CN102545887A - 含有等效射频延迟线功能的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有等效射频延迟线功能的电路，属于电学领域中的一种基本电子电路。本发明包括混频器、本振信号源、中频延迟线、移相器和联动控制电路；用中频延迟线、移相器和联动控制电路共同配合实现等效射频延迟线的功能。本发明通过用中频延迟线、移相器和联动控制电路实现等效射频延迟线的功能，降低了宽带射频延迟线在实现和生产等方面的难度，有利于延迟线的大规模生产；本发明提高了射频信号经过延迟线后信号幅度在不同频段上的一致性以及信号相位在不同频段上的线性度；本发明适用于任意频率范围的宽带射频信号，可构成通用的相位调整和测量技术平台。

Description

含有等效射频延迟线功能的电路
技术领域
本发明涉及电学领域中的一种基本电子电路，特别涉及一种含有等效射频延迟线功能的电路。
背景技术
在现代雷达和电子对抗设备中，宽带射频延迟线具有广泛的应用，通过延迟线可实现射频信号在时间和相位上的调整和测量。图1为通常情况下射频延迟线的应用原理图。但是，由于宽带射频信号的频率高、频带宽，所以在对相位、频率具有较高的线性要求的宽带电路中（特别是对微波和毫米波的延迟电路），对射频延迟线的各个部件在驻波方面的性能、生产工艺等方面要求非常严格。因此，宽带射频延迟线电路在信号延迟时间和相位方面的线性度指标不易提高，而且宽带射频延迟线电路也难于实现大量生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可克服宽带射频延迟线在实现和生产等方面的困难的含有等效射频延迟线功能的电路，该电路可提高宽带射频延迟线性能，还可对任意频率范围的宽带射频信号进行接收并处理构成通用的相位调整和测量技术平台。
为解决上述技术问题本发明采用的技术方案为：
技术方案1
一种含有等效射频延迟线功能的电路，包括混频器、本振信号源、中频延迟线、移相器和联动控制电路；所述本振信号源的输入端和联动控制电路的第一输入端接本振频率控制信号，所述联动控制电路的第二输入端接延迟线控制信号；所述混频器的输出端接中频延迟线的相应输入端，所述中频延迟线的输出端接移相器的相应输入端，所述联动控制电路两个输出端分别接中频延迟线和移相器的相应输入端。
在所述中频延迟线和移相器之间设有1个以上串联的混频器。
技术方案2
一种含有等效射频延迟线功能的电路，包括混频器、本振信号源、可调谐的中频延迟线、移相器和联动控制电路；所述本振信号源的输入端和联动控制电路的第一输入端接本振频率控制信号，所述联动控制电路的第二输入端接延迟线控制信号；所述混频器的输出端接移相器的相应输入端，所述移相器的输出端接中频延迟线的相应输入端，所述联动控制电路两个输出端分别接中频延迟线和移相器的相应输入端。
在所述移相器和中频延迟线之间设有1个以上串联的混频器。
本发明的工作原理如下：
设接收到的射频信号的频率为                                                
Figure 18292DEST_PATH_IMAGE001
，本振信号源提供的本振频率为，射频信号和本振信号经过混频器后得到的中频信号的频率为
Figure 154317DEST_PATH_IMAGE003
，于是有：
Figure 549526DEST_PATH_IMAGE004
                                        （1）
频率为
Figure 363899DEST_PATH_IMAGE001
的射频信号经过长度为
Figure 124044DEST_PATH_IMAGE005
的射频延迟线后，相位的偏移量为：
Figure 391078DEST_PATH_IMAGE006
                                     （2）
其时间延迟为：
Figure 589978DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure 258856DEST_PATH_IMAGE008
为波速，在空气中
Figure 189903DEST_PATH_IMAGE008
为光速C，所以，空气中不同频率的波信号的波速是一样的。因此，不同频率的信号经过长度相同的延迟线后产生的时间延迟是相同的。
通常，系统工作时，经过射频延迟线的射频信号的带宽较宽，但系统的瞬时工作带宽一般由中频信号的带宽决定，所以，可以用中频窄带延迟线代替射频宽带延迟线来实现射频延迟线对射频信号产生的等同功能。
本发明通过联动控制电路实现中频延迟线和中频移相器联动控制，实现等效射频延迟线的延迟效果。用中频延迟线、移相器和联动控制电路等效射频延迟线的理论如下：
混频后频率为
Figure 944233DEST_PATH_IMAGE003
的中频信号首先通过长度为
Figure 681245DEST_PATH_IMAGE005
的中频延迟线，此时产生的相位偏移量为：
