CN105553495A - 一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波毫米波技术领域，具体涉及一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，包括本振信号的发生与倍频步骤，毫米波信号的预选步骤，本振信号与毫米波信号的混频步骤，20GHz以下中频信号的接收步骤。本发明在现有手持式20GHz毫米波接收机的基础上，通过增加本振发生与倍频电路和毫米波变频电路，将20GHz以上的毫米波频段信号变频到20GHz以下，后续的电路沿用原20GHz毫米波接收机的电路，实现了频段的扩展，具有相位噪声低、灵敏度高的优点。

Description

一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法

技术领域

本发明涉及微波毫米波技术领域，具体涉及一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法。

背景技术

随着微波技术发展，手持式接收机以其卓越的性能、易用性等优势成为现场工程师和技术人员完成对射频、微波设备以及射频环境外场测量的首选仪器。但是，随着军事、雷达、通信卫星应用的深入，其应用频段已不能满足使用要求。因此，如何实现毫米波频段手持式接收机的扩频成为微波毫米波领域研究的重要课题。

当前，国内已研制出最高至20GHz频段的手持式毫米波接收机产品，具有领先的性能指标。随着武器装备技术的发展，20GHz以上频段的手持式毫米波接收机研制已迫在眉睫。对于手持式毫米波接收机的研制，一方面可以通过设计新方案的方式实现，另一方面可在原有的微波接收机基础上，通过扩展频率的方式完成，保证产品的继承性。但是，不论采用哪种方式，接收机的相位噪声、灵敏度、信号频谱的纯度无疑是扩频方案需要解决的难题。

对于毫米波频段的扩频方法，目前主流的技术方案主要有两种：第一种是采用扫频本振，通过倍频或谐波混频的方式与输入信号混频产生固定中频，后续再对中频做相应处理，其优点是设计方案成熟。扫频本振方案虽然成熟，但本振频段宽，倍频或谐波次数高，设计上需要保证全频段的本振平坦度，同时相位噪声和带内杂散指标差。

附图1为现有技术中采用扫描本振实现毫米波扩频接收的方法原理图。包括宽带本振处理电路和毫米波射频处理电路两部分。具体实现为：宽带扫频本振信号经过放大、倍频、滤波处理后，产生连续的本振信号。毫米波频段信号进行开关滤波处理后，再经过放大后和本振信号混频，产生20GHz以下的固定中频信号，后续处理电路沿用原20GHz接收机方案。此种扩频方式的方案成熟，易于实现，单边带相噪在1kHz时≤-100dBc/Hz。此方法虽然成熟，但本振频段宽，倍频或谐波次数高，设计上不易保证全频段的本振平坦度，同时相位噪声和带内杂散指标差

第二种是利用低相噪点频本振，作为扩频模块的本振信号，倍频后与输入的毫米波频段信号混频，输出可变的中频信号，后续中频信号再与扫频本振混频，产生固定中频，后续再对中频做相应处理。低相噪点频本振扩频的方案中，虽然具有很高的灵敏度和很低的相位噪声，但是本振、射频的多次混频产物很难避免，只能靠混频器自身的高指标来实现，对于高指标的接收机设计来说无疑不可取。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，本发明在现有手持式20GHz毫米波接收机的基础上，通过增加本振发生与倍频电路和毫米波变频电路，将20GHz以上的毫米波频段信号变频到20GHz以下，后续的电路沿用原20GHz毫米波接收机的电路，实现了频段的扩展，具有相位噪声低、灵敏度高的优点。

