CN103391047A - 带宽1.2GHz的L波段下变频器及下变频实现方法 - Google Patents
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Abstract
带宽1.2GHz的L波段下变频器，包括接收端和输出端，及连接在接收端和输出端之间的射频信号接收通路，其特征在于，所述射频信号接收通路包括依次串联的射频选通放大器、第一混频器、滤波器、第二混频器和可变增益放大器；还包括与第一混频器连接的第一本地振荡器、与第二混频器连接的第二本地振荡器；所述第一本地振荡器和第二本地振荡器的输出频率可以选择调节，所述射频选通放大器用于对输入的射频信号进行分通道选通放大。采用本发明所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器及下变频实现方法，采用二次变频技术方案，所覆盖频率包含了卫星通信中常用的L波段的整个频率范围，使得解调器能较好的与多种卫星接收前端设备的连接使用。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信领域，涉及一种带宽1.2GHz的L波段下变频器及下变频实现方法。
背景技术
在卫星通信中，卫星地面接收系统中的地面天线接收到的卫星下行微波信号经过远距离传输变得非常微弱，需要卫星下变频器对接收到的卫星下行频率信号进行放大并变频，然后送给地面接收系统中的解调器进行信号的解调处理。L波段为950-2150兆赫频率段,
目前，大多数L波段的卫星下变频器均只能覆盖950MHz～2150MHz内几百兆的带宽，导致解调器与多种卫星接收前端设备连接不便、系统兼容性差、成本增加。
发明内容
为克服现有技术中下变频器带宽范围窄，只能对单一调制信号进行处理的技术缺陷，本发明公开一种带宽1.2GHz的L波段下变频器及下变频实现方法。
带宽1.2GHz的L波段下变频器，包括接收端和输出端，及连接在接收端和输出端之间的射频信号接收通路，其特征在于，所述射频信号接收通路包括依次串联的射频选通放大器、第一混频器、滤波器、第二混频器和可变增益放大器；还包括与第一混频器连接的第一本地振荡器、与第二混频器连接的第二本地振荡器；
所述第一本地振荡器和第二本地振荡器的输出频率可以选择调节，所述射频选通放大器用于对输入的射频信号进行分通道选通放大。
优选的，所述射频选通放大器包括三个通带起止频率连续衔接的输出通道及一个输入信号放大器，每个输出通道带宽400兆赫，每个输出通道的输出端与所述输入信号放大器的输入端连接。
优选的，还包括检波电路，所述检波电路对输出端的输出信号进行采样并将采样结果反馈到可变增益放大器的控制端。
优选的，所述第一本地振荡器和/或第二本地振荡器为分数锁相环式频率合成振荡器。
优选的，所述第一本地振荡器的输出频率设定使第一混频器的输出信号频率不高于950MHz且不低于400MHz。
进一步的，所述第一本地振荡器的输出频率设定使第一混频器的输出信号频率为600-800MHz。
优选的，所述滤波器为宽带滤波器。
优选的，所述第一本地振荡器和第二本地振荡器位于中央，其余模块分布于第一本地振荡器和第二本地振荡器周边。
带宽1.2GHz的L波段下变频实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.对输入信号进行分通道选通放大。
步骤2.对选通信号与第一本振频率进行第一次混频得到第一混频信号；
步骤3.对第一混频信号进行滤波，滤波后的信号与第二本振频率进行第二次混频得到第二混频信号；
步骤4.第二混频信号放大后进行分段输出。
优选的，所述步骤2中第一混频信号频率为600-800MHz。
