CN105227138B - 一种射频电路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种射频电路系统，该系统包括：声表面波加速传感器、第一振荡电路、第二振荡电路和混频电路；其中，声表面波加速传感器上表面设置有第一声表面波器件和第二声表面波器件，第一振荡电路和第一声表面波器件串联形成第一振荡回路,第二振荡电路和第二声表面波器件串联形成第二振荡回路；混频电路，与第一振荡回路和第二振荡回路串联，混频电路将第一振荡回路和第二振荡回路输出的信号进行混频处理并输出。该射频电路系统的设计形式具有较高的频率稳定性和较好的温度稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及射频电路设计技术，特别涉及一种射频电路系统。
背景技术
近年来，随着航天、导航等技术的高速发展，对高灵敏度并且具有低温漂特性的加速度传感器需求日益增加，而声表面波加速度传感器以其压电材料特有的低温漂特性、较高的灵敏度等特点获得了人们的青睐，发展迅速，并在水下航行器等领域逐渐开展应用。在声表面波加速度传感器中传感器系统的电路稳定性和温度漂移直接影响系统的检测灵敏度。现有技术中的声表面波加速度传感器振荡电路多采用分立元件的形式构成，为获取较大的环路增益，通常使用多级放大的形式，增加了电路复杂度，引入了更多的环路噪声，由此对于分立元件产生的温度漂移影响也无法进行控制；为改善系统的频率稳定性，部分设计采用了较低频率的声表面波传感器件，但因此也降低了系统的检测灵敏度。
发明内容
本发明为解决现有技术中应用于声表面波加速度传感器的电路系统所存在的一些问题：为了实现高灵敏度、高稳定性和低温度漂移等性能，从而提供一种采用集成射频放大器、多种滤波匹配网络相结合，配合低温漂的声表面波传感器件和温度传感与调节电路，电路设计工作频率在300MHz以上工作频率的射频电路系统。
为了达到上述的目的，本发明提供了一种射频电路系统，该系统包括：
声表面波加速传感器、第一振荡电路、第二振荡电路、混频电路和温控电路；其中，声表面波加速传感器表面设置有第一声表面波器件和第二声表面波器件，第一振荡电路和第一声表面波器件串联形成第一振荡回路,第二振荡电路和第二声表面波器件串联形成第二振荡回路；混频电路，与第一振荡回路和第二振荡回路串联，混频电路将第一振荡回路和所述第二振荡回路输出的信号进行混频处理并输出。
优选地，第一振荡电路和第二振荡电路包括滤波网络、移相网络、放大器和功率分配器；滤波网络用于保证第一振荡电路和第二振荡电路工作在较低的噪声水平；移相网络用于保证第一振荡电路和第二振荡电路工作在频率响应的零相位点；放大器用于为第一振荡电路和第二振荡电路提供足够增益；功率分配器用于避免负载对第一振荡回路和第二振荡回路的影响。
优选地，混频电路包括混频器和低通滤波器；混频器将第一振荡电路产生的本振信号或射频信号中的其中一种信号与第二振荡电路产生的本振信号或射频信号中的另一种信号进行变频，得到声表面波加速度传感器系统中频信号，采用低通滤波去除混杂在所述中频信号的噪声。
优选地，射频电路系统还包括：温控电路，温控电路与声表面波加速度传感器连接。
优选地，声表面波加速传感器表面设置有半导体加热制冷片，温度控制单元与半导体加热制冷片连接。
优选地，声表面波加速度传感器表面还设置有温度传感器，所述温度控制单元与所述温度传感器连接。
优选地，声表面波加速度传感器通过半导体工艺采用温度系数较小的35°Y切石英材料为基底，铝材料为电极制作。
优选地，声表面波加速度传感器的品质因数值大于4000，插入损耗小于10dB。
优选地，移相网络和所述滤波网络采用LC的设计结构；放大器采用高增益、低噪声的集成射频放大器；移相网络和所述滤波网络整体插入损耗小于2dB；集成射频放大器为噪声系数小于0.75dB，增益大于15dB。
优选地，混频器部分采用集成无源混频器件；低通滤波网络采用LC的设计结构。
该射频电路系统的设计形式具有较高的频率稳定性和较好的温度稳定性。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地减少，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图进行扩展。
图1是本发明实施例提供的射频电路系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的射频电路系统的振荡电路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的射频电路系统的混频电路的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的射频电路系统的温控电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范畴。
本发明实施方式提供了一种射频电路系统，如图1所示，该射频电路系统包括声表面波加速度传感器2、第一振荡电路3’、第二振荡电路3”和混频电路4。
声表面波加速度传感器2通过半导体工艺采用温度系数较小的35°Y切石英材料为基底，铝材料为电极制作。使得加速度传感器具有较低的温度系数；加速度传感器2的品质因数Q值大于4000，插入损耗小于10dB，对电路稳定性有较大改善。
具体地，声表面波加速传感器2表面设置有第一声表面波器件1’和第二声表面波器件1”；第一振荡电路3’和第一声表面波器件1’串联形成第一振荡回路,第二振荡电路3”和第二声表面波器件1”串联形成第二振荡回路；混频电路4，与第一振荡回路和第二振荡回路串联，混频电路将第一振荡回路和第二振荡回路输出的信号进行混频处理并输出。
