CN103986489B - 一种频率扩展结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种频率扩展结构，所述频率扩展结构包括混频器以及巴伦结构；其中：所述混频器包括RF输入端口、LO输入端口及两个输出端口，待处理信号输入到所述RF输入端口，本振信号输入到所述LO输入端口，两个输出端口分别输出I/Q两路信号；所述巴伦结构包括隔离输出端口、中频输出端口及两个输入端口，两个输入端口分别连接所述混频器的两个输出端口，所述隔离输出端口连接匹配负载，所述中频输出端口输出中频信号。本发明的一种频率扩展结构，可以有效的降低待处理信号的噪声，减小变频时的变频损耗，获得比较好的噪声系数，实现频率变换的功能且输出的中频信号为单边带信号，从而大大提高了信号的精确度，满足后续处理的要求。

Description

一种频率扩展结构

技术领域

本发明涉及一种电子技术，特别是涉及一种频率扩展结构。

背景技术

噪声系数是无线通信系统射频电路的关键指标之一，它决定了接收机的灵敏度，影响着模拟通信系统的信噪比和数字通信系统的误码率。无线通信的快速发展对射频电路的噪声性能要求越来越高，无线通信所使用的频段也向更高处发展，这就要求能够实现对高频段处信号处理时尽可能的降低射频电路的噪声系数。

现有的对待测电路高频段的处理，通常需要将高频信号经过变频而获得中频信号，然后再对中频信号进行处理。将高频信号经过变频而获得中频信号通常采用外接混频器的方式，外接混频器将待测高频段内的信号进行变频处理。然而由于混频器的变频损耗比较大，所使用的谐波次数比较高，会导致系统额外的噪声系数变大且有大量谐波出现。这样采用外接混频器的方式后将产生大的变频损耗以及杂散频谱干扰等问题。对于外接有混频模块的测试系统，为了提高测量精度，混频器需要具有单边带结构、较小的噪声系数、较小的输入端口驻波比。然而混频器大的变频损耗以及杂散频谱的干扰影响了传统的通过外接混频器来完成噪声系数分析仪频率扩展精确测量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种频率扩展结构，用于解决现有技术中将高频信号变频为中频信号时导致大的变频损耗以及杂散频谱干扰等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种频率扩展结构，所述频率扩展结构包括混频器以及巴伦结构；其中：所述混频器包括RF输入端口、LO输入端口及两个输出端口，待处理信号输入到所述RF输入端口，本振信号输入到所述LO输入端口，两个输出端口分别输出I/Q两路信号；所述巴伦结构包括隔离输出端口、中频输出端口及两个输入端口，两个输入端口分别连接所述混频器的两个输出端口，所述隔离输出端口连接匹配负载，所述中频输出端口输出中频信号。

优选地，所述频率扩展结构还包括低噪声放大器，所述待处理信号输入到所述低噪声放大器，所述低噪声放大器的输出端连接到所述RF输入端口。

优选地，所述本振信号由本振信号源产生，并通过波导同轴转接头输入到所述LO输入端口。

优选地，所述频率扩展结构还包括中频放大器，所述中频放大器的输入端口与所述中频输出端口连接，所述中频放大器的输出端口输出放大的中频信号。

优选地，所述混频器包括二次谐波混频器，所述本振信号频率为所述待处理信号频率的两倍。

优选地，所述巴伦结构连接的匹配负载包括50欧姆的负载。

优选地，所述待处理信号包括射频信号。

优选地，所述射频信号包括V波段信号。

优选地，所述中频信号为单边带信号，所述单边带信号为上边带信号或者下边带信号，所述混频器两个输出端口与所述巴伦结构的两个输入端口间的不同连接次序分别对应使所述输出的中频信号为所述上边带信号或所述下边带信号。

