本實(shí)用新型涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多通道時(shí)分帶通濾波器，尤其是一種用于民用飛機(jī)電磁兼容性前門耦合干擾測(cè)試的多通道時(shí)分帶通濾波器，以及包含該多通道時(shí)分帶通濾波器的電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：民用飛機(jī)電磁兼容前門耦合測(cè)試是通過機(jī)載天線發(fā)射信號(hào)(由布置于艙室內(nèi)的發(fā)射天線發(fā)射，或者由機(jī)載系統(tǒng)設(shè)備/線纜發(fā)射)，通過機(jī)載天線接收，并傳輸至頻譜分析儀和控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。民用飛機(jī)機(jī)載天線前門耦合干擾測(cè)試通常包括機(jī)上設(shè)備/電纜射頻發(fā)射測(cè)試和便攜式電子設(shè)備干擾路徑損耗(IPL)測(cè)試。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：現(xiàn)有的民用飛機(jī)電磁兼容前門耦合測(cè)試系統(tǒng)基本上都是對(duì)機(jī)載天線進(jìn)行逐個(gè)測(cè)試。然而，由于民用飛機(jī)上有十幾甚至二十幾個(gè)機(jī)載天線，在測(cè)試時(shí)需要逐個(gè)天線進(jìn)行測(cè)試，而且還需要頻繁的手動(dòng)更換連接于被測(cè)機(jī)載天線端口處的同軸測(cè)試電纜，試驗(yàn)過程繁瑣復(fù)雜，測(cè)試時(shí)間很長(zhǎng)，試驗(yàn)效率很低。針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型提供了一種多通道時(shí)分帶通濾波器，尤其是用于民用飛機(jī)電磁耦合性前門耦合干擾測(cè)試的多通道時(shí)分帶通濾波器，還提供了包含該多通道時(shí)分帶通濾波器的電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，如飛機(jī)電磁兼容前門耦合測(cè)試系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種多通道時(shí)分帶通濾波器，包括：多個(gè)濾波通道，其被配置為以時(shí)分方式通過該多個(gè)濾波通道中的一個(gè)濾波通道接收電磁信號(hào)并對(duì)該電磁信號(hào)進(jìn)行濾波處理；以及輸出開關(guān)系統(tǒng)，其同時(shí)連接該多個(gè)濾波通道并被配置為選擇性地將從多個(gè)濾波通道中的該一個(gè)濾波通道接收的電磁信號(hào)傳輸給頻譜分析儀，以進(jìn)行頻譜分析。在一種實(shí)現(xiàn)中，該多個(gè)濾波通道中的每個(gè)濾波通道包括：第一開關(guān)，用于接收待濾波的電磁信號(hào)；放大器，其與該第一開關(guān)相連，用于對(duì)來自該第一開關(guān)的電磁信號(hào)進(jìn)行功率放大；第二開關(guān)，其與該第一開關(guān)和該放大器相連，用于選擇性地輸出來自該第一開關(guān)的電磁信號(hào)或來自該放大器的放大后的電磁信號(hào)；以及通道內(nèi)濾波器，其與該第二開關(guān)相連，用于對(duì)來自該第二開關(guān)的電磁信號(hào)進(jìn)行濾波。在一種實(shí)現(xiàn)中，該第一開關(guān)和該第二開關(guān)包括單刀雙擲(SP2T)開關(guān)。在一種實(shí)現(xiàn)中，該第一開關(guān)和該第二開關(guān)中的至少一個(gè)包括HMC284AMS8G芯片。在一種實(shí)現(xiàn)中，該放大器是低噪聲放大器。在一種實(shí)現(xiàn)中，該放大器包括RAM-8A+芯片和PMA-545G1+芯片，分別覆蓋該放大器的工作頻段的低端和高端。在一種實(shí)現(xiàn)中，該輸出開關(guān)系統(tǒng)包括：多個(gè)第一級(jí)開關(guān)，每個(gè)第一級(jí)開關(guān)與多個(gè)通道組中的一個(gè)通道組相連，用于選擇性接收來自該通道組中的一個(gè)濾波通道的電磁信號(hào)，其中該多個(gè)通道組中的每個(gè)通道組包括該多個(gè)濾波通道中的至少一個(gè)濾波通道，并且該多個(gè)通道組中的各個(gè)通道組互不重疊；以及第二級(jí)開關(guān)，其與該多個(gè)第一級(jí)開關(guān)相連，用于選擇性接收來自該多個(gè)第一級(jí)開關(guān)中的一個(gè)第一級(jí)開關(guān)的電磁信號(hào)。