一种甚低频无源相位合成网络制造技术

本发明专利技术提供了一种甚低频无源相位合成网络，包括甚低频输入口、甚低频输出口、无源移相功能块和无源合成功能块，两个甚低频各接收一路信号，分别传输至一个无源移相功能块进行移相，两个无源移相功能块的输出通过无源合成功能块实现合成。本发明专利技术实现简便，易于调试，易于级联，有助于低噪声或极低噪声阵列化前端通道相位无源合成设计。

Very low frequency passive phase synthesis network

The present invention provides a very low frequency passive network phase synthesis, including VLF very low frequency input port, output port, passive phase shifting function block and passive synthesis of functional blocks, two each receive a very low frequency signal, respectively transmitted to a passive phase-shift function block phase, the output of two passive phase function block the passive synthetic function blocks to achieve synthesis. The invention has the advantages of simple realization, easy debugging and easy cascade, and is helpful for the design of phase synthesis of low noise or extremely low noise array front end channels.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及长波导航、甚低频通信、雷电测试定位、地震监测等领域的甚低频多路接收的相位合成技术。
技术介绍
在通信领域，甚低频是远程通信的最有效通信手段。大量的实验证明，由于受发射、接收位置、传播路径、太阳辐射、昼夜、季节、气候以及水文条件等诸多因素的影响，甚低频通信传播参数分布存在明显差异，会导致接收端在不同地域、不同时间和不同频率的收信效果明显不同。为了提供良好的接收效果需要采用阵列化接收方式，采用何种相位合成网络不引入或恶化前端信号噪声成为主要关切问题。在长波导航领域，随着科技的发展，人类活动范围也越来越广阔，相应的对位置、导航和时间信息的需求也越来越高，位置、导航和授时的概念也从一些术语快速成为大众关心的基础信息。远程导航是其中的一项支撑系统，该系统采用了甚低频工作频段，新型用户小型化阵列接收终端的信号相位合成技术是其中的瓶颈环节。在地震监测领域，地震是危害很大大的自然灾害，地震发生时震源会向大气中辐射有明显特征的甚低频信号，在许多重要目标监测点安装了许多检测设备。针对雷电探测系统的天馈与接收前端的设计由正交环天线和电场天线两部分组成。不同的阵列天线及接收单元通道面临甚低频信道的相位合成问题。在雷电监测领域，雷电是自然界频繁发生的一种高强度电磁脉冲现象，因其影响面积大，受到气象、电力、铁路、石油、航空等诸多部门的广泛关注。雷电流及其雷电电磁脉冲是雷电参数的主要内容。从频域看，则主要在甚低频端。大气电场和雷电地闪磁场探测采用平板天线接收大气电场信号、正交环形天线接收雷电脉冲磁场信号,雷电监测设备需要将多路传感单元拾取的信号进行有效信号合成，信号移相合成成为技术瓶颈。在以上各个领域均有图1所示的多信道极低噪声相位合成的具体工程技术问题，图2中虚线框示意出了合成网络的具体位置。现有技术中，针对甚低频相位合成网络可采取的手段有如图3、图5所述的方式。图3所示的有源移相方式易恶化信噪比且带宽有限。图5所示的数字移相方式同样易引入了较高的量化噪声。由于甚低频波长长，外界噪声干扰严重，使用频带相对带宽较宽，使得传统频段(如U、V、L等)传递函数的构建无法实现甚低频段的宽倍频程无源移相。目前，国内文献中尚未有甚低频无源相位合成网络的技术报道。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种甚低频无源相位合成网络，给出了0度和90度无源相位合成网络的基本架构和实现方法，可在10KHz到40KHz频段内自动完成两路正交模拟信号的移相及合成，实现了两路90度相差同频甚低频信号在经过网络后达到0度或180度相差合成的目的。本专利技术的工作带宽大于4个倍频程，两路输入阻抗50欧姆，合成输出阻抗50欧姆，插入损耗平均3.5dB，实现简便，易于调试，易于级联，有助于低噪声或极低噪声阵列化前端通道相位无源合成设计。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种甚低频无源相位合成网络，包括甚低频输入口、甚低频输出口、无源移相功能块和无源合成功能块；两个甚低频各接收一路信号，分别传输至一个无源移相功能块进行移相，两个无源移相功能块的输出通过无源合成功能块实现合成。