CN103067080A - 毫米波信号的多通道传输系统 - Google Patents

Abstract

一种毫米波信号的多通道传输系统，包括发射模块、接收模块、本振模块、发射开关模块、接收开关模块；发射模块用于与发射天线的发射端连接；发射模块用于将发射信号通过发射天线发送出去；接收模块用于与接收天线的接收端连接；接收模块用于接收发射模块发送的发射信号并将发射信号转换成中频信号；本振模块与发射模块和接收模块连接，本振模块用于向发射模块和接收模块提供本振信号；发射开关模块与发射模块连接，发射开关模块用于控制发射模块发射信号的发射通道数量；接收开关模块与接收模块连接，接收开关模块用于控制接收模块接收信号的接收通道数量。从而能够精确的控制信号发射数量和信号的接收数量，进而保证信号的传输精确度。

Description

毫米波信号的多通道传输系统

技术领域

本发明涉及信号传输技术，特别是涉及一种毫米波信号的多通道传输系统。

背景技术

毫米波（millimeter wave）：波长为1～10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。

毫米波与较低频段的微波相比，具有可利用的频谱范围宽、信息容量大、易实现窄波束和高增益的天线因而分辨率高、抗干扰性好、穿透等离子体的能力强、多普勒频移大、测速灵敏度高等优点。其缺点是大气中传播衰减严重、器件加工精度要求高。

与光波相比，它们利用大气窗口（毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率）传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。

因而毫米波在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。在远程导弹或航天器重返大气层时，需采用能顺利穿透等离子体的毫米波实现通信和制导。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。

然而在应用毫米波的过程中，特别在使用毫米波进行扫描时，只能同时发射多路毫米波和接收单一的毫米波，使得扫描中的信号传输十分不利，导致扫描结果不准确。

发明内容

基于此，有必要提供一种信号传输精确的毫米波信号的多通道传输系统。

一种毫米波信号的多通道传输系统，包括发射模块、接收模块、本振模块、发射开关模块、接收开关模块；

所述发射模块用于与发射天线的发射端连接；所述发射模块用于将发射信号通过发射天线发送出去；

所述接收模块用于与接收天线的接收端连接；所述接收模块用于接收所述发射模块发送的发射信号并将所述发射信号转换成中频信号；

所述本振模块与所述发射模块和所述接收模块连接，所述本振模块用于向所述发射模块和所述接收模块提供本振信号；

所述发射开关模块与所述发射模块连接，所述发射开关模块用于控制所述发射模块发射信号的发射通道数量；

所述接收开关模块与所述接收模块连接，所述接收开关模块用于控制所述接收模块接收信号的接收通道数量。

在其中一个实施例中，还包括与所述发射模块连接的发射中频模块，所述发射中频模块用于将低频信号转换成输入到所述发射模块的中频信号；所述本振模块还用于为所述发射中频模块提供参考信号。

在其中一个实施例中，所述发射开关模块包括发射中频开关模块和发射本振开关模块，所述发射中频开关模块分别与所述发射中频模块、所述发射模块连接，所述发射中频开关模块用于将所述发射中频模块输出的中频信号通过开关逻辑发送给所述发射模块；

所述发射本振开关模块与所述本振模块连接，所述发射本振开关模块用于将所述本振模块输出的本振信号通过开关逻辑发送给所述发射模块。

在其中一个实施例中，还包括与所述接收模块连接的接收中频模块，所述接收中频模块用于将接收模块输出的中频信号转换为低频信号输出给上位机；所述本振模块还用于为所述接收中频模块提供参考信号。

在其中一个实施例中，所述接收开关模块包括接收中频功分模块和接收中频开关模块；所述接收中频开关模块分别与所述接收模块、所述接收中频功分模块连接，所述接收中频功分模块还与所述接收中频模块连接；

所述接收中频开关模块通过开关逻辑控制所述接收模块的接收通道数量，所述接收中频功分模块用于将所述接收中频开关模块输出的多路中频信号合为一路传输给所述接收中频模块。

在其中一个实施例中，还包括接收本振功分模块和接收本振开关模块，所述接收本振功分模块分别与所述本振模块、所述接收本振开关模块连接，所述接收本振开关模块还与所述接收模块连接，