本发明所采用的技术方案是：一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，包括如下步骤：

1)通过本振发生与倍频电路对窄带本振信号处理，产生相应的连续本振信号；

2)通过开关滤波电路将20GHz以上毫米波信号分波段预选；

3)从步骤1)产生的连续本振信号中选取频点，与步骤2)产生的各个波段的毫米波信号进行混频，产生20GHz以下的中频信号；

4)对步骤3)产生的20GHz以下的中频信号进行接收；

作为优选，所述步骤1)包括：

11)选用低噪声频率合成芯片，采用高鉴相频率、整数分频的方式，通过集成锁相技术产生高频谱纯度的窄带本振信号；

12)将步骤11)所述的窄带本振信号分别进行6倍频和8倍频，分别产生6倍频和8倍频的连续本振信号；

13)通过带通滤波器和开关，从步骤12)所产生的连续本振信号中选择合适的倍频本振频点；

所述步骤2)包括：

21)通过多路开关将毫米波信号分为多个波段；

22)分别对步骤21)所产生的每个波段的毫米波频段信号进行开关滤波；

所述步骤3)包括：

31)分别对步骤13)所选择的倍频本振频点和步骤22)所产生的毫米波频段信号进行放大；

32)对步骤31)放大后的倍频本振频点和毫米波频段信号进行混频，产生20GHz以下中频信号；

所述步骤4)包括：

41)对步骤32)混频产生的20GHz以下的中频信号进行滤波、放大。

42)采用20GHz毫米波接收机对步骤41)产生的信号进行接收。

通过本发明的方法，可以将原20GHz以上的毫米波信号，变频到20GHz以下，后续的电路沿用原20GHz毫米波接收机的电路，对毫米波信号实现完整接收，本发明的一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，实现了20GHz以上毫米波接收机接收频段的扩展，同时具有相位噪声低、灵敏度高的特点。

作为优选，在所述步骤11)中，输入的鉴相频率为100MHz。可根据需求，选用不同电路的实现形式，选择100MHz整数倍的某频点作为扩频本振信号，如5300MHz，5400MHz等，此方法近似于现有技术中选择点频本振的扩频方案，相位噪声低，杂散指标好。

作为优选，在所述步骤12)中，窄带信号的6倍频先通过3倍频、滤波，再通过2倍频、滤波的形式实现。

作为优选，在所述步骤12)中，窄带信号的8倍频通过三次2倍频、滤波的形式实现。

窄带本振信号通过6倍频或8倍频，再与输入毫米波信号进行混频，倍频后的本振信号带宽相对较窄，易于本振放大器的选型及带内平坦度的控制，且对本振基波和其他谐杂波具有高抑制性。

作为优选，在所述步骤21)、22)中，所述毫米波信号通过4路开关分为4个波段。毫米波扩频波段通过设计开关滤波电路，分成四个波段分别进行滤波，可以有效抑制镜像频率；同时，通过软件计算，可根据射频输入频段选择合适的倍频本振频点，有效避免M次本振和N次射频混频产生的相关杂散(M和N的值最大可到6)，对于目前主流的毫米波接收机，通过以上的方式，输入相关杂散的指标在80dB以下时，并不影响毫米波接收机接收信号。

本发明的有益效果为：

(1)相位噪声低：利用集成锁相环产生窄带本振信号，该电路采用100MHz作为鉴相频率，整数分频的方式，仅选择该频段范围内100MHz整数倍的频点作为扩频本振信号，因此具有近似于点频本振的相位噪声低、杂散指标好的优点。

(2)带内平坦度易于控制：窄带本振信号通过6次或8次倍频，与输入毫米波信号进行混频，倍频后的本振信号带宽最宽为3GHz，易于本振放大器的选型及带内平坦度的控制。

(3)纯净的倍频本振：窄带本振信号的6倍频是通过先3倍频、滤波，再2倍频、滤波的形式来实现；8倍频是通过三次2倍频、滤波的形式来完成，实现了对本振基波和其它谐杂波的高抑制性。

(4)易于避开和滤除镜像频率及输入相关杂散信号：毫米波扩频波段通过设计开关滤波电路，分成四个波段分别进行滤波，可以有效抑制镜像频率；同时，通过软件计算，可根据射频输入频段选择合适的倍频本振频点，有效避免M次本振和N次射频混频产生的相关杂散(M和N的值最大可到6)，对于目前主流的毫米波接收机，通过以上的方式，输入相关杂散的指标在80dB以下时，并不影响毫米波接收机接收信号。