所述的两个无源移相功能块中，一个无源移相功能块包括电感L1、L2和电容C1、C2，另一个无源移相功能块包括电感L5、L6和电容C3、C4，所述的无源合成功能块包括电感L3、L4和电容C5、C6；第一路信号输入至L1，L1和L2相串联，连接至C1和C2并联一端，并与L3和L4相串联连接到输出芯线端，C1和C2并联另一端连至输出皮线端；第二路信号输入至C3和C4并联一端，C3和C4并联另一端连接至L5和L6串联一端，并与C5、C6并联网一端相连接，L5和L6串联另一端连至输出皮线端，C5、C6并联另一端连接到输出芯线端。所述的电感L1＝L2＝L3＝L4＝100uH，L5＝0.5mH，L6＝1mH，其中L1、L3、L5为可调电感，给出的标称值为调试上限范围；所述的电容C1＝C2＝30000Pf，C3＝C5＝100000Pf，C4＝C6＝200000Pf，其中C1、C3、C5为可调电容，给出的标称值为调试上限范围。若干个无源移相功能块两两为一组，将偶数个输入信号通过级联进行移相合并，得到一个输出信号。本专利技术的有益效果是：第一、甚低频无源相位合成网络相位合成效果良好，参见表1所示的频率、相位及相位差数据；表1频率及相位合成表序号频率(KHz)相位1(度)相位2(度)相位差(度)11066.9-22.189.022049.8-39.889.633037.1-53.890.944028.2-63.691.8第二、无源相位合成网络的接口阻抗级联方便可靠使用良好，参见图7所示的设定两路正交输入时的无源相位合成网络架构图；第三、相位合成网络内部拓扑器件调试转换良好，参见图7所示的无源相位合成网络内部拓扑结构图；第四、相位合成网络在甚低频段插入损耗小，带来良好的信道特新，参见图10无源网络插损曲线；第五、相位合成网络由于采用无源LC网络设计，给高灵敏度大动态范围接收带来极好的低噪声特性，并且其核心方法便于甚低频阵列化接收应用。附图说明图1是两路接收通道相位合成框架图；图2是相位合成网络在框架图中的位置示意；图3是一种有源相位合成网络的内部框架图；图4是一种无源相位合成网络的内部框架图；图5是一种数字相位合成网络的内部框架图；图6是本专利技术的无源相位合成网络内部框架图；图7是设定两路正交输入时的无源相位合成网络架构图；图8是无源相位合成网络内部拓扑结构图；图9是两路正交输入信号的实时频率相位曲线图；图10是无源网络插损曲线；图11是一种多节级联的应用模式结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术的基本思想如图4所示。本专利技术包括无源相位合成网络的内部框架、无源相位合成网络内部拓扑结构、以及对应的调试器件、器件值的范围、应用设计方法等。所述的无源相位合成网络的内部框架如图6所示，包括甚低频RF50Ω输入1口，甚低频RF50Ω输入2口，甚低频RF50Ω输出口，内部无源移相1功能块、无源移相2功能块、无源合成功能块等构成。所述的无源相位合成网络内部拓扑结构如图8所示，包括L1、L2、L3、L4、L5、L6、C1、C2、C3、C4、C5、C6等LC器件及器件间的连接网络。第一路信号输入至L1，L1和L2相串联，连接至C1和C2相并联一端(另一端连至输出皮线端)，并与L3和L4相串联连接到输出芯线端。第二路信号输入至C3和C4并联一端，另一端连接至L5和L6相串联一端(另一端连至输出皮线端)，并与C5、C6并联网一端相连接，C5、C6并联网另一端连接到输出芯线端。由以上连接便可实现两路输入信号的移相合成。所述的调试器件、器件值的范围为L1＝L2＝L3＝L4＝100uH，L5＝0.5mH，L6＝1mH，其中L1、L3、L5为可调电感，给出的标称值为调试上限范围；C1＝C2＝30000Pf，C3＝C5＝100000Pf，C4＝C6＝200000Pf；其中C1、C3、C5为可调电容，给出的标称值为调试上限范围。所述的应用设计方法首先是指在结合图7、图8、图9、图10、图11的基础上，有针对性的两路合成、四路合成…N路合成(N为偶数)；其次是指在调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甚低频无源相位合成网络，包括甚低频输入口、甚低频输出口、无源移相功能块和无源合成功能块，其特征在于：两个甚低频各接收一路信号，分别传输至一个无源移相功能块进行移相，两个无源移相功能块的输出通过无源合成功能块实现合成。

【技术特征摘要】
1.一种甚低频无源相位合成网络，包括甚低频输入口、甚低频输出口、无源移相功能块和无源合成功能块，其特征在于：两个甚低频各接收一路信号，分别传输至一个无源移相功能块进行移相，两个无源移相功能块的输出通过无源合成功能块实现合成。2.根据权利要求1所述的甚低频无源相位合成网络，其特征在于：所述的两个无源移相功能块中，一个无源移相功能块包括电感L1、L2和电容C1、C2，另一个无源移相功能块包括电感L5、L6和电容C3、C4，所述的无源合成功能块包括电感L3、L4和电容C5、C6；第一路信号输入至L1，L1和L2相串联，连接至C1和C2并联一端，并与L3和L4相串联连接到输出芯线端，C1和C2并联另一端连至输出皮线端；第二路信号输入至C3和C4并联一端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁西铭，许奎，张佳，张海光，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61