所述接收本振功分模块用于将所述本振模块输出本振信号分为多路本振信号输出给所述接收本振开关模块，所述接收本振开关模块通过开关逻辑将多路本振信号输出给所述接收模块。

在其中一个实施例中，所述开关逻辑采用HMC系列的逻辑器件。

在其中一个实施例中，所述发射模块用于将1GHz-3GHz的中频信号上变频为30GHz-50GHz的信号后传输给所述发射天线所述接收模块将通过接收天线接收到的30GHz-50GHz的信号下变频为1GHz-3GHz的中频信号。

在其中一个实施例中，所述本振模块用于向所述发射模块和所述接收模块提供7-9GHz的本振信号。

在其中一个实施例中，所述发射模块包括16路发射通道，所述接收模块包括16路接收通道。

上述毫米波信号的多通道传输系统通过发射开关模块控制发射模块发射信号的发射通道数量及通过接收开关模块控制接收模块接收信号的接收通道数量。从而能够精确的控制信号发射数量和信号的接收数量，进而保证信号的传输精确度。

附图说明

图1为毫米波信号的多通道传输系统的模块图；

图2为天线的接口示意图；

图3发射模块的结构示意图；

图4接收模块的结构示意图；

图5本振模块的结构示意图；

图6发射中频模块的结构示意图；

图7发射中频开关模块结构示意图；

图8发射本振开关模块的结构示意图；

图9接收中频模块的结构示意图；

图10接收中频功分模块和接收中频开关模块的结构示意图；

图11接收本振功分模块和接收本振开关模块的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为毫米波信号的多通道传输系统的模块图。

一种毫米波信号的多通道传输系统，包括发射模块101、接收模块201、本振模块301、发射开关模块103、接收开关模块203。

请结合图2。天线包括发射天线和接收天线。

发射天线通过端口40与发射模块101连接，再通过端口42将发射模块101的发射信号传输给发射天线内的发射芯片。

接收天线通过端口50与接收模块201连接，再通过端口52将接收模块201的接收信号传输到接收天线内进行数据处理。

其中，发射天线包括16个端口40与发射模块101连接。接收模块包括16个端口50与接收模块201连接。

发射模块101用于与发射天线连接，并将发射信号通过发射天线发送出去。请结合图3。发射模块101包括二倍频器、带通滤波器、放大器、二次谐波混频器。发射模块101输入的本振信号依次经过二倍频器、带通滤波器、放大器后传输到二次谐波混频器，同时中频信号输入到二次谐波混频器。二次谐波混频器将接收的信号处理后，依次经过带通滤波器和放大器处理后，发射模块101输出发射信号。其中，二次谐波混频器输出的信号要经过二次放大，即在带通滤波器之后，信号要经过两级放大器放大。

接收模块201用于与接收天线连接，通过所述接收天线接收发射模块101发送的发射信号并将发射信号转换成中频信号。

请结合图4。接收模块201包括二倍频器、带通滤波器、二次谐波混频器及放大器。发射信号通过天线发送到接收模块201后，先经过两级放大器放大，再经过带通滤波器传输给二次谐波混频器。同时，本振信号经由二倍频器和带通滤波器处理后传输到二次谐波混频器。二次谐波混频器将接收后信号进行处理后输出中频信号。

本振模块301与发射模块101和接收模块201连接，本振模块301用于向发射模块101和接收模块201提供本振信号。

请结合图5。本振模块301包括二功分器、放大器、低通滤波器及锁相源。锁相源为本振模块301信号发生模块。锁相源的一输出端与二功分器连接，二功分器输出发射模块101和接收模块201所需的本振信号。

锁相源的另一输出端依次连接低通滤波器、放大器和二功分器后，输出发射中频模块105和接收中频模块205所需的参考信号。

发射开关模块103与发射模块101连接，用于控制发射模块101发射信号的发射通道数量。

接收开关模块203与接收模块201连接，用于控制接收模块201接收信号的接收通道数量。

毫米波信号的多通道传输系统还包括与发射模块101连接的发射中频模块105。发射中频模块105用于将低频信号转换成输入到发射模块101的中频信号。本振模块301用于为发射中频模块105提供参考信号。