采用本发明所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器及下变频实现方法，采用二次变频技术方案，先将接收到的卫星信号变频到第一中频，经过中放后再将该第一中频通过第二次变频变换到第二中频，经过中放后再解调得到原始信号，所覆盖频率包含了卫星通信中常用的L波段的整个频率范围，使得解调器能较好的与多种卫星接收前端设备的连接使用，使得系统有很强的兼容性，降低成本 。
附图说明
图1示出本发明所述带宽1.2GHz的L波段下变频器一种具体实施方式示意图。
图2示出本发明所述带宽1.2GHz的L波段下变频器一种具体布局方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
带宽1.2GHz的L波段下变频器，包括接收端和输出端，及连接在接收端和输出端之间的射频信号接收通路，所述射频信号接收通路包括依次串联的射频选通放大器、第一混频器、滤波器、第二混频器和可变增益放大器；还包括与第一混频器连接的第一本地振荡器、与第二混频器连接的第二本地振荡器；
所述第一本地振荡器和第二本地振荡器的输出频率可以选择调节，所述射频选通放大器用于对输入的射频信号进行分通道选通放大。
下变频器将卫星信号的射频段频率通过下变频方式将信号频率下降到地面设备能处理的频率，下变频的基本原理是利用混频器对信号进行变频。本发明中，对调制信号的上变频采用两级混频方式实现，增加变频级数有利于提高抗干扰能力。
地面接收天线接收到频带为950-2150兆赫的卫星射频信号，收集到接收端，接收端通过射频选通放大器将射频信号进行分通道选通放大，再输入第一混频器，第一混频器将输入信号与第一本地振荡器的本振信号进行混频，得到第一混频信号，第一混频信号经过滤波器滤除掉其中夹带的杂波信号后输入到第二混频器，第二混频器将输入信号与第二本地振荡器的本振信号进行混频后，得到地面接收端可以处理的频带，例如70-140兆赫频带内的信号，通过可变增益放大器将信号增益放大到输出端，进行可变增益放大，使信号输出保持恒定，减少外来信号的干扰。
第一本地振荡器和第二本地振荡器的本振频率可以调节，通过调节本振频率，适应不同频率的卫星信号及不同的下变频处理方式。射频选通放大器由多个并行的信号通道组成，对输入信号进行分段输出放大，所谓分段是指按照输入信号的频率分为若干个衔接的频率段。
以950MHz到2150MHz的1.2G带宽为例，射频选通放大器可以设置950-1350MHz、1350-1750MHz、1750-2150MHz三个带宽均为400MHz的滤波器，每个滤波器输出端均与一个输入信号放大器的输入端连接，输入信号放大器的信号放大带宽覆盖L频段950-2150兆赫的带宽，将带宽三等分设置一方面便于滤波器设计，滤波效果好，同时有利于在后续的两次混频过程中消除杂波。
为使地面解调设备对信号正确解调，需要L波段下变频器的输出信号功率恒定，可变增益放大器通过对输入信号增益的调节，使信号输出保持恒定，减少外来信号的干扰。可变增益放大器可以通过外部信号控制调节，优选的，本发明还包括一个检波电路，所述检波电路对输出端的输出信号进行采样并将采样结果反馈到可变增益放大器的控制端。检波电路对信号强度进行检测，转换成直流电压，可以是一个信号采样放大器。基于直流电压的电压值高低判断信号强度，调节可变增益放大器的增益。
第一和第二本地振荡器可以采用分数锁相环式频率合成方式（PLL-phase Locked Loop），使本地振荡器的振荡频率和幅度精度高,稳定性好并可实现较小的频率步进。
第一混频器和第二混频器的作用是将调制信号进行二次混频，其中第一本地振荡器产生的载波信号与接收到的射频L波段信号进行第一次混频形成第一混频信号。本发明中，将第一混频信号优选的设置为小于950MHz，将第一混频信号频率设置在输出带宽950-2150MHz 的范围之外，这样能够较好的保证输出频段950MHz ～ 2150MHz的性能.
