CN114866129A

CN114866129A - 用于实现卫通设备多频段切换的方法

Info

Publication number: CN114866129A
Application number: CN202210426458.8A
Authority: CN
Inventors: 杜小平; 龙腾武; 杨涛
Original assignee: Chengdu Belpson Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Belpson Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-08-05

Abstract

发明的目的是提供一种电路简单、具有更多的模式、抗干扰能力较强的用于实现卫通设备多频段切换的方法。其方法是将输入电压先做除法运算，使得其输出电压范围符合后级模数转换器使用，然后将除法器的输出电压进行模数转换，以将除法器输出的模拟电压转换成MCU能识别的二进制数据并输送给MCU，而MCU根据模数转换器的输出数据，通过逆运算出实际的输入电压值，然后根据该输入电压范围值，控制射频单元进行对应的频段切换，使射频单元工作于相应的射频频段。该方式只采用了电压一种模式，且该方法中的模数转换的精度，决定了该电路实际能够实现的工作模式控制数量。

Description

用于实现卫通设备多频段切换的方法

技术领域

发明涉及一种卫通设备，特别是涉及一种用于实现卫通设备多频段切换的简便方法。

背景技术

卫星移动通信凭借其覆盖范围广、不受地理条件影响等优势，与地面通信系统形成互补，广泛应用于地面通信系统不易覆盖或建设成本价过高的领域。

基于以上优势，卫星通信目前广泛应用于渔政、水利、救灾、勘探以及军事等各个领域。

目前卫星通信设备正在朝着一台设备全球覆盖的方向发展。由于不同的国家或地区，覆盖卫星的工作频率不一样，因此地面设备，需要在不同的国家或地区进行对应的工作频段切换。天馈无源单元可以一直工作于全带宽范围内，但是对于射频前端的低噪声下变频器和功放电源，由于其自身的特性，只能工作于某一指定频段。因此，在不同的国家或地区，需要对射频前端设备进行工作频段切换。但是，常见的目前卫通设备，基本上只是针对低噪声下变频器进行频段切换，国际上采用的通用方式是13V/18V电压+22KHz调制信号进行控制切换，可用状态一共有四种，其在卫通设备中的工作原理框图如图1所示。为该现有的设备前端设频段切换原理。调制解调器根据接收到的13V/18V+22kHz的不同组合，给MCU提供不同的响应逻辑，MCU根据不同的逻辑，控制射频其他电路完成对应的切换工作。

但是该现有技术存在如下缺陷：

1、逻辑有限：目前的技术，只能提供4种可使用逻辑，无法满足具有更多种工作模式的设备的使用需求。

2、控制逻辑中有22kHz调制信号，其与时钟信号一起传输，容易对时钟信号的质量产生影响，从而导致整机性能下降。

发明内容

发明要解决的技术问题是提供一种电路简单、具有更多的模式、抗干扰能力较强的可用于实现卫通设备多频段切换的用于实现卫通设备多频段切换的方法。

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

发明的一种用于实现卫通设备多频段切换的方法，其方法是将输入电压先做除法运算，使得其输出电压范围符合后级模数转换器使用，然后将除法器的输出电压进行模数转换，以将除法器输出的模拟电压转换成MCU能识别的二进制数据并输送给MCU，而MCU根据模数转换器的输出数据，通过逆运算出实际的输入电压值，然后根据该输入电压范围值，控制射频单元进行对应的频段切换，使射频单元工作于相应的射频频段。该方式只采用了电压一种模式，且该方法中的模数转换的精度，决定了该电路实际能够实现的工作模式控制数量。

本发明用于实现卫通设备多频段切换的方法，其中所述方法是由复用单元将其公共端输入的中频信号、时钟和电源进行分流。且所述除法器是可由电阻R1、电阻R2、电容C3和运放Q1组成，所述电阻R1一端与复用单元及电源管理连接，另一端与运放Q1的同向端连接，并分别通过电容C3及电阻R2对地连接，运放Q1的异向端与输出端out连接，输出端out通过模数转换3与MCU连接。所述除法器可实现如下三方面的作用：

一是对输入电压做除法运算，使得其输出电压范围符合后级模数转换器使用；

二是为模数转换器提供保护，这主要是通过限制Q1的供电电压来完成的；

三是提高前级电路的驱动能力，这主要是利用Q1的输入高阻和输出低阻特性来完成的

进一步的，所述复用单元是可由电容C1、电容C2、电感L1和电感L2共同组成，用于将公共端口的中频信号、时钟和电源进行分流，中频信号为上变频器的输出信号或下变频器的输出信号；时钟信号用来给变频器的本振单元提供参考时钟；电源信号用于给整个产品供电，同时用来做频段切换使用。

其中，所述输入电压范围可为10V～30V，通过除法器以后，输出电压控制在5V或3.3V以内。当所述模数转换器为MCU内部集成的模数转换器时，输出电压范围可为0～3.3V。

发明用于实现卫通设备多频段切换的方法与传统的方案相比，新方案具有以下优势：

1、电路简单：不管是控制端还是接收端，电路都比以前更加简单。特别是接收端，将以前的调制解调器直接用2只分压电阻代替、再用MCU内部的DA(模数转换)即可实现；

2、具有更多的模式：发明的控制方案，其能实现的控制模式数量是由DA分辨率决定的，理论上如果DA的分辨率足够高，则可能实现无数种模式切换。

3、时钟性能不会受到调制信号的影响。

下面结合附图对本发明用于实现卫通设备多频段切换的方法及电路作进一步说明。

附图说明

图1为现有技术原理框图；

图2为本发明用于实现卫通设备多频段切换的电路原理框图。

具体实施方式

本发明采用提出了一种新的控制方式，该方式只有电压一种模式，而且可实现多种频段的切换，其原理结构框图如图2所示，为本发明用于实现卫通设备多频段切换的电路示意图，主要包括：复用单元1、除法器2和模数转换电路3，还有电源管理器5、射频单元及MCU6。其中射频单元包含上下变频器。