发射开关模块103包括发射中频开关模块107和发射本振开关模块109，发射中频开关模块107分别与发射中频模块105、发射模块101连接，发射中频开关模块107用于将发射中频模块105输出的中频信号通过开关逻辑发送给发射模块101。

请结合图6。发射中频模块105包括低通滤波器、放大器、锁相源、带通滤波器及混频器。系统输入的低频信号经由低通滤波器和放大器后传输给混频器。本振模块301输出的参考信号经由锁相源、带通滤波器及放大器后传输给混频器。混频器对接收的信号进行处理后输出给带通滤波器，然后由放大器进行放大，在输出给带通滤波器从而输出中频信号。

请结合图7。发射中频开关模块107包括功放线性连接器和高速逻辑开关。功放线性连接器用于将两个高速逻辑开关连接，从而使得整体具有16个开关，因而能够通过对开关进行逻辑控制将发射中频模块105输出的中频信号传输给任意一只逻辑开关，而实现单路发射的要求。优选地，功放线性连接器选用HMC349MS系列的，高速逻辑开关选用HMC253QS系列的。

发射本振开关模块109与本振模块301连接，发射本振开关模块109用于将本振模块301输出的本振信号通过开关逻辑发送给发射模块101。

请结合图8。发射本振开关模块109原理类似发射中频开关模块105。发射本振开关模块109包括功放线性连接器和高速逻辑开关。功放线性连接器用于将两个高速逻辑开关连接，从而使得整体具有16个开关，因而能够通过对开关进行逻辑控制将本振模块301输出的本振信号传输给任意一只逻辑开关，而实现单路发射的要求。优选地，功放线性连接器选用HMC270MS系列的，高速逻辑开关选用HMC321LP系列的。

毫米波信号的多通道传输系统还包括与接收模块201连接的接收中频模块205，接收中频模块205用于将接收模块201输出的中频信号转换为低频信号输出给上位机。本振模块301用于为接收中频模块205提供参考信号。

请结合图9。接收中频模块205包括锁相源、带通滤波器、放大器、混频器及低通滤波器。本振模块301输出的参考信号经由锁相源、带通滤波器及放大器后传输给混频器。混频器同时接收经由低通滤波器和放大器处理后的中频信号。混频器将接收的信号进行处理后，输出到低通滤波器，再经由两级放大器处理后输出低频信号到上位机。

接收开关模块203包括接收中频功分模块209和接收中频开关模块207；接收中频开关模块207与接收模块201和接收中频功分模块209连接，接收中频功分模块209还与接收中频模块205连接。

接收中频开关模块207通过开关逻辑控制接收模块201的接收通道数量，接收中频功分模块209用于将接收中频开关模块207输出的多路中频信号合为一路传输给接收中频模块205。

请结合图10。接收中频开关模块207和接收中频功分模块209包括功分器和高速逻辑开关。其中，高速逻辑开关具有16个输入端口和16个输出端口，高速逻辑开关的16个输出端口与功分器连接。高速逻辑开关的16个输入端口输入中频信号。高速逻辑开关通过对开关的逻辑控制，控制逻辑开关的接通数量，进而控制接收中频开关模块207的接收通道数量，实现多路接收的目的。优选地，高速逻辑开关选用16*HMC349MS。

毫米波信号的多通道传输系统还包括接收本振功分模块303和接收本振开关模块305，接收本振功分模块303与本振模块301和接收本振开关模块305连接，接收本振开关模块303还与接收模块201连接。

接收本振功分模块303用于将本振模块301输出本振信号分为多路本振信号输出给接收本振开关模块305，接收本振开关模块305通过开关逻辑将多路本振信号输出给接收模块201。

请结合图11。接收本振开关模块305和接收本振功分模块303包括功分器和高速逻辑开关。其中，高速逻辑开关具有16个输入端口和16个输出端口。功分器的输入端输入本振信号。高速逻辑开关的16个输入端口与功分器连接。功分器用于将输入的本振信号分为16路后输出给高速逻辑开关。高速逻辑开关通过对开关的逻辑控制，控制逻辑开关的接通数量，进而控制接收本振开关模块305的接收通道数量，实现多路接收的目的。优选地，高速逻辑开关选用16*HMC270MS。