本发明提供一种包括所述的频率扩展结构的噪声系数分析仪。

本发明提供一种包括所述的频率扩展结构的信号接收机。

如上所述，本发明的一种频率扩展结构，具有以下有益效果：本发明的一种频率扩展结构，可以有效的降低待处理信号的噪声，减小变频时的变频损耗，获得比较好的噪声系数，且输出的中频信号为单边带信号，从而大大提高了信号的精确度，满足后续处理的要求。本发明实现了高频V波段噪声系数分析仪频率扩展的功能，使得在V波段进行噪声系数测量时，更加精确、方便。同样该发明也可应用于更高频段的信号噪声系数分析仪的频率扩展测试要求，实用性很高。

附图说明

图1显示为本发明的一种频率扩展结构的模块示意图。

图2显示为本发明的一种频率扩展结构的结构示意图。

图3显示为本发明的放置了频率扩展结构的机箱示意图。

元件标号说明

10频率扩展结构

11本振信号源

101低噪声放大器

102混频器

103巴伦结构

104匹配负载

105中频放大器

401射频信号输入端口

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种频率扩展结构10，所述频率扩展结构10包括一个混频器102以及一个巴伦结构103。其中：

所述混频器102包括RF输入端口、LO输入端口及两个输出端口，RF输入端口接低噪声放大器的输入端口，将待测信号灌入混频器与LO输入端口外接信号源输入的频率信号产生混频后，在两输出端口输出正交(I/Q)的中频信号。其中RF表示射频，LO表示本地振荡器。待处理信号输入到所述RF输入端口，本振信号输入到所述LO输入端口，两个输出端口分别输出I/Q两路信号。具体地，混频器102的LO输入端口用于输入本振信号，混频器102的RF输入端口用于输入射频信号，在本发明中待处理信号输入到混频器102的RF输入端口。在一个实施例中，所述混频器102为二次谐波混频器，所述本振信号频率为所述待处理信号频率的两倍。所述待处理信号包括待测试信号或被测信号，所述被测信号包括射频信号。在一个实施例中，所述射频信号为V波段信号，V波段信号是指从频率为50GHz到频率为75GHz的高频信号。所述I/Q两路信号是指为提高频带利用率而设计的相位正交的两路信号，这两路信号的相位相差90度。所述本振信号由信号源产生，并通过波导同轴转接头输入到所述LO输入端口。在一个实施例中，所述本振信号由本振信号源11产生，所述本振信号源11产生的本振信号通过波导同轴转接头输入到所述混频器102的LO输入端口。在一个实施例中，所述产生本振信号的信号源可以属于本发明的频率扩展结构10的一部分。在另一个实施例中，所述产生本振信号的信号源可以不属于本发明的频率扩展结构10的部分，可以作为本发明的频率扩展结构10的外接的部件。

所述巴伦结构103包括隔离输出端口、中频输出端口及两个输入端口，两个输入端口分别连接所述混频器102的两个输出端口，所述隔离输出端口连接匹配负载104，所述中频输出端口输出中频信号。具体地，所述两个输入端口分别连接混频器102的两个输出端口，即接收所述混频器102输出的I/Q两路信号。在一个实施例中，所述隔离输出端口连接的匹配负载104为50欧姆的负载。采用巴伦结构103可以使输出的中频信号为单边带信号。采用单边带通信技术可以提高信息搭载的效率。在一个实施例中，单边带信号可以为上边带信号。在另一个实施例中，单边带信号为下边带信号。输出的中频信号边带的选择可根据巴伦结构103与混频器102的I/O输出端口的连接次序进行选择。频率扩展结构10经混频器102输出地两路I/Q信号进入巴伦结构103进行合成后输出一路单边带信号，并可通过巴伦结构103输入端口的接法可达到选择输出信号为上边带信号或下边带信号。即所述混频器102两个输出端口与所述巴伦结构103的两个输入端口间的不同连接次序分别对应使所述输出的中频信号为所述上边带信号或下边带信号。假定当混频器102输出端口A连接巴伦结构103的输入端口A，混频器13输出端口B连接巴伦结构103的输入端口B时，输出的中频信号为上边带信号。则改变所述混频器102两个输出端与所述巴伦结构103的两个输入端的连接次序，当连接改变为：混频器102输出端口A连接巴伦结构103的输入端口B，混频器102输出端口B连接巴伦结构14的输入端口A时，输出的中频信号为下边带信号。即可以根据输出的中频信号的需要，很方便的通过改变所述混频器102两个输出端与所述巴伦结构103的两个输入端的连接次序，将输出的中频信号改变为上边带信号或下边带信号。所述中频信号是指高频信号经过变频而获得的一种信号，为使放大器能够稳定的工作和减小干扰，一般接收机都要将高频信号变为中频信号。