附图说明

图1为采用扫描本振实现毫米波扩频的方法原理图。

图2为本发明的毫米波接收机扩频方法的原理图。

图3本发明的毫米波接收机扩频方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本实施例的一种手持式毫米波信号接收机扩频的方法，包括如下步骤：

1)本振信号的发生与倍频：通过本振发生与倍频电路对窄带本振信号处理，产生相应的连续本振信号，具体为：

11)选用低噪声频率合成芯片，采用高鉴相频率、整数分频的方式，通过集成锁相技术产生高频谱纯度的窄带本振信号；

12)将步骤11)所述的窄带本振信号分别进行6倍频和8倍频，分别产生6倍频和8倍频的连续本振信号；

13)通过带通滤波器和开关，从步骤12)所产生的连续本振信号中选择合适的倍频本振频点；

2)毫米波信号的预选：通过开关滤波电路将20GHz以上毫米波信号分波段预选，具体为：

21)通过多路开关将毫米波信号分为多个波段；

22)分别对步骤21)所产生的每个波段的毫米波频段信号进行开关滤波；

3)本振信号与毫米波信号的混频：从步骤1)产生的连续本振信号中选取频点，与步骤2)产生的各个波段的毫米波信号进行混频，产生20GHz以下的中频信号，具体为：

31)分别对步骤13)所选择的倍频本振频点和步骤22)所产生的毫米波频段信号进行放大；

32)对步骤31)放大后的倍频本振频点和毫米波频段信号进行混频，产生20GHz以下中频信号；

4)20GHz以下中频信号的接收：对步骤3)产生的20GHz以下的中频信号进行接收，具体为：

41)对步骤32)混频产生的20GHz以下的中频信号进行滤波、放大。

42)采用20GHz毫米波接收机对步骤41)产生的信号进行接收。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过本振发生与倍频电路对窄带本振信号处理，产生相应的连续本振信号；

2)通过开关滤波电路将20GHz以上毫米波信号分波段预选；

3)从步骤1)产生的连续本振信号中选取频点，与步骤2)产生的各个波段的毫米波信号进行混频，产生20GHz以下的中频信号；

4)对步骤3)产生的20GHz以下的中频信号进行接收。

2.如权利要求1所述的一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，其特征在于：所述步骤1)包括：

11)选用低噪声频率合成芯片，采用高鉴相频率、整数分频的方式，通过集成锁相技术产生高频谱纯度的窄带本振信号；

12)将步骤11)所述的窄带本振信号分别进行6倍频和8倍频，分别产生6倍频和8倍频的连续本振信号；

13)通过带通滤波器和开关，从步骤12)所产生的连续本振信号中选择合适的倍频本振频点；

所述步骤2)包括：

21)通过多路开关将毫米波信号分为多个波段；

22)分别对步骤21)所产生的每个波段的毫米波频段信号进行开关滤波；

所述步骤3)包括：

31)分别对步骤13)所选择的倍频本振频点和步骤22)所产生的毫米波频段信号进行放大；

32)对步骤31)放大后的倍频本振频点和毫米波频段信号进行混频，产生20GHz以下中频信号；

所述步骤4)包括：

41)对步骤32)混频产生的20GHz以下的中频信号进行滤波、放大。

42)采用20GHz毫米波接收机对步骤41)产生的信号进行接收。

3.如权利要求2所述的一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，其特征在于：在所述步骤11)中，输入的鉴相频率为100MHz。

4.如权利要求2所述的一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，其特征在于：在所述步骤12)中，窄带信号的6倍频先通过3倍频、滤波，再通过2倍频、滤波的形式实现。

5.如权利要求2所述的一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，其特征在于：在所述步骤12)中，窄带信号的8倍频通过三次2倍频、滤波的形式实现。

6.如权利要求2所述的一种毫米波接收机扩频接收20GHz以上频段信号的方法，其特征在于：在所述步骤21)、22)中，所述毫米波信号通过4路开关分为4个波段。