在一種實(shí)現(xiàn)中，該多個(gè)濾波通道包括16個(gè)濾波通道，并且該16個(gè)濾波通道被平均劃分為4個(gè)通道組，每個(gè)通道組與一個(gè)第一級(jí)開關(guān)相連。在一種實(shí)現(xiàn)中，該多個(gè)第一級(jí)開關(guān)和該第二級(jí)開關(guān)中的任一個(gè)是單刀四擲(SP4T)開關(guān)。在一種實(shí)現(xiàn)中，該多個(gè)第一級(jí)開關(guān)和該第二級(jí)開關(guān)中的至少一個(gè)包括HMC241ALP3E開關(guān)。在一種實(shí)現(xiàn)中，該多通道時(shí)分帶通濾波器還包括電池單元，用于對(duì)該多個(gè)濾波通道和該輸出開關(guān)系統(tǒng)中的至少一者供電。在一種實(shí)現(xiàn)中，該多通道時(shí)分帶通濾波器用于民用飛機(jī)電磁耦合性前門耦合干擾測(cè)試，并且其中該電磁信號(hào)為來自機(jī)載天線的電磁信號(hào)。根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，提供了一種電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)。該電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)包括：如前所述的多通道時(shí)分帶通濾波器，用于選擇性接收電磁信號(hào)；該頻譜分析儀，其用于接收來自該多通道時(shí)分帶通濾波器的電磁信號(hào)，并對(duì)所接收的電磁信號(hào)進(jìn)行頻譜分析；以及控制系統(tǒng)，其與該多通道時(shí)分帶通濾波器相連，用于控制該多通道時(shí)分帶通濾波器的多個(gè)濾波通道中的一個(gè)濾波通道處于工作狀態(tài)。在一種實(shí)現(xiàn)中，該電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)用于民用飛機(jī)電磁耦合性前門耦合干擾測(cè)試，并且其中該電磁信號(hào)為來自機(jī)載天線的電磁信號(hào)。本實(shí)用新型提出的多通道時(shí)分帶通濾波器具有測(cè)試通道自動(dòng)切換、弱干擾信號(hào)自動(dòng)補(bǔ)償和有源機(jī)載天線自動(dòng)供電功能。尤其是，當(dāng)該多通道時(shí)分帶通濾波器用于民用飛機(jī)電磁兼容性前門耦合干擾測(cè)試時(shí)，作為機(jī)載天線前門耦合干擾測(cè)試的輔助裝置，能夠使得在進(jìn)行民用飛機(jī)電磁兼容前門耦合測(cè)試時(shí)不需要頻繁的手動(dòng)更換連接至被測(cè)機(jī)載天線的同軸測(cè)試電纜，可以很大程度的提高民用飛機(jī)電磁兼容前門耦合測(cè)試的試驗(yàn)效率。附圖說明通過參考下列附圖所給出的本公開的具體實(shí)施方式的描述，將更好地理解本公開，并且本公開的其他目的、細(xì)節(jié)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，其中：圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的飛機(jī)電磁兼容前門耦合測(cè)試系統(tǒng)的方框圖；圖2示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的多通道時(shí)分帶通濾波器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3示出了根據(jù)本公開的一種實(shí)施方式的一個(gè)濾波通道的示意圖。具體實(shí)施方式下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)10的方框圖。該電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)10例如可以是用于飛機(jī)電磁兼容前門耦合測(cè)試的電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)。如圖1中所示，電磁信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)10包括根據(jù)本公開的實(shí)施例的多通道時(shí)分帶通濾波器100、頻譜分析儀200和控制系統(tǒng)300。