CN102664592A - 一种小型机载上变频器及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型机载上变频器，它由本振电路、变频通道电路和电源控制电路三个部分组成，本振电路的输出端、电源控制电路分别与变频通道电路连接；制造工艺包括电路设计、电路布线、电路电装、总装以及多道质量检测的步骤。本发明大大改善了本振信号的杂散抑制比，减小了整机的功率耗散，与此同时，采取宽带鉴相，提高鉴相频率，增加快捕带宽，提高了频率捷变时间，解决了本振信号的杂用抑制能力和频率捷变时间等问题；选用压缩较高的混频器作频谱搬移，采用二次变频，经过二次变频产生所需的宽带信号，再经滤波放大输出，有效地抑制杂散，增加了抗干扰能力；制造过程中采取多道质检，层层把关，大大提高了成品的合格率和产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型机载上变频器及其制造工艺。
背景技术
实现跳频振荡的方法有很多，按实现的方式可分为直接合成(晶振倍频链)和间接合成(锁相环路)。采用直接合成时系统构成复杂、造价高、杂波抑制度不高、不容易实现较密跳点、工作电流大、体积大；采用间接合成时系统虽然构成简单、可靠性高、造价低、杂波抑制度高、容易实现较密跳点、工作电流小、体积小，但在构成宽带跳频时须与直接合成方式相结合，而且跳频速度慢、相位噪声差等均是不可避免的缺点。目前，间接合成源的跳频速度国内先进水平能达到10uS左右，对于相位噪声差的缺点，可以通过减少倍频次数(N值)和提高参考信号的相位噪声来优化电路。
本发明采用间接合成方案，直接合成在此就不作太多讨论。间接合成频率源是一种高质量的信号源，是由一个或多个基准频率产生多种频率输出的一种高质量信号发生器，在通信及测量领域现已广泛使用频率合成器。具有系统构成相对简单、造价低、体积小等优点，由于采用的是间接合成，其杂波抑制度较好，复杂程度不高。对于相位噪声的严格要求等缺点可以通过合理的方案设计及电路设计能得到良好控制。间接合成的杂波抑制好，结构简单，体积小，电流小等均是不可替代的优点。
小型机载上变频系统对体积和杂散抑制要求特别严格，从混频器的高阶交调产物分析可知，经过混频后其杂散度难以达到技术指标，本发明在输入信号的频谱搬移上采用混频方式，混频产生的信号经滤波器选出所需要的信号再放大，采用高压缩点混频器进行混频，确保满足技术指标的要求。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种小型机载上变频器及其制造工艺，直接采用数字锁相频率源，采用间接合成方法，大大改善了本振信号的杂散抑制比，减小了整机的功率耗散，使之在L输出杂散优于78dBc；选用压缩较高的混频器作频谱搬移，采用二次变频，经过二次变频产生所需的宽带信号，再经滤波放大输出960MHz～1224MHz信号，有效地抑制杂散，增加了抗干扰能力。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种小型机载上变频器，它由本振电路、变频通道电路和电源控制电路三个部分组成，本振电路的输出端、电源控制电路分别与变频通道电路连接；
本振电路包括耦合器、声表滤波器、混频器a、带通滤波器a、低通滤波器a、一个或多个本振、一个或多个功分器、一个或多个放大器，外部70MHz的检测输入信号通过单双开关a与声表滤波器连接，单双开关a的另一端通过耦合器与70MHz检测信号输出线路连接，声表滤波器、放大器a、混频器a、带通滤波器a、放大器b顺次连接，放大器b的输出端与变频通道电路连接，外部100MHz的输入信号与功分器a连接，功分器a的输出端分别与放大器c、放大器d连接，放大器c与100MHz的信号输出线路连接，放大器d通过功分器b分别与本振a、本振b连接，本振b的输出端分别与混频器a、失锁指示输出电路II连接，本振a的输出端分别与失锁指示输出电路I、低通滤波器a连接，失锁指示输出电路I的输出端、失锁指示输出电路II的输出端、低通滤波器a的输出端分别与变频通道电路连接；
变频通道电路包括混频器b、带通滤波器b、放大器e、数控衰减器、低通滤波器b、检波输出电路和故障处理电路，本振电路低通滤波器a的输出信号和本振电路放大器b的输出信号分别与混频器b的输入端连接，混频器b的输出端、带通滤波器b、放大器e、数控衰减器、低通滤波器b顺次连接，低通滤波器b的输出端直接与输出线路连接，放大器e的输出端与检波输出电路的输入端连接，检波输出电路的一路输出与功率检测输出电路连接，检波输出电路的另一路输出与故障处理电路的输入端连接，故障处理电路的输入端还与失锁指示输出电路I、失锁指示输出电路II、电源控制电路连接，故障处理电路的输出端与模块报警输出电路连接；
电源控制电路包括高速数据处理芯片和MOS开关，外部电源通过MOS开关与高速数据处理芯片连接，高速数据处理芯片的输出端与故障处理电路连接。
一种小型机载上变频器的制造工艺，它包括以下步骤：
(1)设计电路：设计并确定小型机载上变频器的电路构成；
(2)电路布线：分别在仿真软件上绘制部件连接图；
(3)元件质检：对上变频器制造所需用到的印制板、电路元器件及机械零件进行质检；
(5)变频通道电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的变频通道电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到变频通道电路印制板上；
