.根據權利要求2所述的具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其特徵在於，所述的增益控制電路主要由場效應電晶體V1構成。
4.根據權利要求2所述的具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其特徵在於，所述的信號放大電路主要由電晶體V2構成。
5.根據權利要求1所述的具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其特徵在於，所述的可控帶寬低通濾波器由多個串接的二極體、在各二極體的正極與最末一個二極體的負極間連接的多個電阻、以及一濾波電容構成。
6.根據權利要求1所述的具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，其特徵在於，所述的主放大器由運算放大器構成。
專利摘要具有跟蹤濾波與數字增益控制功能的低頻放大模塊，使用在無線電高度表中，其特點是，包括一增益控制器、一可控帶寬低通濾波器、一主放大器、一幅度檢波器；增益控制器的輸入端連接微波前端，增益控制器的控制端連接信號處理與控制模塊，增益控制器的輸出端與可控帶寬低通濾波器的輸入端連接，可控帶寬低通濾波器的輸出端與主放大器的輸入端連接，主放大器的輸出端與信號處理與控制模塊的輸入端連接，主放大器的輸出端還與幅度檢波器的輸入端連接，該幅度檢波器的輸出端與可控帶寬低通濾波器的控制端連接。由於其具有跟蹤濾波與數字增益控制功能，可以提高無線電高度表的測高精度和工作穩定性。
文檔編號H03F3/181GK2713735SQ200420021338
公開日2005年7月27日 申請日期2004年3月29日 優先權日2004年3月29日
發明者紀華, 汪海勇, 紀晨華, 管弘 申請人:中國電子科技集團公司第五十研究所