在另一个实施例中，所述巴伦结构103为3DB电桥。3db电桥也叫同频合路器，它可以有两个输入端口和两个输出端口，3DB电桥的输出端口也可随意定，两进一出，一进两出，两进两出，其实都可以，多的一个口接上足够功率的负载就行了。3DB电桥能够沿传输线路某一确定方向上对传输功率连续取样，能将一个输入信号分为两个互为等幅且具有90°相位差的信号，或者相反，将两个互为等幅且具有90°相位差的信号合成一个信号。

在一个实施例中，所述频率扩展结构10还包括一个低噪声放大器101，所述待处理信号输入到所述低噪声放大器101，所述待处理信号即输入信号包括射频输入信号。所述低噪声放大器101的输出端连接到所述RF输入端口。通过接入低噪声放大器101，可以降低待处理信号的噪声，提高待处理信号的精度。所述的频率扩展结构10输入信号首先经过低噪声放大器101进入后续模块结构，这样整个结构的噪声系数就保持在较低的水平，经低噪声放大器101放大后的射频输入信号可以弥补混频器102的变频损耗，是输入信号经过低噪声放大器101和混频器102后输出信号增益保持在可接受的水平。

在一个实施例中，所述频率扩展结构还包括一个中频放大器105，所述中频放大器105的输入端口与所述中频输出端口连接，所述中频放大器105的输出端口输出放大的中频信号。通过接入中频放大器105，可以放大输出的中频信号，更好的满足后续处理的要求。

一个实施例中，本发明的频率扩展结构的具体结构如图2所示。所述混频器包括RF输入端口、LO输入端口及两个输出端口，其中RF表示射频，LO表示本地振荡器。RF输入端口接低噪声放大器的输入端口，将待测信号灌入混频器与LO输入端口外接信号源输入的频率信号产生混频后，在两输出端口输出正交(I/Q)的中频信号。待处理信号或输入信号从输入端输入到所述RF输入端口。本振信号通过信号源产生，并通过波导同轴转接头转换后输入到所述LO输入端口。两个输出端口分别输出I/Q两路信号，输出的I/Q两路信号输入到巴伦结构的两个输入端。所述巴伦结构包括隔离输出端口、中频输出端口及两个输入端口，两个输入端口分别连接所述混频器的两个输出端口，所述隔离输出端口连接50欧姆的匹配负载，所述中频输出端口输出中频信号。中频输出端口将输出的中频信号为单边带信号，所述单边带信号可以是上边带信号，也可以是下边带信号，可以通过变换所述混频器的两个输出端口与所述巴伦结构的两个输入端口的连接关系来改变输出的单边带信号(从上边带信号变成下边带信号或者从下边带信号改变成上边带信号)。输出的中频信号输入到中频放大器中处理。中频信号通过中频放大器放大后输出放大的中频信号。

本发明的频率扩展结构10使用时，将待处理信号输入到频率扩展结构，调节好本振信号的频率，即可从频率扩展结构输出中频信号，并且该中频信号为单边带信号，可以根据需要改变频率扩展结构中混频器输出与巴伦结构输入的连接次序，得到上边带信号或下边带信号。

本发明的频率扩展结构10可以作为噪声系数分析仪的部件使用。采用本发明的频率扩展结构作为部件的噪声系数分析仪能够对V波段或者更高频段进行噪声系数测量，并且测量更加精确，方便。在一个实施例中，所述频率扩展结构10可作为噪声系数分析仪的输入端结构，即输入噪声系数分析仪的待处理信号经过所述频率扩展结构10后输出到噪声系数分析仪中。这样可以实现对待测电路高频段噪声系数的测试，通过频率扩展结构10将待测频段内的信号下边频到噪声系数分析仪内部接收机的频率范围内。本发明设计的这种V波段噪声系数分析仪频率扩展结构可以很好的减小传统测试方案的测量误差，达到较高精度测量高频段处信号噪声系数的功用。