为了进一步减小射频电路系统的温度漂移，该射频电路系统还可以包括温控电路5。
本发明实施方式提供了一种射频电路系统的振荡电路，如图2所示，该振荡电路包括滤波网络6、移相网络7、放大器8和功率分配器9。
滤波网络6和移相网络7均为LC的设计结构，主要作为滤除杂波干扰和调节环路相位；放大器8采用高增益、低噪声的集成射频放大器，采用集成射频放大器提高了射频系统在高频段声表面器件的工作适应性，并且进一步提高了系统的检测灵敏度和精度，同时简化了射频电路系统的结构设计；功率分配器9采用集成的功率分配器，避免负载对振荡回路的影响，将振荡回路信号引出到负载，使振荡回路与负载隔离。
滤波网络6整体插入损耗小于2dB，降低对环路上的信号衰减；移相网络整体插入损耗小于2dB，降低对环路上的信号衰减；集成射频放大器为噪声系数小于0.75dB，增益大于15dB，对整体环路稳定性有较大的改善。
具体地，滤波网络6用于保证第一振荡电路3’和第二振荡电路3”工作在较低的噪声水平；移相网络7用于保证第一振荡电路3’和第二振荡电路3”工作在频率响应的零相位点；放大器8用于为第一振荡电路3’和第二振荡电路3”提供足够增益；功率分配器9，避免负载对第一振荡回路和第二振荡回路的影响，将第一振荡回路和第二振荡回路信号引出到负载，使第一振荡回路和第二振荡回路与负载隔离。
本发明实施方式提供了一种射频电路系统的混频电路，如图3所示，该混频电路包括混频器10和低通滤波网络11；
混频器10部分采用集成无源混频器件；低通滤波网络采用LC的设计结构。
具体地，第一振荡电路3’产生的本振信号或射频信号中的其中一种信号与第二振荡电路3”产生的本振信号或射频信号中的另一种信号进行下变频。
混频器10将本振信号与射频信号进行变频，得到声表面波加速度传感器2系统中频信号，采用低通滤波网络11去除混杂在所述中频信号的噪声。
本发明实施方式提供了一种射频电路系统的温控电路，如图4所示，该温控电路5与声表面波加速度传感器2连接。
具体地，温控电路包括两种形式：
形式a：在声表面波加速度传感器2表面设置有半导体加热制冷片13，温度控制单元12与半导体加热制冷片13连接。
形式b：在声表面波加速度传感器6表面还设置有温度传感器14，温度控制单元12与温度传感器14连接。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种射频电路系统，其特征在于，包括：声表面波加速传感器(2)、第一振荡电路(3’)、第二振荡电路(3”)、混频电路(4)和温控电路(5)；其中，声表面波加速传感器(2)表面设置有第一声表面波器件(1’)和第二声表面波器件(1”)，所述第一振荡电路(3’)和所述第一声表面波器件(1’)串联形成第一振荡回路,所述第二振荡电路(3”)和所述第二声表面波器件(1”)串联形成第二振荡回路；
混频电路(4)，与所述第一振荡回路和所述第二振荡回路串联，所述混频电路将所述第一振荡回路和所述第二振荡回路输出的信号进行混频处理并输出；
所述第一振荡电路(3’)和所述第二振荡电路(3”)包括滤波网络(6)、移相网络(7)、放大器(8)和功率分配器(9)；
所述滤波网络(6)用于保证所述第一振荡电路(3’)和所述第二振荡电路(3”)工作在较低的噪声水平；所述移相网络(7)用于保证所述第一振荡电路(3’)和所述第二振荡电路(3”)工作在频率响应的零相位点；所述放大器(8)用于为所述第一振荡电路(3’)和所述第二振荡电路(3”)提供足够增益；功率分配器(9)用于避免负载对所述第一振荡回路和所述第二振荡回路的影响；
所述温控电路(5)与声表面波加速度传感器(2)连接；所述温控电路(5)包括温度控制单元(12)；
所述声表面波加速传感器(2)表面设置有半导体加热制冷片(13)，所述温度控制单元(12)与所述半导体加热制冷片(13)连接；或
所述声表面波加速度传感器(2)表面还设置有温度传感器(14)，所述温度控制单元(12)与所述温度传感器(14)连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混频电路(4)包括混频器(10)和低通滤波网络(11)；
所述混频器(10)将第一振荡电路(3’)产生的本振信号或射频信号中的其中一种信号与所述第二振荡电路(3”)产生的本振信号或射频信号中的另一种信号进行变频，得到所述加速度传感器(2)系统中频信号，采用低通滤波网络(11)去除混杂在所述中频信号的噪声。
3.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述声表面波加速度传感器(2)通过半导体工艺采用温度系数较小的35°Y切石英材料为基底，铝材料为电极制作。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述声表面波加速度传感器(2)的品质因数(Q)值大于4000，插入损耗小于10dB。
5.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述移相网络(7)和所述滤波网络(6)采用LC的设计结构；所述放大器(8)采用高增益、低噪声的集成射频放大器；
所述移相网络和所述滤波网络整体插入损耗小于2dB；所述集成射频放大器为噪声系数小于0.75dB，增益大于15dB。
6.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的系统，其特征在于，混频器(10)部分采用集成无源混频器件；低通滤波网络(11)采用LC的设计结构。
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