在進(jìn)行飛機(jī)電磁兼容前門耦合干擾測(cè)試時(shí)，將多根測(cè)試電纜連接至飛機(jī)機(jī)載天線端口和多通道時(shí)分帶通濾波器100的射頻輸入端口。在控制系統(tǒng)300的控制下，機(jī)載天線接收到的射頻信號(hào)通過多通道時(shí)分帶通濾波器100傳輸至頻譜分析儀200以進(jìn)行分析。在一種實(shí)現(xiàn)中，多通道時(shí)分帶通濾波器100還可以包括電池單元(未示出)，其可以例如是鋰電池等，用于對(duì)各個(gè)濾波通道110(在有源天線的情況下)和輸出開關(guān)系統(tǒng)供電，還可以為控制系統(tǒng)300等供電。圖2示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的多通道時(shí)分帶通濾波器100的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖2中所示，多通道時(shí)分帶通濾波器100包括多個(gè)濾波通道110和輸出開關(guān)系統(tǒng)(120和130)。表1示出了各個(gè)接收信道110的輸入頻率特性。表1多通道時(shí)分帶通濾波器各濾波通道特性通道編號(hào)接收天線接收信號(hào)頻率通道1MB75MHz通道2ILSLocalizer108.1-111.95MHz通道3VOR108-117.95MHz通道4VHF1118-137MHz通道5VHF2118-137MHz通道6VHF3118-137MHz通道7ILSGlideSlope328.6-335.4MHz通道8DME1962-1213MHz通道9DME2962-1213MHz通道10ATC11030MHz通道11ATC21030MHz通道12TCAS1090MHz通道13GNSSL5/E51164-1215MHz通道14SATCOM1530-1559MHz通道15GNSSL11559-1610MHz通道16備用寬帶多個(gè)濾波通道110中的每一個(gè)分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)機(jī)載接收天線。在工作狀態(tài)時(shí)，多個(gè)濾波通道110中的一個(gè)濾波通道110以時(shí)分方式接收來自機(jī)載天線的電磁信號(hào)。在圖2所示的實(shí)例中，多通道時(shí)分帶通濾波器100包括16個(gè)濾波通道110(即濾波通道110-1、110-2、110-3、......110-16)。輸出開關(guān)系統(tǒng)用于將通過多個(gè)濾波通道110中的一個(gè)濾波通道接收的電磁信號(hào)傳輸至頻譜分析儀200。在一種實(shí)施方式中，輸出開關(guān)系統(tǒng)由多個(gè)第一級(jí)開關(guān)120和第二級(jí)開關(guān)130級(jí)聯(lián)構(gòu)成，如圖2中所示。多個(gè)濾波通道110可以被分為若干個(gè)互不重疊的通道組，每個(gè)通道組包括多個(gè)濾波通道110中的至少一個(gè)濾波通道110，并且每個(gè)通道組中的各個(gè)濾波通道110都連接至同一第一級(jí)開關(guān)120。例如，在一種實(shí)例中，可以將圖2中所示的多通道時(shí)分帶通濾波器100的16個(gè)濾波通道平均劃分為4個(gè)通道組，每個(gè)通道組中的4個(gè)濾波通道連接至同一第一級(jí)開關(guān)120。更具體地，例如，可以將濾波通道110-1、110-2、110-3和110-4連接至第一級(jí)開關(guān)120-1，將濾波通道110-5、110-6、110-7和110-8連接至第一級(jí)開關(guān)120-2，將濾波通道110-9、110-10、110-11和110-12連接至第一級(jí)開關(guān)120-3，并且將濾波通道110-13、110-14、110-15和110-16連接至第一級(jí)開關(guān)120-4。4個(gè)第一級(jí)開關(guān)120-1、120-2、120-3和120-4又可連接至第二級(jí)開關(guān)130，第二級(jí)開關(guān)130與頻譜分析儀300相連以將從其中一個(gè)第一級(jí)開關(guān)120選擇性接收到的信號(hào)傳送給頻譜分析儀300以進(jìn)行頻譜分析。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本公開并不局限于二級(jí)級(jí)聯(lián)的輸出開關(guān)系統(tǒng)，而是可以使用一級(jí)開關(guān)或者更多級(jí)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)輸出開關(guān)系統(tǒng)。