Figure 142313DEST_PATH_IMAGE009
                                      （3）
因为不同频率的信号经过长度相同的延迟线后产生的时间延迟是相同的，所以若要实现等效替代，则中频信号的相位偏移量应该为
Figure 572157DEST_PATH_IMAGE010
。这样，就需要用移相器进行相位补偿。因此，移相器的相位偏移量应为：
Figure 813783DEST_PATH_IMAGE011
                                           （4）
将（2）式和（3）式代入（4）式后，可得：
           （5）
将（1）式代入（5）式可得：
Figure 168595DEST_PATH_IMAGE013
                                       （6）
于是，移相器的相移量应为（6）式所示。
因此，长度为的射频延迟线对频率为
Figure 170367DEST_PATH_IMAGE001
的射频信号完成的相位偏移量和时间延迟可以用频率为
Figure 249181DEST_PATH_IMAGE003
的中频信号通过长度为
Figure 747158DEST_PATH_IMAGE005
的中频延迟线和移相器共同作用实现。
以上论述仅以为例进行论证，当
Figure 407127DEST_PATH_IMAGE001
、和
Figure 579799DEST_PATH_IMAGE002
之间为其他关系时，如当
Figure 522348DEST_PATH_IMAGE001
＝-
Figure 820047DEST_PATH_IMAGE003
时，亦可按照上述推导方法进行推导。
采用上述技术方案后本发明取得的技术进步如下：
（1）本发明用中频延迟线、移相器和联动控制电路共同配合实现等同于射频信号通过射频延迟线后产生的时间延迟和相位偏移的功能，降低了射频延迟线在实现和生产等方面的难度，有利于具有等同功能的延迟线的大规模生产；
（2）本发明提高了射频信号经过延迟线后，信号幅度在各频率段上的一致性，同时也提高了射频信号的相位在不同频率段上的线性度；
（3）射频信号与本振信号混频后产生的中频信号可用固定窄带频率范围内的中频延迟线进行处理，本发明通过改变本振信号的频率以及移相器的相位偏移量实现等效具有同等功能的射频延迟线，可对任意频率范围的宽带射频信号进行接收并处理，从而构成通用的相位调整和测量技术平台。
附图说明
图1为原射频延迟线应用的原理框图；
图2本发明实施例1的原理框图；
图3为本发明实施例2的原理框图；
图4为本发明实施例3的原理框图；
图5为本发明实施例4的原理框图。
具体实施方式
实施例1
由图2所示的实施例1可知：
含有等效射频延迟线功能的电路，包括混频器、本振信号源、中频延迟线、移相器和联动控制电路；所述本振信号源的输入端和联动控制电路的第一输入端接本振频率控制信号，所述联动控制电路的第二输入端接延迟线控制信号；所述混频器的输出端接中频延迟线的相应输入端，所述中频延迟线的输出端接移相器的相应输入端，所述联动控制电路两个输出端分别接中频延迟线和移相器的相应输入端。
所述本振信号源的型号为SC1350，其输入端接本振频率控制信号C1，输出端接混频器，为混频器提供本振信号LO；所述混频器的型号为MCA1-60，其两个输入端分别接本振信号源提供的本振信号LO以及射频信号RF，输出端接中频延迟线的相应输入端；所述中频延迟线的型号为NC1902C305，中频信号IF经过中频延迟线后输出信号IF’，信号IF’输入到移相器的相应输入端；所述移相器的型号为NC1213C1518，信号IF’经过移相器后输出信号IF’’；联动控制电路选用型号为EP1C6Q240I7的芯片，其两个输入端分别接本振频率控制信号C1和延迟线控制信号C2，其输出两路控制信号——中频延迟线控制信号C3和移相器控制信号C4，分别输入到中频延迟线和移相器。
射频信号RF经过此电路之后输出信号IF’’，IF’’与原始射频信号RF相比，产生的延迟时间和相位偏移量与射频信号RF经过中频延迟线和移相器共同控制等效的射频延迟线产生的延迟时间和相位偏移量相同。
实施例1的工作原理为：
本实施例从外部获得两个控制信号，本振频率控制信号C1和延迟线控制信号C2；所述本振频率控制信号C1输入到本振信号源，本振信号源在本振频率控制信号C1的控制下，产生符合要求的本振信号LO并经本振信号LO提供给混频器；所述本振频率控制信号C1和延迟线控制信号C2共同输入到联动控制电路，所述联动控制电路将本振频率控制信号C1和延迟线控制信号C2进行变换，输出中频延迟线控制信号C3和移相器控制信号C4；中频延迟线在中频延迟线控制信号C3的作用下，将中频延迟线长度调整至符合要求；移相器在移相器控制信号C4的作用下，将相位偏移量调整至符合要求。
