CN106656052A - 一种6-18GHz下变频组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种6-18GHz下变频组件，包括低噪声放大器、预选开关滤波器组、上变频器、中频滤波器以及下变频器；低噪声放大器、预选开关滤波器组、上变频器、中频滤波器和下变频器依次连接。所述低噪声放大器将输入信号放大；所述预选开关滤波器组用于滤除镜频信号和低噪声放大电路产生的谐波信号；所述上变频器，将输入的本振基波信号进行二次倍频获得第一本振，然后将经过预选的输入信号与第一本振混频；所述中频滤器，用于滤除上变频产生的杂散信号、本振信号以及射频信号，获得第一中频信号；所述下变频器，将第一中频信号和第二本振信号下变频到第二中频信号。本发明体积小、重量轻、功耗低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子侦查、电子对抗的电子部件，特别是一种高密度、立体装配、小型化6-18GHz下变频组件。
背景技术
6-18GHz下变频组件(以下简称下变频组件)是一种主要用于电子侦查、电子对抗、相控阵雷达等电子系统设备中的电子部件。这种产品的主要功能是将宽频带6-18GHz的微波信号下变频为数字AD芯片可以采样的1GHz带宽的低频信号。目前下变频组件的传统方案是先将6-18GHz信号，分段预选滤波滤除镜频信号，然后再次下变频并经过滤波器滤除本振，射频，交调信号，然后再次混频到一个比较低的中频信号。传统下变频组件采用分立式的电子器件，如：低噪声放大器、滤波器、混频器、移相器、固态开关等，在电路中组合以实现变频的功能。目前传统下变频组件的主要缺点是：(1)采用的分立式电子器件在下变频组件电路中的装配互联会产生信号传输的不连续性，会影响组件整体指标，可靠性不高；(2)为避免镜频信号干扰，前段预先滤波器分段最少需要分8段，所以最少需要8路开关滤波网络，开关滤波网络的增加带来插损增加，需要更多放大器补偿增益；(3)数量、种类繁多的器件装配会使得组件体积难以缩小，造成整机结构复杂难以设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种6-18GHz下变频组件，体积小、重量轻、功耗低。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种6-18GHz下变频组件，包括低噪声放大器、预选开关滤波器组、上变频器、中频滤波器以及下变频器；低噪声放大器、预选开关滤波器组、上变频器、中频滤波器和下变频器依次连接。所述低噪声放大器将输入信号放大；所述预选开关滤波器组用于滤除镜频信号和低噪声放大电路产生的谐波信号；所述上变频器，将输入的本振基波信号进行二次倍频获得第一本振，然后将经过预选的输入信号与第一本振混频；所述中频滤器，用于滤除上变频产生的杂散信号、本振信号以及射频信号，获得第一中频信号；所述下变频器，将第一中频信号和第二本振信号下变频到第二中频信号。
进一步，低噪声放大器为砷化镓衬底的微波低噪声放大器；预选开关滤波器组由砷化镓衬底的微波宽带开关和硅基衬底的MEMS滤波器集成获得；两片单刀三掷微波开关均为单刀三掷砷化镓微波开关；所述中频滤器为硅基衬底的MEMS滤波器。
进一步，预选开关滤波器组包括两片单刀三掷微波开关以及位于两片单刀三掷微波开关之间的三个通道，每个通道包括一个单刀单掷微波开关和一个硅基MEMS滤波器。
进一步，整体电路采用多层印制板工艺制作，其中，顶层射频通道使用罗杰斯5880基板粘接走射频信号，其余层采用FR-4板走控制线和电源线。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于，(1)本发明通过改变混频方式，使得镜频和镜频的二分之一频率落在工作频带之外，简化了组件设计，使得原来的八路开关滤波器组减少到了三路开关滤波器组，减少了组件的复杂度，减低成本；(2)采用多功能芯片实现上变频和下变频功能，减少了芯片的使用种类和数量，间接减少了芯片之间的互联，减少了信号传输的不连续性影响，减低了装配难度和提高了组件可靠性。
附图说明
图1是本发明所述6-18GHz下变频组件的电路框图。
图2是本发明中的预选滤波器的电路框图。
具体实施方式
容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明6-18GHz下变频组件的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。
结合附图1，本发明6-18GHz下变频组件，它由低噪声放大器、预选开关滤波器组、上变频器、中频滤波器，下变频器等各部分级联组成。各部分功能如下：
低噪声放大器将输入信号放大，以便补偿后后续预选开关滤波器组和变频器的损耗，同时也降低噪声系数。低噪声放大器可采用砷化镓衬底的微波低噪声放大器集成芯片实现，可选择性比较多，例如Hittite公司的HMC462、TriQuint公司的TGA2526。设计指标：增益19dB,噪声系数2dB。