在圖2所示實(shí)施例中，第一級(jí)開關(guān)120和第二級(jí)開關(guān)130中的任一個(gè)都可以是單刀四擲(SP4T)開關(guān)。SP4T開關(guān)可以選用Hittite公司的HMC241ALP3E開關(guān)，其主要參數(shù)如表2中所示。表2SP4T器件性能參數(shù)在測(cè)試時(shí)，機(jī)載發(fā)射天線或者機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，發(fā)射出電磁信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)300例如可以通過控制帶通濾波器100內(nèi)的控制單元來選擇將其中一個(gè)濾波通道110處于接通狀態(tài)，并將其余濾波通道處于關(guān)閉或隔離狀態(tài)。在測(cè)試通道確定后，和該通道連接的接收天線將接收到的電磁信號(hào)傳輸至與其相連的帶通濾波器100的濾波通道110，然后傳輸至頻譜分析儀200和控制系統(tǒng)300。以濾波通道110-1(連接至MB天線)為例，如果測(cè)試時(shí)控制系統(tǒng)300選擇濾波通道110-1處于工作狀態(tài)，其余濾波通道處于隔離或關(guān)閉狀態(tài)。處于客艙內(nèi)部的發(fā)射天線或者機(jī)載系統(tǒng)發(fā)出有意或無意的電磁信號(hào)，MB天線將接收到的電磁信號(hào)通過同軸電纜傳輸至帶通濾波器100的濾波通道110-1的射頻輸入端，控制系統(tǒng)300發(fā)出指令，濾波通道110-1開通，從濾波通道110-1進(jìn)入的電磁信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器100內(nèi)部的前置低噪放大器114被放大，再由通道內(nèi)濾波器118進(jìn)行濾波之被傳輸至SP4T開關(guān)120和130，然后輸出至測(cè)試系統(tǒng)的頻譜分析儀200和控制系統(tǒng)300，得到電磁兼容測(cè)試數(shù)據(jù)。濾波通道110-1(MB天線)工作完成后，關(guān)閉該濾波通道，并且再依次選擇濾波通道110-2、濾波通道110-3、...、濾波通道110-16分別對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。通過這種方式，可以將不同天線接收的信號(hào)在控制系統(tǒng)的控制下分時(shí)送入頻譜分析儀進(jìn)行測(cè)試。在每個(gè)濾波通道采用相應(yīng)的濾波器進(jìn)行通道化接收，可以抑制干擾，提高接收靈敏度。在每個(gè)濾波通道內(nèi)設(shè)置前置放大器能夠降低多通道濾波器的噪聲系數(shù)。并且將前置放大器通過開關(guān)接入通道能夠避免大信號(hào)阻塞。此外，當(dāng)接入天線為有源天線時(shí)，還需要在輸入端增加BiasT電路給天線供電。圖3示出了根據(jù)本公開的一種實(shí)施方式的濾波通道110的示意圖。如圖3中所示，濾波通道110包括第一開關(guān)112、放大器114、第二開關(guān)116和通道內(nèi)濾波器118。第一開關(guān)112可以是單刀雙擲(SP2T或SPDT)開關(guān)，用于接收來自機(jī)載天線的電磁信號(hào)。在一種實(shí)例中，SP2T開關(guān)可以包括Hittite公司的HMC284AMS8G芯片，其主要參數(shù)如表3中所示。表3SP2T器件性能參數(shù)放大器114與第一開關(guān)112相連，用于接收來自第一開關(guān)112的電磁信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行功率放大。放大器114可以是低噪聲放大器(LNA)。在一種實(shí)例中，放大器114包括MINI公司的RAM-8A+芯片和PMA-545G1+芯片，分別覆蓋工作頻段的低端和高端，其主要參數(shù)如表4中所示。表4前置放大器件性能參數(shù)型號(hào)RAM-8A+PMA-545G1+頻率范圍DC-1GHz0.4-2.2GHz增益(dB)2831.31dB壓縮點(diǎn)12.622.2噪聲系數(shù)2.61工作電壓(電流)3.7V(36mA)5V(158mA)通過利用放大器114，能夠降低濾波通道110的噪聲系數(shù)，通過在放大器114之前放置第一開關(guān)112，又能避免大信號(hào)阻塞濾波通道110。