(6)本振电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的本振电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到本振电路印制板上；
(7)电源控制电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的电源控制电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到电源控制电路印制板上；
(8)模块总装：根据部件连接图，完成步骤(5)～(7)所得的各电路模块之间的接线，并总装入腔体内，完成外接接头的设置；
(9)检验调试：检验总装是否合格，如果合格，配上盖板进行参数测试并调试；
(10)筛选、包装入库：筛选检验、测试和调试合格的产品并包装入库。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供一种小型机载上变频器，直接采用数字锁相频率源，采用间接合成方法，大大改善了本振信号的杂散抑制比，减小了整机的功率耗散，使之在L输出杂散优于78dBc，与此同时，采取宽带鉴相，提高鉴相频率，增加快捕带宽，提高了频率捷变时间，解决了本振信号的杂用抑制能力和频率捷变时间等问题；
(2)本发明提供一种小型机载上变频器，选用压缩较高的混频器作频谱搬移，采用二次变频，先经过二次变频产生所需的宽带信号，然后经滤波放大输出960MHz～1224MHz信号，有效地抑制杂散，增加了抗干扰能力；
(3)本发明提供一种小型机载上变频器，采用模块设计，从而减化电路的设计复杂性，降低模块调试难度，增强产品的可生产性。
(4)本发明的制造工艺中采取多道质检，层层把关，降低了生产过程中的出错率，大大提高了成品的合格率和产品质量，有效解决了产品生产中的材料浪费等问题。
附图说明
图1为本发明的电路结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种小型机载上变频器，它由本振电路、变频通道电路和电源控制电路三个部分组成，本振电路的输出端、电源控制电路分别与变频通道电路连接。
本振电路包括耦合器、声表滤波器、混频器a、带通滤波器a、低通滤波器a、一个或多个本振、一个或多个功分器、一个或多个放大器，外部70MHz的检测输入信号通过单双开关a与声表滤波器连接，单双开关a的另一端通过耦合器与70MHz检测信号输出线路连接，声表滤波器、放大器a、混频器a、带通滤波器a、放大器b顺次连接，放大器b的输出端与变频通道电路连接，外部100MHz的输入信号与功分器a连接，功分器a的输出端分别与放大器c、放大器d连接，放大器c与100MHz的信号输出线路连接，放大器d通过功分器b分别与本振a、本振b连接，本振b的输出端分别与混频器a、失锁指示输出电路II连接，本振a的输出端分别与失锁指示输出电路I、低通滤波器a连接，失锁指示输出电路I的输出端、失锁指示输出电路II的输出端、低通滤波器a的输出端分别与变频通道电路连接。
本振电路的工作过程：本振电路的全部输出全由一个100MHz的输入信号产生出来，最小的跳频间隔为1MHz，可跳264个频点，最大的跳频间隔为264MHz。首先将参考频率100MHz信号放大，再经功分器功分为三路信号输出，其中一路信号锁相为370MHz的本振参考信号，另一路锁相为1400～1664MHz的本振参考信号，还有一路直接到变频通道电路的输入端。
变频通道电路包括混频器b、带通滤波器b、放大器e、数控衰减器、低通滤波器b、检波输出电路和故障处理电路，本振电路低通滤波器a的输出信号和本振电路放大器b的输出信号分别与混频器b的输入端连接，混频器b的输出端、带通滤波器b、放大器e、数控衰减器、低通滤波器b顺次连接，低通滤波器b的输出端直接与输出线路连接，放大器e的输出端与检波输出电路的输入端连接，检波输出电路的一路输出与功率检测输出电路连接，检波输出电路的另一路输出与故障处理电路的输入端连接，故障处理电路的输入端还与失锁指示输出电路I、失锁指示输出电路II、电源控制电路连接，故障处理电路的输出端与模块报警输出电路连接。
变频通道电路选用压缩较高的混频器作频谱搬移，大大改善了系统中的杂散抑制比，将本振电路两路输出信号混频后，先经过二次变频产生所需的宽带信号，然后经滤波放大输出960MHz～1224MHz信号，采用二次变频，有效地抑制杂散，增加了抗干扰能力。
电源控制电路包括高速数据处理芯片和MOS开关，外部电源通过MOS开关与高速数据处理芯片连接，高速数据处理芯片的输出端与故障处理电路连接，同步控制频率合成器跳频，实现和总系统进行通讯功能。
本发明还特别注重电磁兼容方面的设计，满足整机电磁兼容性要求。为了减少电源中的干扰及纹波，将输入电源经多级电容滤波后再提供给放大器使用；微波部分和电源部分分别设计在不同的PCB板上，并分别装在腔体两面，使其相互隔离开，达到良好的屏蔽效果。对高频信号来说，接地是十分重要的，设计中将PCB板做成单面板，另一面大面积接地，确保了接地性能良好。模块的合理布局，正确的屏蔽设计按电磁兼容要求严格进行设计和选择，使电磁兼容性能大大提高。
本发明直接采用数字锁相频率源做本振信号，选用压缩较高的混频器作频谱搬移，这样大大改善了系统中的杂散抑制比。输出平坦度采用数控衰减器进行调节，有效地控制了输出功率平坦度。从使用的技术及产品测试结果来看，达到国内先进水平。
