确定扩展接收机动态范围的装置的制作方法

1.本公开涉及电路设计技术领域，具体涉及一种确定扩展接收机动态范围的装置。


背景技术：

2.接收机动态范围是衡量接收机性能的一个重要指标。接收机动态范围是指使接收机能够对接收到的信号(即接收机的输入信号)进行检测，而又对接收到的信号进行处理后输出的信号不失真时，输入信号的大小范围，一般用输入信号功率来衡量。在接收机的动态范围内，接收机输出信号随输入信号满足一定线性关系。如果接收信号过大，会引起信号失真和引入噪声，接收机发生过载饱和；信号过小，信号无法被检测到。接收机的动态范围一般用d符号表示，以db形式表示。
3.在工程应用中，接收机的动态范围是有限的，虽然，可以采取许多办法来扩展接收机动态范围，但接收机的动态范围往往受其硬件设备和其它技术指标的限制不能作的很大，如放大器、混频器、滤波器、a/d变换器等器件的技术参数和由其构成的接收机的噪声系数、1db压缩点、二、三阶截点等参数都直接影响着接收机动态范围，因此，需要寻找新的设计，以扩展接收机的动态范围。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于克服现有技术的不足，提供一种确定扩展接收机动态范围的装置，该装置能够将接收机输入的大信号进行限幅处理，生成限幅信号；对所述的限幅信号进行带通滤波处理，获取所述限幅信号的基波信号；根据所述的基波信号相位的允许相对变化量确定所述接收机输入信号的最大电平值，进而确定接收机动态范围，从而能够在信号相位允许发生的变化值内有效扩展接收机的动态范围。
5.根据本公开实施例的第一方面，提供一种确定扩展接收机动态范围的装置，所述装置包括限幅放大器、带通滤波器和确定装置，所述限幅放大器与所述带通滤波器连接，所述带通滤波器与所述确定装置连接；其中，
6.所述限幅放大器，用于将接收机输出信号进行放大限幅处理，生成限幅信号；
7.所述带通滤波器，用于确定所述限幅信号的基波信号；
8.所述确定装置，用于根据所述基波信号确定所述接收机的动态范围。
9.在一个实施例中，所述确定装置具体用于：
10.根据所述基波信号的相位相对变化值确定所述接收机的动态范围。
11.在一个实施例中，所述确定装置具体用于：
12.获取所述基波信号的压缩点为1db的相位值，并将所述基波信号的压缩点为1db的相位值作为相位基准值；
13.根据所述基波信号的实际相位值相对所述相位基准值的相位变化值确定所述接收机输出信号相位的相对变化值；
14.根据所述接收机输出信号相位的相对变化值确定所述接收机的动态范围。
15.在一个实施例中，所述根据所述接收机输出信号相位的相对变化值确定所述接收机的动态范围包括：
16.根据所述接收机输出信号相位的相对变化值确定接收机输入信号的最大电平值；
17.根据接收机输入信号的最大电平值及可检测输入信号的最小电平值确定所述接收机的动态范围。
18.在一个实施例中，所述根据接收机输入信号的最大电平值及可检测输入信号的最小电平值确定所述接收机的动态范围包括：
19.根据接收机输入信号的最大电平值、所述接收机可检测输入信号的最小电平值、以及第一计算公式计算所述接收机的动态范围；其中。
20.所述第一计算公式为：
21.d＝p
maxin-p
minin
；
22.其中，d为所述接收机的动态范围，p
maxin
为所述接收机输入信号的最大电平值，p
minin
为所述接收机可检测输入信号的最小电平值。
23.在一个实施例中，所述限幅放大器的型号为he259-13。
24.在一个实施例中，所述带通滤波器的型号为tflb14-60-5.0。
25.在一个实施例中，所述确定扩展接收机动态范围的装置还包括与所述确定装置连接的检验设备；其中，
26.所述检验设备，用于检验所述接收机的动态范围。
27.在一个实施例中，所述检验设备为矢量网络分析仪。
28.本公开提供的一种确定扩展接收机动态范围的装置能够将接收机输入的大信号进行限幅处理，生成限幅信号；对所述的限幅信号进行带通滤波处理，获取所述限幅信号的基波信号；根据所述的基波信号相位的允许相对变化量确定所述接收机输入信号的最大电平值，进而确定接收机动态范围，从而能够在信号相位允许发生的变化值内有效扩展接收机的动态范围。