本发明主要根据不同的输入电压范围来控制产品工作于不同的频段，具体工作逻辑如下：

该电路将输入电压先做除法运算，然后将除法器的输出电压进行模数转换，MCU根据模数转换器的输出数据，逆运算出实际的输入电压值，然后根据该输入电压范围值，控制射频单元进行对应的频段切换，工作于相应的射频频段。

复用单元：复用单元1是由电容C1、电容C2、电感L1和电感L2共同组成，用于将公共端口的中频信号、时钟和电源进行分流。中频信号为上变频器的输出信号或下变频器的输出信号；时钟信号用来给变频器的本振单元提供参考时钟；电源信号用于给整个产品供电，同时用来做频段切换使用。

通常情况下，中频信号的频率范围为950MHz～4000MHz，时钟信号的频率范围为10MHz～100MHz，电源电压范围为10V～30V。因此，C1通常为10pF左右，C2通常为0.1uF，L1通常为22nH，L2通常为1uH～10uH。

公共端口与复用单元1输入端的电感L1及电容C1的一端连接，电容C1的另一端与射频单元4(上下变频器)连接；电感L1的另一端与电感L2及电容C2一端连接；电容C2另一端与射频单元4连接以将时钟信号送入，电感L2的另一端分别与除法器2的电阻R1及电源管理5连接；电源管理5与复用单元1、射频单元4、MCU6均成电气连接。

除法器：

本发明的所述除法器2是由电阻R1、电阻R2、电容C3和运放Q1组成，所述电阻R1一端与复用单元1的电阻L2及电源管理2连接，另一端与加法器的同向端连接，并分别通过电容C3及电阻R2对地连接，在此电容C3的作用是用来滤除尖峰干扰，可以结合软件算法来滤除因干扰引起的误判，运放Q1的反向端与输出端out连接，输出端out通过模数转换3与MCU6连接，MCU6与射频单元4连接，Q1在此次为射极跟随器，用来提高除法器的驱动能力，确保输入到模数转换器的电压不受模数转换器的输入阻抗影响。

除法器大致有三方面的作用：一是对输入电压做除法运算，使得其输出电压范围符合后级模数转换器使用；二是为模数转换器提供保护，这主要是通过限制Q1的供电电压来完成的；三是提高前级电路的驱动能力，这主要是利用Q1的输入高阻和输出低阻特性来完成的。

输入电压范围通常为10V～30V，通过除法器以后，输出电压通常控制在5V或3.3V以内，具体选择哪个电压范围，由后级的模数转换器决定；大部分情况下我们都直接使用MCU内部集成的模数转换器，此时的输出电压范围通常为0～3.3V。

模数转换：

发明的模数转换的作用是将除法器2输出的模拟电压转换成MCU能识别的二进制数据并输送给MCU6，例如设参考电压为3.3V，ADC的位数为10位，那么模数转换的精度即为3.3/1024＝3.2mV；理论上该电路能实现1024(2¹⁰)种工作模式的控制。

MCU6采用逆运算：

设输入电压为VI，输出电压为Vo，那么Vo＝VI*R2/(R1+R2)，所以VI＝Vo*(R1+R2)/R2，。

理论上模数转换的精度，决定了该电路实际能够实现的工作模式控制数量。

以上所述的实施例仅仅是对发明的优选实施方式进行描述，并非对发明的范围进行限定，在不脱离发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种用于实现卫通设备多频段切换的方法，其特征在于，其将输入电压先做除法运算，使得其输出电压范围符合后级模数转换器使用，然后将除法器的输出电压进行模数转换，以将除法器输出的模拟电压转换成MCU能识别的二进制数据并输送给MCU，而MCU根据模数转换器的输出数据，通过逆运算出实际的输入电压值，然后根据该输入电压范围值，控制射频单元进行对应的频段切换，使射频单元工作于相应的射频频段。

2.根据权利要求1所述的用于实现卫通设备多频段切换的方法，其特征在于，所述方法是由复用单元将其公共端输入的中频信号、时钟和电源进行分流。

3.根据权利要求2所述的用于实现卫通设备多频段切换的方法，其特征在于，所述除法器是由电阻R1、电阻R2、电容C3和运放Q1组成，所述电阻R1一端与复用单元及电源管理连接，另一端与运放Q1的同向端连接，并分别通过电容C3及电阻R2对地连接，运放Q1的异向端与输出端out连接，输出端out通过模数转换3与MCU连接。

4.根据权利要求2或3所述的用于实现卫通设备多频段切换的方法，其特征在于，所述复用单元是由电容C1、电容C2、电感L1和电感L2共同组成，用于将公共端口的中频信号、时钟和电源进行分流，中频信号为上变频器的输出信号或下变频器的输出信号；时钟信号用来给变频器的本振单元提供参考时钟；电源信号用于给整个产品供电，同时用来做频段切换使用。

5.根据权利要求1所述的用于实现卫通设备多频段切换的方法，其特征在于，所述输入电压范围为10V～30V，通过除法器以后，输出电压控制在5V或3.3V以内。

6.根据权利要求5所述的用于实现卫通设备多频段切换的方法，其特征在于，所述模数转换器为MCU内部集成的模数转换器，输出电压范围为0～3.3V。