考虑到系统参数的漂移，保证一定的工程裕量，优选的将第一混频信号的频率设置在低于800兆赫的频段 ，同时，对于前述的每个带宽400兆赫的射频选通放大器，为更好的消除杂波，第一混频信号的频率应该高于400兆赫，出于同样的工程裕量考虑，第一混频信号的设计下限频率优选高于600兆赫。
例如可以设置第一混频信号频率为760MHz,即不会引起信号通道内的干扰，又降低了第一本地振荡器的设计难度。例如对950 MHz的调制信号，将第一本地振荡器的频率设置为950+760=1710 MHz。
本发明所述带宽1.2GHz的L波段下变频器，在布局时，优选的将所述第一本地振荡器和第二本地振荡器布置在PCB板中央位置，其余模块分布于第一本地振荡器和第二本地振荡器周边。第一本地振荡器和第二本地振荡器属于本发明的核心模块，与各个模块均有多路信号交互，因此将其优选布置在中间位置，方便信号走线。如图2所示，给出本发明所述带宽1.2GHz 的L波段下变频器的一种各个模块在电路板上的布局方式，第一本地振荡器和第二本地振荡器位于中央，左侧为用于系统供电的电源模块、可变增益放大器和检波电路，右侧为宽带滤波器和第二混频器，上方和下方布置有放大器，射频选通放大器和第一混频器等电路。
对应上述装置，本发明公开了一种带宽1.2GHz的L波段下变频实现方法，包括如下步骤：
步骤1.对输入信号进行分通道选通放大。
步骤2.对选通信号与第一本振频率进行第一次混频得到第一混频信号；
步骤3.对第一混频信号进行滤波，滤波后的信号与第二本振频率进行第二次混频得到第二混频信号；
步骤4.第二混频信号放大后进行分段输出。。
优选的，所述步骤2中第一混频信号频率为600-800MHz。
采用本发明所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器及下变频实现方法，采用二次变频技术方案，先将接收到的卫星信号变频到第一中频，经过中放后再将该第一中频通过第二次变频变换到第二中频，经过中放后再解调得到原始信号，所覆盖频率包含了卫星通信中常用的L波段的整个频率范围，采用二次变频方案，通过再次变频，将上述中频统统转换为多通道解调器所需的70MHz或者140MHz中频，使得解调器能较好的与多种卫星接收前端设备的连接使用，使得系统有很强的兼容性，降低成本。
本发明中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.带宽2GHz的L波段下变频器，包括接收端和输出端，及连接在接收端和输出端之间的射频信号接收通路，其特征在于，所述射频信号接收通路包括依次串联的射频选通放大器、第一混频器、滤波器、第二混频器和可变增益放大器；还包括与第一混频器连接的第一本地振荡器、与第二混频器连接的第二本地振荡器；
所述第一本地振荡器和第二本地振荡器的输出频率可以选择调节，所述射频选通放大器用于对输入的射频信号进行分通道选通放大。
2. 如权利要求1所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器，其特征在于，所述射频选通放大器包括三个通带起止频率连续衔接的输出通道及一个输入信号放大器，每个输出通道带宽400兆赫，每个输出通道的输出端与所述输入信号放大器的输入端连接。
3. 如权利要求1所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器，其特征在于，还包括检波电路，所述检波电路对输出端的输出信号进行采样并将采样结果反馈到可变增益放大器的控制端。
4. 如权利要求1所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器，其特征在于，所述第一本地振荡器和/或第二本地振荡器为分数锁相环式频率合成振荡器。
5. 如权利要求2所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器，其特征在于，所述第一本地振荡器的输出频率设定使第一混频器的输出信号频率不高于950MHz且不低于400MHz。
6. 如权利要求5所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器，其特征在于，所述第一本地振荡器的输出频率设定使第一混频器的输出信号频率为600-800MHz。
7. 如权利要求1所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器，其特征在于，所述滤波器为宽带滤波器。
8. 如权利要求1所述的带宽1.2GHz的L波段下变频器，其特征在于，所述第一本地振荡器和第二本地振荡器位于中央，其余模块分布于第一本地振荡器和第二本地振荡器周边。
9. 带宽1.2GHz的L波段下变频实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.对输入信号进行分通道选通放大。
步骤2.对选通信号与第一本振频率进行第一次混频得到第一混频信号；
步骤3.对第一混频信号进行滤波，滤波后的信号与第二本振频率进行第二次混频得到第二混频信号；
步骤4.第二混频信号放大后进行分段输出。
10. 如权利要求9所述的带宽1.2GHz的L波段下变频实现方法，其特征在于，所述步骤2中第一混频信号频率为600-800MHz。
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