附图说明
29.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
30.图1为本公开实施例提供的一种确定扩展接收机动态范围的装置的示意图。
31.图2是本公开实施提供的一种信号处理过程的示意图；
32.图3是本公开实施例提供的一种正弦信号经限幅处理后的波形图；
33.图4是本公开实施例提供的限幅放大器的电路原理图；
34.图5是本公开实施例提供的带通滤波器的电路原理图；
35.图6是本公开实施例提供的限幅放大器和带通滤波器电路连接原理图；
36.图7为本公开实施例提供的一种确定扩展接收机动态范围的装置的示意图。
具体实施方式
37.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例
中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的系统和方法的例子。
38.如图1所示，本公开实施例提供的一种确定扩展接收机动态范围的装置包括限幅放大器101、带通滤波器102和确定装置103，所述限幅放大器101与所述带通滤波器102连接，所述带通滤波器102与所述确定装置103连接；其中，
39.所述限幅放大器101，用于将接收机输出信号进行放大限幅处理，生成限幅信号；
40.示例性地，本公开实施限幅放大器型号为he259-13，其主要性能指标包括： a)频率范围40mhz～80mhz；b)小信号功率增益：≥30db；c)限幅输出：(15
ꢀ±
0.5)dbm；d)限幅动态：23db(相应输入功率：-13dbm～10dbm)；f)幅度变化：≤0.5dbm；e)相位变化：≤2
°
。
41.如图2所示，信号x(t)先经过接收机进行线性放大，然后进行限幅处理，输出的信号为y1(t)。根据图2所示可知，接收机输入的信号先经过放大电路进行线性放大，然后经过限幅电路进行限幅处理，以说明本实施例中的确定扩展接收机动态范围的装置具有普遍性和一般性。
42.在本实施例中，限幅电路能按限定的范围削平信号电压波幅，以将输出信号幅度限定在一定的范围内，也就是说，当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在一设定电平，该设定电平称作限幅电平，且再随输入电压变化。
43.示例性地，以接收机输出的信号为正弦信号为例，对本公开实施例提供的确定扩展接收机动态范围的装置工作过程进行说明。图3是本公开实施例提供的一种正弦信号经限幅处理后的波形图。如图3所示，正弦信号经限幅后不再是正弦信号，但仍是周期信号。
44.为了具有一般性，假定该正弦信号幅度为y，周期为t。这样，对该正弦信号进行限幅后的限幅信号的函数为：
45.yi(t)＝y sin wt
46.y0＝y sin wt1ꢀꢀ
(1)，其中，y0为限幅电平；
[0047][0048]
所述带通滤波器102，用于确定所述限幅信号的基波信号；
[0049]
示例性地，本实施例中的带通滤波器型号为tflb14-60-5.0，其主要性能指标包括：a)中心频率：60mhz；b)-3db信号带宽：(5
±
0.5)mhz；c)插入损耗：≤5db；d)带外抑制：40db≥
±
15mhz；f)输入输出驻波：≤1.5。
[0050]
本实施例中，根据傅里叶变换理论，限幅信号yi(t)中除含有基波分量外还包含有无穷多个高次谐波分量，其表达式为：
[0051][0052]
其中，为yi(t)的均值，显然a0＝0；
[0053]
、bn为谐波系数，分别表示为：
[0054][0055]
[0056]
上式(3)可变为：
[0057]
其中，
[0058]
经推导可知，在接收机输出信号即限幅特性输入为正弦信号情况下，a0＝0，则θn＝0，说明限幅特性本身不引入相位因素，只是引入各次谐波。
[0059]
(3)式变为：
[0060]
