本發(fā)明涉及無(wú)線電偵測(cè)，特別是涉及一種集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，是電磁信號(hào)感知、對(duì)抗技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的射頻模塊存在頻率帶寬不足、綜合化程度不足等問(wèn)題，這就導(dǎo)致需要采用多套射頻通道組件才能實(shí)現(xiàn)超寬帶的頻譜偵測(cè)，如傳統(tǒng)的電磁頻譜設(shè)備接收通道通常采用多個(gè)不同頻段的射頻通道組件以板級(jí)集成方式實(shí)現(xiàn)覆蓋多個(gè)頻段，這種方式帶來(lái)的比較復(fù)雜的電磁兼容問(wèn)題，通道之間采用腔體隔離方式進(jìn)行隔離，這種方式實(shí)現(xiàn)難度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大。發(fā)射通道考慮到功率放大器件，通常采用多個(gè)射頻模塊物理拼接方式實(shí)現(xiàn)覆蓋多個(gè)頻段，同樣導(dǎo)致體積重量大。同時(shí)，傳統(tǒng)射頻通道需要多級(jí)電路完成射頻信號(hào)到數(shù)字iq，數(shù)模隔離難度高，也很難支撐系統(tǒng)的智能化和自適應(yīng)能力。

2、為了實(shí)現(xiàn)寬帶射頻接收機(jī)的輕小型設(shè)計(jì)，隨著射頻集成電路技術(shù)和cmos工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，寬帶射頻收發(fā)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸從原來(lái)的分立元件的pcb電路板級(jí)集成轉(zhuǎn)向高集成soc的單芯片集成化方案。2009年，j.david?irwin的研究團(tuán)隊(duì)采用0.13um?sige?bicmos工藝設(shè)計(jì)了一種超外差接收機(jī)，該接收機(jī)能夠接收8-18ghz的射頻信號(hào)，芯片尺寸僅為1.5mm×1.3mm，功耗約為0.18w。2013年，電子科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)研制了一款基于超外差二次變頻結(jié)構(gòu)的超寬帶接收機(jī)。該接收機(jī)通過(guò)6個(gè)頻段將射頻信號(hào)分為不同的頻段，利用射頻開管進(jìn)行通道選擇，能夠?qū)?0mhz-12ghz的射頻輸入信號(hào)變頻到190mhz的中頻輸出，從而實(shí)現(xiàn)超寬帶射頻接收機(jī)。2015年，shawn?s.h.hsu的研究團(tuán)隊(duì)基于90nm?coms工藝設(shè)計(jì)了一款低功耗、低噪聲x波段接收機(jī)。該芯片集成了lna、混頻器和中頻放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率范圍8-12ghz射頻信號(hào)的接收。此外，國(guó)外頭部芯片供應(yīng)商analog?devices,inc.已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了30mhz-6ghz寬帶射頻收發(fā)soc的成熟商用(adrv9003)。該芯片集成了一個(gè)獨(dú)立的射頻發(fā)射通道和兩個(gè)復(fù)用的接收通道(支持時(shí)分復(fù)用或頻分復(fù)用)，芯片的最大通信帶寬為40mhz，封裝尺寸為12mm×12mm，滿功率工作的最大功耗為2w。2018年，南京郵電大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一款30mhz-8ghz的超寬帶接收機(jī)。該接收機(jī)將接收頻率劃分為30mhz-3ghz和3ghz-8ghz兩個(gè)頻段，通過(guò)兩個(gè)不同的接收通道分別接收。2021年，電子科技大學(xué)徐軍教授團(tuán)隊(duì)采用analog?devices?inc.公司的商用射頻微波芯片和組件設(shè)計(jì)研發(fā)了一款超寬帶接收機(jī)，射頻接收范圍接近40ghz。