第二開關(guān)116與第一開關(guān)112和放大器114相連，用于接收來自第一開關(guān)112的電磁信號(hào)和來自放大器114的放大后的電磁信號(hào)，并且選擇性輸出其中一個(gè)。與第一開關(guān)類似，第二開關(guān)116也可以是SP2T開關(guān)，并且也可以包括如表3中所示的Hittite公司的HMC284AMS8G芯片。通道內(nèi)濾波器118與第二開關(guān)116相連，用于對(duì)來自第二開關(guān)116的電磁信號(hào)進(jìn)行濾波，并將濾波后的電磁信號(hào)傳送給輸出開關(guān)系統(tǒng)。通道內(nèi)濾波器118是本公開的多通道時(shí)分帶通濾波器100的核心器件，其決定了各個(gè)濾波通道的選擇特性。對(duì)于不同的濾波通道110，可以采用不同的通道內(nèi)濾波器118設(shè)計(jì)。在一種實(shí)現(xiàn)中，如果濾波通道110中的一個(gè)或多個(gè)的工作頻率較低，則相應(yīng)的通道內(nèi)濾波器118可以采用集總參數(shù)電路設(shè)計(jì)。在一種實(shí)現(xiàn)中，如果濾波通道110中的一個(gè)或多個(gè)的工作頻率相對(duì)較高，則相應(yīng)的通道內(nèi)濾波器118可以采用微帶形式設(shè)計(jì)。在一種實(shí)現(xiàn)中，濾波通道110中的一個(gè)或多個(gè)可以選用EPCOS公司的聲表面波濾波器芯片B69812N1587A436。在一種實(shí)現(xiàn)中，濾波通道110中的一個(gè)和多個(gè)也可以被設(shè)計(jì)為沒有通道內(nèi)濾波器118。例如，在一個(gè)實(shí)例中，濾波通道110-1至110-7的通道內(nèi)濾波器118采用集總參數(shù)電路設(shè)計(jì)；濾波通道110-8至110-13的通道內(nèi)濾波器118采用微帶形式設(shè)計(jì)；濾波通道110-14和110-15選用EPCOS公司的聲表面波濾波器芯片B69812N1587A436作為通道內(nèi)濾波器118；濾波通道110-16沒有設(shè)計(jì)通道內(nèi)濾波器。對(duì)各個(gè)濾波通道110(除了濾波通道110-13、110-14和110-15之外)內(nèi)的通道內(nèi)濾波器118單獨(dú)制作了樣件進(jìn)行了測(cè)試，表5給出了各個(gè)樣件的帶內(nèi)最大插損和離中心頻率50％帶寬處的帶外抑制數(shù)據(jù)。由表5中可以看出，各個(gè)濾波器118的帶外抑制均滿足大于30dB的指標(biāo)要求。表5各個(gè)通道內(nèi)濾波器的最大帶內(nèi)插損和帶外抑制此外，在一種仿真測(cè)試中，對(duì)各個(gè)濾波通道110和用于第一級(jí)開關(guān)120、第二級(jí)開關(guān)130的SP4T模塊進(jìn)行了測(cè)試，表6中示出了各個(gè)濾波通道選通狀態(tài)下不接入放大器114的通道帶內(nèi)最大插損和接入放大器114的通道帶內(nèi)最小增益，并示出了由這兩項(xiàng)結(jié)果推出的放大器增益。表6濾波器各通道測(cè)試結(jié)果可以看出，前置放大器114接入狀態(tài)下，通帶增益均滿足大于14dB的設(shè)計(jì)要求，前置放大器114的增益均滿足大于20dB的設(shè)計(jì)要求；在不接入前置放大器114時(shí)，除濾波通道110-10至110-13外其它通道插損均滿足小于8dB的設(shè)計(jì)要求。在這次測(cè)試中，濾波通道110-10至110-12在不接入前置放大器114時(shí)通道插損超標(biāo)不超過0.2dB的問題是由于測(cè)試中的八通道模塊到SP4T模塊的所用的定制連接電纜過長(zhǎng)，因此可以通過重新定制新的短電纜來解決。濾波通道110-13插損超標(biāo)1.1dB的問題可以通過在該通道內(nèi)增加一級(jí)放大器來解決。本公開的以上描述用于使本領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本公開。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本公開的各種修改都是顯而易見的，并且本文定義的一般性原理也可以在不脫離本公開的精神和保護(hù)范圍的情況下應(yīng)用于其它變形。因此，本公開并不限于本文所述的實(shí)例和設(shè)計(jì)，而是與本文公開的原理和新穎性特性的最廣范圍相一致。當(dāng)前第1頁1 2 3