为保证产品的可靠性和稳定性，在分解方案时，采用模块设计以减化电路的设计复杂性，降低模块调试难度，从而增强产品的可生产性，本发明产品实测结果如下表1～4所示：
表1鉴定批产品测试数据表一
表2鉴定批产品测试数据表二
表3鉴定批产品测试数据表三
表4鉴定批产品测试数据表四
通过企军标《TGZ-BP10255-0516X1型小型化机载上变频模块详细规范》各项试验验证，本发明所提供产品满足预定的技术指标要求。
小型机载上变频器的制造工艺，它包括以下步骤：
(1)设计电路：设计并确定小型机载上变频器的电路构成；
(2)电路布线：分别在仿真软件上绘制部件连接图；
(3)元件质检：对上变频器制造所需用到的印制板、电路元器件及机械零件进行质检；
(5)变频通道电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的变频通道电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到变频通道电路印制板上；
(6)本振电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的本振电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到本振电路印制板上；
(7)电源控制电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的电源控制电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到电源控制电路印制板上；
(8)模块总装：根据部件连接图，完成步骤(5)～(7)所得的各电路模块之间的接线，并总装入腔体内，完成外接接头的设置；
(9)检验调试：检验总装是否合格，如果合格，配上盖板进行参数测试并调试；(10)筛选、包装入库：筛选检验、测试和调试合格的产品并包装入库。
Claims (2)
1.一种小型机载上变频器，其特征在于：它由本振电路、变频通道电路和电源控制电路三个部分组成，本振电路的输出端、电源控制电路分别与变频通道电路连接；
本振电路包括耦合器、声表滤波器、混频器a、带通滤波器a、低通滤波器a、一个或多个本振、一个或多个功分器、一个或多个放大器，外部70MHz的检测输入信号通过单双开关a与声表滤波器连接，单双开关a的另一端通过耦合器与70MHz检测信号输出线路连接，声表滤波器、放大器a、混频器a、带通滤波器a、放大器b顺次连接，放大器b的输出端与变频通道电路连接，外部100MHz的输入信号与功分器a连接，功分器a的输出端分别与放大器c、放大器d连接，放大器c与100MHz的信号输出线路连接，放大器d通过功分器b分别与本振a、本振b连接，本振b的输出端分别与混频器a、失锁指示输出电路Ⅱ连接，本振a的输出端分别与失锁指示输出电路Ⅰ、低通滤波器a连接，失锁指示输出电路Ⅰ的输出端、失锁指示输出电路Ⅱ的输出端、低通滤波器a的输出端分别与变频通道电路连接；
变频通道电路包括混频器b、带通滤波器b、放大器e、数控衰减器、低通滤波器b、检波输出电路和故障处理电路，本振电路低通滤波器a的输出信号和本振电路放大器b的输出信号分别与混频器b的输入端连接，混频器b的输出端、带通滤波器b、放大器e、数控衰减器、低通滤波器b顺次连接，低通滤波器b的输出端直接与输出线路连接，放大器e的输出端与检波输出电路的输入端连接，检波输出电路的一路输出与功率检测输出电路连接，检波输出电路的另一路输出与故障处理电路的输入端连接，故障处理电路的输入端还与失锁指示输出电路Ⅰ、失锁指示输出电路Ⅱ、电源控制电路连接，故障处理电路的输出端与模块报警输出电路连接；
电源控制电路包括高速数据处理芯片和MOS开关，外部电源通过MOS开关与高速数据处理芯片连接，高速数据处理芯片的输出端与故障处理电路连接。
2.一种小型机载上变频器的制造工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）设计电路：设计并确定小型机载上变频器的电路构成；
（2）电路布线：分别在仿真软件上绘制部件连接图；
（3）元件质检：对上变频器制造所需用到的印制板、电路元器件及机械零件进行质检；
（5）变频通道电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的变频通道电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到变频通道电路印制板上；
（6）本振电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的本振电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到本振电路印制板上；
（7）电源控制电路的电装：根据部件连接图，将各检验合格的电源控制电路电子元器件及辅助电感、电容和电阻焊接到电源控制电路印制板上；
（8）模块总装：根据部件连接图，完成步骤（5）～（7）所得的各电路模块之间的接线，并总装入腔体内，完成外接接头的设置；
（9）检验调试：检验总装是否合格，如果合格，配上盖板进行参数测试并调试；
（10）筛选、包装入库：筛选检验、测试和调试合格的产品并包装入库。
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