通常，系统在某时刻接收的射频信号RF的带宽是由中频信号IF的带宽决定的，亦即系统的瞬时工作带宽由中频信号IF的带宽决定，而中频信号IF是由射频信号RF与本振信号LO经过混频器后产生的。一般情况下，中频信号IF频率固定的，这样，系统的瞬时工作频带就可以理解为是由本振信号LO的频率决定。因此，可以通过改变本振信号LO的频率来实现对系统工作频带的改变，也就是通过改变本振频率控制信号C1来实现对系统全工作频带的覆盖。
在本实施例中，对中频延迟线、移相器进行同步控制的数据，即中频延迟线控制信号C3和移相器控制信号C4，是根据要等效的变化量——射频信号RF通过射频延迟线后产生的时间延迟
Figure 292617DEST_PATH_IMAGE014
和相位偏移量
Figure 406066DEST_PATH_IMAGE010
，经过理论计算而生成。
由上述发明内容中的公式推导可知，射频信号相位偏移量
Figure 268980DEST_PATH_IMAGE010
中包含中频信号对应的相位偏移量
Figure 493288DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 554785DEST_PATH_IMAGE015
由中频信号IF的频率决定，而本振信号的频率
Figure 189346DEST_PATH_IMAGE002
由本振频率控制信号C1决定，于是，射频信号相位偏移量
Figure 217345DEST_PATH_IMAGE010
也是受本振频率控制信号C1的控制的量。
射频信号RF通过射频延迟线后产生的时间延迟
Figure 398927DEST_PATH_IMAGE014
是由延迟线的长度决定的，所以时间延迟
Figure 526283DEST_PATH_IMAGE014
是与延迟线控制信号C2有关的量。
综上所述，射频信号RF通过射频延迟线后产生的相位偏移量
Figure 426106DEST_PATH_IMAGE010
和时间延迟需要通过本振频率控制信号C1和延迟线控制信号C2推到得出。所述联动控制电路的作用就是根据实际需求，依照本振频率控制信号C1和延迟线控制信号C2推导出控制中频延迟线和移相器的控制量，此控制量可控制中频延迟线和移相器得到与射频延迟线对应的相位偏移量
Figure 730103DEST_PATH_IMAGE010
和时间延迟
Figure 90677DEST_PATH_IMAGE014
。在本发明中将中频延迟线和移相器的控制量分别称为中频延迟线控制信号C3和移相器控制信号C4。这两个控制信号可根据上述发明内容中的公式，由本振频率控制信号C1和延迟线控制信号C2推倒得出。本领域技术人员可以清楚明白的实现。
射频信号RF首先进入混频器与本振信号LO共同进行变频操作产生中频信号IF，中频信号IF输入到预定长度的中频延迟线，经过中频延迟线后，实现了时间延迟
Figure 477796DEST_PATH_IMAGE014
和相位偏移
Figure 847598DEST_PATH_IMAGE015
并输出中频信号IF’；中频信号IF’再经过移相器对相位偏移进行补偿，移相器将相位偏移量调整至合适量；经过由联动控制电路输出的中频延迟线控制信号C3和移相器控制信号C4控制下的中频延迟线和移相器后，中频信号IF转化成时间延迟和相位偏移量均为射频信号RF经过射频延迟线后产生的时间延迟
Figure 675877DEST_PATH_IMAGE014
和相位偏移量
Figure 472931DEST_PATH_IMAGE010
的中频信号IF’’。
这样，中频延迟线、移相器和联动控制电路共同作用实现了等效射频延迟线的功能。
实施例中仅给出了各个器件的型号，本领域人员根据器件的型号以及本发明描述的原理，可以清楚知道如何对器件进行连接以及对各个器件芯片的编程处理。本发明要保护的仅是利用公式得出的对宽带射频延迟线的替代方法，至于用何种器件实现、如何连接各器件以及器件内部程序的处理，均不是本发明要保护的对象，本领域人员根据实际需要可自由选择。
实施例2
由图3所示的实施例2可知：
与实施例1不同的是，中频延迟线和移相器的位置进行了互换。实施例2的工作原理与实施例1的工作原理相同，最后产生的效果也相同。
实施例3
由图4所示的实施例3可知：
与实施例1不同的是，实施例3在中频延迟线和移相器之间设置了多个混频器。根据实际要求选取混频器的型号、设置混频器的参数和个数。
实施例4
由图5所示的实施例4可知：
与实施例2不同的是，实施例4在移相器和中频延迟线之间设置了多个混频器。根据实际要求选取混频器的型号、设置混频器的参数和个数。
实施例3和实施例4的工作原理与实施例1的工作原理相同。
混频器可以选取型号为HMC553的芯片制作。
实施例原理图中省略了与发明内容无直接关系的常规变频通道中的中频滤波器、放大器等部件，本领域专业人员可根据实际应用情况进行设置。
本发明对各种修改和其他可选择的具体实现方式是开放性的，而本文仅详细描述了附图说明中所示的具体实施例。然而，本文不是将本发明的内容仅限于所公开的特定实施例的形式。相反，本文的目的是表明本发明覆盖了所有落入权利要求所表达的技术方案范围内的其他修改、等价和可选择的形式。