由公式(7)可知，信号经限幅处理以后其所携带的相位信息不受影响，幅度信息由于谐波能量的存在，基波信号的幅度会减小。
[0061]
所述确定装置103，用于根据所述基波信号确定所述接收机的动态范围。
[0062]
下面将对如何根据基波信号确定所述接收机的动态范围进行说明。
[0063]
示例性地，根据基波信号的相位相对变化值确定所述接收机的动态范围。
[0064]
下面将对如何根据基波信号的相位相对变化值确定接收机的动态范围进行说明。
[0065]
示例性地，获取基波信号的压缩点为1db的相位值，并将所述基波信号的压缩点为1db的相位值作为相位基准值；根据所述基波信号的实际相位值相对所述相位基准值的相位变化值确定所述接收机输出信号相位的相对变化值；根据所述接收机输出信号相位的相对变化值确定所述接收机的动态范围。
[0066]
下面将对如何根据接收机输出信号相位的相对变化值确定接收机的动态范围进行详细说明。
[0067]
示例性地，根据接收机输出信号相位的相对变化值确定接收机输入信号的最大电平值；根据接收机输入信号的最大电平值及可检测输入信号的最小电平值确定接收机的动态范围。
[0068]
下面将对如何根据接收机输入信号的最大电平值及可检测输入信号的最小电平值确定接收机的动态范围进行说明。
[0069]
示例性地，根据接收机输入信号的最大电平值、所述接收机可检测输入信号的最小电平值、以及第一计算公式计算所述接收机的动态范围；其中。
[0070]
第一计算公式为：
[0071]
d＝p
maxin-p
minin
；
[0072]
其中，d为所述接收机的动态范围，p
maxin
为所述接收机输入信号的最大电平值，p
minin
为所述接收机可检测输入信号的最小电平值。
[0073]
本实施例中的限幅放大器的电路原理图如图4所示。
[0074]
本实施例中的带通滤波器的电路原理图如图5所示。
[0075]
本实施例中的限幅放大器和带通滤波器的电路连接原理图如图6所示。
[0076]
可选地，如图7所示，本公开实施例中的确定扩展接收机动态范围的装置包括限幅放大器701、带通滤波器702、确定装置703和检验设备704，所述限幅放大器701与所述带通滤波器702连接，所述带通滤波器702与所述确定装置703连接，所述确定装置703与所述检验设备704连接；其中，所述检验设备704用于检验所述接收机的动态范围。
[0077]
示例性的，所述检验设备为矢量网络分析仪。
[0078]
根据基波信号相位的允许相对变化值确定最大输入信号功率电平值。下面对如何确定输出基波信号相位的允许变化值，例如允许变化值为
±
2进行说明。
[0079]
使用矢量网络分析仪进行基波信号相位测试，以输出基波信号1db压缩点的相位为基准，以相位允许变化值，例如相位允许变化值
±
2时获取输入信号为取输入信号最大电平值。
[0080]
通过实际应用，接收机达到的技术参数如表1所示。
[0081]
表1
[0082][0083]
由表1可知，在接收机的动态范围达到85分贝的条件下，接收机的相位相对变化值达到小于
±2°
的要求。
[0084]
本公开实施例提供的接收机的动态范围的确定方法，能够将接收机的输出信号进行限幅处理，生成限幅信号；对所述限幅信号进行带通滤波处里，获取所述限幅信号的基波信号；根据所述基波信号的相位允许变化值确定所述接收机的动态范围，从而能够有效扩展接收机的动态范围。
[0085]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以预置于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0086]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正和精神由下面的权利要求指出。
[0087]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其进行各种修改和改变。本公开的仅由所附的权利要求来限制。