同时本发明的频率扩展结构10也可以作为V波段或者更高频段的信号接收机的部件使用。在一个实施例中，所述信号接收机把频率扩展结构10的输入端作为信号接收输入端，把频率扩展结构10的输出端作为信号接收机的输出端。由于本发明的频率扩展结构输出的中频信号是单边带信号，可以更好的提高信息搭载的效率。

用户可以很方便的将本发明的一种频率扩展结构放置到一个大小尺寸适中的机箱内，在机箱内放置有直流电源板，机箱前(后)面板的直流供电端口接入。因此，用户可以很方便的使用该频率扩展结构。在一个实施例中，所述机箱的一侧示意图如图3所示。图中标示了机箱的外接端口401为射频信号输入端口。其他端口包括直流供电端口、混频器本振信号输入端口、中频输出端口、直流控制开关，都可以设置在401所在箱体表面的相对箱体表面。具体地，所述射频信号输入端口401连接到混频器102的RF输入端口，或者射频信号输入端口401通过低噪声放大器101连接到混频器102的RF输入端口。混频器本振信号输入端口连接到混频器102的LO端口。巴伦结构103的中频输入端口连接到中频输出端口，或者巴伦结构103的中频输入端口通过中频放大器105连接到中频输出端口。这样所需的器件均放置与机箱内，操作简单，使用方便。

综上所述，本发明的一种频率扩展结构，可以有效的降低待处理信号的噪声，减小变频时的变频损耗，获得比较好的噪声系数，且输出的中频信号为单边带信号，从而大大提高了信号的精确度，满足后续处理的要求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种频率扩展结构，其特征在于，所述频率扩展结构包括混频器以及巴伦结构；其中：

所述混频器包括RF输入端口、LO输入端口及两个输出端口，待处理信号输入到所述RF输入端口，本振信号输入到所述LO输入端口，两个输出端口分别输出I/Q两路信号；

所述巴伦结构包括隔离输出端口、中频输出端口及两个输入端口，两个输入端口分别连接所述混频器的两个输出端口，所述隔离输出端口连接匹配负载，所述中频输出端口输出中频信号。

2.根据权利要求1所述的频率扩展结构，其特征在于：所述频率扩展结构还包括低噪声放大器，所述待处理信号输入到所述低噪声放大器，所述低噪声放大器的输出端连接到所述RF输入端口。

3.根据权利要求1所述的频率扩展结构，其特征在于：所述本振信号由本振信号源产生，并通过波导同轴转接头输入到所述LO输入端口。

4.根据权利要求1所述的频率扩展结构，其特征在于：所述频率扩展结构还包括中频放大器，所述中频放大器的输入端口与所述中频输出端口连接，所述中频放大器的输出端口输出放大的中频信号。

5.根据权利要求1所述的频率扩展结构，其特征在于：所述混频器包括二次谐波混频器，所述本振信号频率为所述待处理信号频率的两倍。

6.根据权利要求1所述的频率扩展结构，其特征在于：所述巴伦结构连接的匹配负载包括50欧姆的负载。

7.根据权利要求1所述的频率扩展结构，其特征在于：所述待处理信号包括射频信号。

8.根据权利要求1所述的频率扩展结构，其特征在于：所述中频信号为单边带信号，所述单边带信号为上边带信号或者下边带信号，所述混频器两个输出端口与所述巴伦结构的两个输入端口间的不同连接次序分别对应使所述输出的中频信号为所述上边带信号或所述下边带信号。

9.一种噪声系数分析仪，其特征在于：所述噪声系数分析仪包括权利要求1到8中任意一项权利要求所述的频率扩展结构。

10.一种信号接收机，其特征在于：所述信号接收机包括权利要求1到8中任意一项权利要求所述的频率扩展结构。