基于上述所有实施例，开关逻辑采用HMV系列的逻辑器件。

发射模块101用于将1GHz-3GHz的中频信号上变频为35GHz的信号后传输给发射天线。

接收模块201将通过接收天线接收到的35GHz的信号下变频为1GHz-3GHz的中频信号。

本振模块301用于向发射模块101和接收模块201提供7-9GHz的本振信号。

发射模块101包括16路发射通道，接收模块201包括16路接收通道。

基于上述所有实施例，低频信号一般为100MHz-200MHz。优选为，接收中频模块205输出的低频信号为150MHz。参考信号一般为90MHz-120MHz，优选为100MHz。中频信号一般为1GHz-3GHz，优选为1.8GHz。

上述毫米波信号的多通道传输系统通过发射开关模块103控制发射模块101发射信号的发射通道数量及通过接收开关模块203控制接收模块201接收信号的接收通道数量。从而能够精确的控制信号发射数量和信号的接收数量，进而保证信号的传输精确度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，包括发射模块、接收模块、本振模块、发射开关模块、接收开关模块；

所述发射模块用于与发射天线的发射端连接；所述发射模块用于将发射信号通过发射天线发送出去；

所述接收模块用于与接收天线的接收端连接；所述接收模块用于接收所述发射模块发送的发射信号并将所述发射信号转换成中频信号；

所述本振模块与所述发射模块和所述接收模块连接，所述本振模块用于向所述发射模块和所述接收模块提供本振信号；

所述发射开关模块与所述发射模块连接，所述发射开关模块用于控制所述发射模块发射信号的发射通道数量；

所述接收开关模块与所述接收模块连接，所述接收开关模块用于控制所述接收模块接收信号的接收通道数量。

2.根据权利要求1所述的毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，还包括与所述发射模块连接的发射中频模块，所述发射中频模块用于将低频信号转换成输入到所述发射模块的中频信号；所述本振模块还用于为所述发射中频模块提供参考信号。

3.根据权利要求2所述的毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，所述发射开关模块包括发射中频开关模块和发射本振开关模块，所述发射中频开关模块分别与所述发射中频模块、所述发射模块连接，所述发射中频开关模块用于将所述发射中频模块输出的中频信号通过开关逻辑发送给所述发射模块；

所述发射本振开关模块与所述本振模块连接，所述发射本振开关模块用于将所述本振模块输出的本振信号通过开关逻辑发送给所述发射模块。

4.根据权利要求1所述的毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，还包括与所述接收模块连接的接收中频模块，所述接收中频模块用于将接收模块输出的中频信号转换为低频信号输出给上位机；所述本振模块还用于为所述接收中频模块提供参考信号。

5.根据权利要求4所述的毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，所述接收开关模块包括接收中频功分模块和接收中频开关模块；所述接收中频开关模块分别与所述接收模块、所述接收中频功分模块连接，所述接收中频功分模块还与所述接收中频模块连接；

所述接收中频开关模块通过开关逻辑控制所述接收模块的接收通道数量，所述接收中频功分模块用于将所述接收中频开关模块输出的多路中频信号合为一路传输给所述接收中频模块。

6.根据权利要求1所述的毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，还包括接收本振功分模块和接收本振开关模块，所述接收本振功分模块分别与所述本振模块、所述接收本振开关模块连接，所述接收本振开关模块还与所述接收模块连接，

所述接收本振功分模块用于将所述本振模块输出本振信号分为多路本振信号输出给所述接收本振开关模块，所述接收本振开关模块通过开关逻辑将多路本振信号输出给所述接收模块。

7.根据权利要求3、5或6所述的毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，所述开关逻辑采用HMC系列的逻辑器件。

8.根据权利要求1所述的毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，所述发射模块用于将1GHz-3GHz的中频信号上变频为30GHz-50GHz的信号后传输给所述发射天线所述接收模块将通过接收天线接收到的30GHz-50GHz的信号下变频为1GHz-3GHz的中频信号。

9.根据权利要求1所述的多通道毫米波信号传输系统，其特征在于，所述本振模块用于向所述发射模块和所述接收模块提供7-9GHz的本振信号。

10.根据权利要求1所述的毫米波信号的多通道传输系统，其特征在于，所述发射模块包括16路发射通道，所述接收模块包括16路接收通道。

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