Claims (4)

1.一种含有等效射频延迟线功能的电路，其特征在于包括混频器、本振信号源、中频延迟线、移相器和联动控制电路；所述本振信号源的输入端和联动控制电路的第一输入端接本振频率控制信号，所述联动控制电路的第二输入端接延迟线控制信号；所述混频器的输出端接中频延迟线的相应输入端，所述中频延迟线的输出端接移相器的相应输入端，所述联动控制电路两个输出端分别接中频延迟线和移相器的相应输入端。
2.根据权利要求1所述的含有等效射频延迟线功能的电路，其特征在于在所述中频延迟线和移相器之间设有1个以上串联的混频器。
3.一种含有等效射频延迟线功能的电路，其特征在于包括混频器、本振信号源、可调谐的中频延迟线、移相器和联动控制电路；所述本振信号源的输入端和联动控制电路的第一输入端接本振频率控制信号，所述联动控制电路的第二输入端接延迟线控制信号；所述混频器的输出端接移相器的相应输入端，所述移相器的输出端接中频延迟线的相应输入端，所述联动控制电路两个输出端分别接中频延迟线和移相器的相应输入端。
4.根据权利要求3所述的等效宽带射频延迟线的等效电路，其特征在于在所述移相器和中频延迟线之间设有1个以上串联的混频器。
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EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: Hebei Shiji Jetion Electronic Technology Co., Ltd.

Assignor: Inst No.13, Chinese Electronic Science and Technology Group Co

Contract record no.: 2015130000002

Date of cancellation: 20170704