3、上述國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)方案均用射頻收發(fā)組件和芯片進(jìn)行pcb的板級(jí)集成，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)芯片之間的阻抗匹配和隔離，完成射頻收發(fā)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，仍然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易受干擾等問(wèn)題。因此，本發(fā)明提出一種集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，采用國(guó)產(chǎn)寬帶射頻收發(fā)器件soc完成電磁頻譜寬頻帶偵測(cè)與干擾的研究和設(shè)計(jì)，極大簡(jiǎn)化射頻通道組件的設(shè)計(jì)，無(wú)需多路射頻組件組合就可實(shí)現(xiàn)全頻段覆蓋，也避免了復(fù)雜的電磁隔離問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了射頻通道的綜合化和微型化，減小了射頻組件的體積和重量，從而實(shí)現(xiàn)電磁頻譜設(shè)備的小型化；同時(shí)采用芯片內(nèi)數(shù)字域的同頻干擾對(duì)消技術(shù)以及多通道相位自校準(zhǔn)技術(shù)，使得設(shè)備在不同的環(huán)境下始終保持良好的性能，頻譜偵測(cè)精度不受溫度等影響，免去頻譜設(shè)備需要頻繁校準(zhǔn)的麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，采用多個(gè)獨(dú)立的射頻接收通道進(jìn)行通信信號(hào)的接收和數(shù)字化，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字域的同頻干擾對(duì)消技術(shù)及后續(xù)的算法優(yōu)化和迭代。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，包括：射頻收發(fā)電路、供電電路、放大器、濾波器，以及接口和天線，其中，所述接口用于與外部連接，所述射頻收發(fā)電路用于接收外部寬帶無(wú)線電信號(hào)和發(fā)射寬帶干擾信號(hào)，所述寬帶干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)所述放大器以及濾波器后傳輸至所述天線，所述天線接收到所述外部寬帶無(wú)線電信號(hào)后，再經(jīng)過(guò)所述濾波器以及放大器將所述外部寬帶無(wú)線電信號(hào)傳輸至所述射頻收發(fā)電路，所述供電電路用于對(duì)所述射頻收發(fā)電路、放大器、濾波器進(jìn)行供電。

4、可選地，所述射頻收發(fā)電路包括寬帶射頻干擾子系統(tǒng)和寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)，其中，所述寬帶射頻干擾子系統(tǒng)包含一條寬帶射頻發(fā)射通道，用于發(fā)射所述寬帶干擾信號(hào)，所述寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)包含若干獨(dú)立的寬帶射頻接收通道，用于多通道接收所述外部寬帶無(wú)線電信號(hào)。

5、可選地，所述寬帶射頻干擾子系統(tǒng)和所述寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)均采用低相噪鎖相環(huán)、fpga芯片和soc芯片構(gòu)建，所述低相噪鎖相環(huán)與fpga芯片直連為fpga芯片提供時(shí)鐘信號(hào)，所述低相噪鎖相環(huán)通過(guò)clockbuf提供參考時(shí)鐘輸出為所述soc芯片提供時(shí)鐘信號(hào)。

6、可選地，所述寬帶射頻干擾子系統(tǒng)采用一個(gè)射頻發(fā)射soc芯片，所述寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)采用若干射頻接收soc芯片。

7、可選地，所述fpga芯片包括高速數(shù)字接口，用于實(shí)現(xiàn)所述寬帶射頻干擾子系統(tǒng)和所述寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)與所述fpga芯片的數(shù)據(jù)傳輸。

8、可選地，所述放大器包括功率放大器和低噪聲放大器，所述功率放大器用于將發(fā)射的寬帶干擾信號(hào)的功率放大到預(yù)設(shè)范圍；所述低噪聲放大器用于將接收的外部寬帶無(wú)線電信號(hào)中的低功率電磁波放大到射頻接收soc芯片的靈敏度范圍之內(nèi)。

9、可選地，所述系統(tǒng)還包括相位校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生模塊，所述相位校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生模塊用于通過(guò)發(fā)射校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述系統(tǒng)內(nèi)若干接收通道進(jìn)行相位同步校準(zhǔn)。

10、本發(fā)明的有益效果為：

11、本發(fā)明采用多個(gè)獨(dú)立的射頻接收通道進(jìn)行通信信號(hào)的接收和數(shù)字化，為對(duì)抗復(fù)雜干擾和電磁對(duì)抗算法提供友好的數(shù)字接口和通用的硬件架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字域的同頻干擾對(duì)消技術(shù)及后續(xù)的算法優(yōu)化和迭代；依托所研究寬帶射頻微系統(tǒng)可靈活地部署多種電子對(duì)抗策略，彌補(bǔ)大型電子對(duì)抗陣列主瓣范圍外、小范圍非合作目標(biāo)的針對(duì)性干擾。

12、與傳統(tǒng)寬帶射頻通信系統(tǒng)相比，本發(fā)明采用的核心器件為國(guó)產(chǎn)寬帶射頻通信soc，內(nèi)部集成了lna/pa、濾波器、正交混頻器、adc/dac、數(shù)字信號(hào)調(diào)理和后端高速數(shù)字接口等功能，可方便的實(shí)現(xiàn)所需各項(xiàng)功能輕小型設(shè)計(jì)和測(cè)試驗(yàn)證。

技術(shù)特征：

1.一種集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，其特征在于，包括：射頻收發(fā)電路、供電電路、放大器、濾波器，以及接口和天線，其中，所述接口用于與外部連接，所述射頻收發(fā)電路用于接收外部寬帶無(wú)線電信號(hào)和發(fā)射寬帶干擾信號(hào)，所述寬帶干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)所述放大器以及濾波器后傳輸至所述天線，所述天線接收到所述外部寬帶無(wú)線電信號(hào)后，再經(jīng)過(guò)所述濾波器以及放大器將所述外部寬帶無(wú)線電信號(hào)傳輸至所述射頻收發(fā)電路，所述供電電路用于對(duì)所述射頻收發(fā)電路、放大器、濾波器進(jìn)行供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻收發(fā)電路包括寬帶射頻干擾子系統(tǒng)和寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)，其中，所述寬帶射頻干擾子系統(tǒng)包含一條寬帶射頻發(fā)射通道，用于發(fā)射所述寬帶干擾信號(hào)，所述寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)包含若干獨(dú)立的寬帶射頻接收通道，用于多通道接收所述外部寬帶無(wú)線電信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述寬帶射頻干擾子系統(tǒng)和所述寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)均采用低相噪鎖相環(huán)、fpga芯片和soc芯片構(gòu)建，所述低相噪鎖相環(huán)與fpga芯片直連為fpga芯片提供時(shí)鐘信號(hào)，所述低相噪鎖相環(huán)通過(guò)clockbuf提供參考時(shí)鐘輸出為所述soc芯片提供時(shí)鐘信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述寬帶射頻干擾子系統(tǒng)采用一個(gè)射頻發(fā)射soc芯片，所述寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)采用若干射頻接收soc芯片。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述fpga芯片包括高速數(shù)字接口，用于實(shí)現(xiàn)所述寬帶射頻干擾子系統(tǒng)和所述寬帶多通道射頻接收子系統(tǒng)與所述fpga芯片的數(shù)據(jù)傳輸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述放大器包括功率放大器和低噪聲放大器，所述功率放大器用于將發(fā)射的寬帶干擾信號(hào)的功率放大到預(yù)設(shè)范圍；所述低噪聲放大器用于將接收的外部寬帶無(wú)線電信號(hào)中的低功率電磁波放大到射頻接收soc芯片的靈敏度范圍之內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括相位校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生模塊，所述相位校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生模塊用于通過(guò)發(fā)射校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述系統(tǒng)內(nèi)若干接收通道進(jìn)行相位同步校準(zhǔn)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及無(wú)線電偵測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種集成偵察和干擾一體的多通道寬帶射頻微系統(tǒng)，包括：射頻收發(fā)電路、供電電路、放大器、濾波器，以及接口和天線，其中，所述接口用于與外部連接，所述射頻收發(fā)電路用于接收外部寬帶無(wú)線電信號(hào)和發(fā)射寬帶干擾信號(hào)，所述寬帶干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)所述放大器以及濾波器后傳輸至所述天線，所述天線接收到所述外部寬帶無(wú)線電信號(hào)后，再經(jīng)過(guò)所述濾波器以及放大器將所述外部寬帶無(wú)線電信號(hào)傳輸至所述射頻收發(fā)電路，所述供電電路用于對(duì)所述射頻收發(fā)電路、放大器、濾波器進(jìn)行供電。本發(fā)明采用多個(gè)獨(dú)立的射頻接收通道進(jìn)行通信信號(hào)的接收和數(shù)字化，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字域的同頻干擾對(duì)消技術(shù)及后續(xù)的算法優(yōu)化和迭代。

技術(shù)研發(fā)人員：陳竹梅,劉尚麟,羅智超,萬(wàn)證新,楊志濠,鄒見效,齊小康,李章平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)（深圳）高等研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6