预选开关滤波器组，用于滤除镜频信号以及滤除低噪声放大电路产生的谐波信号。预选开关滤波器组可采用砷化镓衬底的微波宽带开关和硅基衬底的MEMS滤波器实现，电路框图见附图2，预选开关滤波器组分三段开关滤波，开关隔离度60dBc，插损5dB，其中预选滤波器采用硅基MEMS滤波器。具体讲，预选开关滤波器组包括两片单刀三掷微波开关以及位于两片单刀三掷微波开关之间的三个通道，每个通道包括一个单刀单掷微波开关和一个硅基MEMS滤波器。硅基MEMS滤波器不仅具有优异的频率选择能力(高Q)和低的插入损耗，而且在体积上远小于传统微波滤波器。根据提供的MEMS滤波器指标，计算滤波器尺寸单个硅基MEMS滤波器的宽度最大有5mm。保证滤波器能够达到带外的高抑制度，微带线与MEMS滤波器连接地方变成共面波导传输线结构，用金带键合相连，特别是共面波导结构和MEMS滤波器的接地端也要键合相连，保证地的连续性，这样做能保证MEMS滤波器高本底抑制。预选开关滤波器组通过两片单刀三掷砷化镓微波开关首尾相连实现，各通道增加一路单刀单掷开关增加隔离，单刀三掷砷化镓微波开关采用MACOM公司的MA4SW310B，隔离指标都是30dB，单刀单掷开关采用中电13所的NC1669C-218，隔离指标40dB,总的隔离指标就是30+30+40＝100dB，远大于滤波器最高的带外抑制指标65dbc。
上变频器有三个功能，一是将输入的本振基波信号进行二次倍频，得到需要的第一本振，二是将经过预选的输入信号与第一本振混频得到毫米波段的第一中频信号，三是集成第一中频开关，切换两路通道输出第一中频信号。设计指标：中频范围6GHz-18GHz,射频范围20GHz-30GHz,本振16GHz-20GHz，增益3dB，采用一款定制的砷化镓多功能芯片实现。集成放大、倍频、混频功能。芯片尺寸为3.8mm×2.3mm。
中频滤器，用于滤除上变频产生的杂散信号、本振信号以及射频信号，得到第一中频信号。中频滤器可采用硅基衬底的MEMS滤波器实现，其技术指标如表1所示：
表1
下变频器有两个功能，一是集成第一中频开关可以切换两路中频信号输入，二是将第一中频信号和输入的第二本振信号下变频到第二中频信号。设计指标：中频范围DC-4GHz,射频范围20GHz-30GHz,本振22GHz-30GHz，损耗-10dB，采用一款定制的砷化镓多功能芯片实现，集成，放大、倍频，混频功能。芯片尺寸为1.7mm×1.3mm。
6-18GHz下变频组件的整体电路可以采用罗杰斯5880板材和FR4多层走线板结合的方式实现。整体电路采用多层印制板工艺实现。顶层射频通道采用罗杰斯5880基板粘接走射频信号降低传输损耗，其余层采用FR-4的板材走控制线和电源线。这种组合的关键在于保证射频电路板部分的接地和散热效果。FR4电路板使用大面积通孔接地的方法可以改善接地效果，但是背后走线的地方不能排布接地孔。另外FR4电路板为保证支撑强度和足够的层数，印制板必然有一个厚度，通过过孔接地不同于基板直接接地，5880板材下面的接地层等效于一个抬高的接地面。印制板大面积接地通过盲孔实现，连接到一个统一的接地面。整体电路板考虑到各层的功能分布如射频层、信号层和电源层之间铺设接地面隔离。一方面增加隔离一方面大面积的接地改善射频接地效果。
如不考虑成本，电路部分也可以用低温共烧陶瓷实现，电路更加紧凑。
考虑到加工成本和安装的要求，采用铝作为屏蔽盒材料，外部导电氧化，内腔采用铝镀金工艺实现，先烧结环氧板和盒体用高温钎焊材料Sn96.5Ag3.5焊料(221℃)然后用高温导电胶84-1A固化170℃固化。表面贴装中频器件，绝缘子，用回流焊工艺焊接峰值温度220℃，锡膏Pb63Sn37。经过超声波清洗和等离子清洗，最后在超净的车间里面进行金丝键合。成品经过调试完成外壳用激光封焊，保证气密性。
Claims (8)
1.一种6-18GHz下变频组件，其特征在于，包括低噪声放大器、预选开关滤波器组、上变频器、中频滤波器以及下变频器；低噪声放大器、预选开关滤波器组、上变频器、中频滤波器和下变频器依次连接。
2.如权利要求1所述6-18GHz下变频组件，其特征在于，
所述低噪声放大器将输入信号放大；
所述预选开关滤波器组用于滤除镜频信号和低噪声放大电路产生的谐波信号；
所述上变频器，将输入的本振基波信号进行二次倍频获得第一本振，然后将经过预选的输入信号与第一本振混频；
所述中频滤器，用于滤除上变频产生的杂散信号、本振信号以及射频信号，获得第一中频信号；
所述下变频器，将第一中频信号和第二本振信号下变频到第二中频信号。
3.如权利要求2所述6-18GHz下变频组件，其特征在于，低噪声放大器为砷化镓衬底的微波低噪声放大器。
4.如权利要求2所述6-18GHz下变频组件，其特征在于，预选开关滤波器组由砷化镓衬底的微波宽带开关和硅基衬底的MEMS滤波器集成获得。
5.如权利要求2所述6-18GHz下变频组件，其特征在于，预选开关滤波器组包括两片单刀三掷微波开关以及位于两片单刀三掷微波开关之间的三个通道，每个通道包括一个单刀单掷微波开关和一个硅基MEMS滤波器。
6.如权利要求5所述6-18GHz下变频组件，其特征在于，两片单刀三掷微波开关均为单刀三掷砷化镓微波开关。
7.如权利要求2所述6-18GHz下变频组件，其特征在于，所述中频滤器为硅基衬底的MEMS滤波器。
8.如权利要求2所述6-18GHz下变频组件，其特征在于，整体电路采用多层印制板工艺制作，其中，顶层射频通道使用罗杰斯5880基板粘接走射频信号，其余层采用FR-4板走控制线和电源线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170510 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |