CN107888215A - 一种宽带接收机射频前端电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种宽带接收机射频前端电路，包括：预选滤波器组1和第一混频电路2；预选滤波器组1包括第一射频开关11和第二射频开关12，以及并联在第一射频开关11和第二射频开关12之间的多个频段滤波器13；第一混频电路2包括第一混频器21、第一中频单元22和第一本振单元23，其中，第一混频器21的第一输入端与第一本振单元23的输出端连接，第一混频器21的输出端与第一中频单元22的输入端连接；第一混频器21的第二输入端与第二射频开关12的输出端连接。本发明提供的宽带接收机射频前端电路，能够满足20MHz～6000MHz的输入频率范围，克服了现有技术中射频接收机适用的输入频率范围较窄的缺陷。

Description

一种宽带接收机射频前端电路

技术领域

本发明涉及无线电通信技术领域，具体涉及一种宽带接收机射频前端电路。

背景技术

射频接收机是电磁监测和测向组成中的核心部分。在宽频段范围内实现小信号的无失真接收是高性能接收机的重要技术要求。目前大多类似产品接收频率在3GHz以下，而无线电频谱的可用带宽越来越大，最高频率上限也越来越高。另一方面，随着输入信号的频率提高，对射频接收机中器件性能的要求及调试的难度大大提高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中射频接收机适用的输入频率范围较窄的缺陷，从而提供一种宽带接收机射频前端电路。

为此，本发明的一个实施例提供了一种宽带接收机射频前端电路，包括：预选滤波器组和第一混频电路，所述预选滤波器组的输出端连接于所述第一混频电路的输入端；所述预选滤波器组包括第一射频开关和第二射频开关，以及并联在所述第一射频开关和第二射频开关之间的多个频段滤波器；所述第一射频开关和第二射频开关用于选通所述多个频段滤波器中的至少一个；所述多个频段滤波器用于对输入信号进行滤波；所述第一混频电路包括：第一混频器、第一中频单元和第一本振单元，其中，所述第一混频器的第一输入端与所述第一本振单元的输出端连接，所述第一混频器的输出端与所述第一中频单元的输入端连接；所述第一混频器的第二输入端与所述第二射频开关的输出端连接，所述第一中频单元的输出端为所述第一混频电路的输出端。

进一步的，宽带接收机射频前端电路还包括多级混频电路，所述多级混频电路的输入端连接于所述第一混频电路的输出端。

进一步的，所述多级混频电路包括：第二混频电路，所述第二混频电路的输入端连接于所述第一混频电路的输出端，所述第二混频电路包括第二混频器、第二中频单元和第二本振单元，其中，所述第二中频单元包括串联的第三中频滤波器、第二中频放大器、可调衰减器和第四中频滤波器，所述第四中频滤波器的输出端为所述第二混频电路的输出端。

进一步的，所述多级混频电路包括：第三混频电路，所述第三混频电路的输入端连接于所述第二混频电路的输出端，所述第三混频电路包括第三混频器、第三中频单元和第三本振单元，其中，所述第三中频单元包括第五中频滤波器、自动增益控制单元、第三射频开关、宽带滤波器、窄带滤波器和第四射频开关，其中，所述第五中频滤波器的输出端连接于自动增益控制单元的输入端，所述自动增益控制单元的输出端连接于第三射频开关的输入端，所述第三射频开关的输出端连接于宽带滤波器的输入端，所述宽带滤波器的输出端连接于第四射频开关的输入端，所述窄带滤波器连接在第三射频开关和第四射频开关之间，所述第四射频开关的输出端为所述第三混频电路的输出端。

进一步的，所述第一中频单元包括：串联的第一中频滤波器、第一中频放大器和第二中频滤波器；所述第一中频滤波器的输入端连接于所述第一混频器的输出端，所述第二中频滤波器的输出端为所述第一中频单元的输出端。

进一步的，其中一所述频段滤波器为用于选通高频输入信号的微带滤波器；所述第一射频开关和所述微带滤波器之间连接有放大器。

进一步的，所述微带滤波器包括：第一阻抗线、第二阻抗线、第三阻抗线、第一开路枝节和第二开路枝节，其中，由第二阻抗线和第三阻抗线构成的组合体对称设置在所述第一阻抗线的两端，并且所述第一阻抗线、第二阻抗线和第三阻抗线分布在一条直线上；所述第一开路枝节垂直设置在第一阻抗线和第二阻抗线之间；所述第二开路枝节垂直设置在第二阻抗线和第三阻抗线之间。

进一步的，所述第一本振单元输出的第一本振信号为频率可变的本振信号；所述第一本振信号的频率根据输入信号的频率确定。

进一步的，根据所述第一本振单元输出的第一本振信号的频率选通所述预选滤波器组中多个频段滤波器中的至少一个。

进一步的，宽带接收机射频前端电路还包括：输入切换单元；所述输入切换单元的输出端连接所述预选滤波器组的输入端；所述输入切换单元包括第五射频开关、低噪声放大器、数控衰减器和第六射频开关，其中，所述第五射频开关的输出端连接于低噪声放大器的输入端，所述低噪声放大器的输出端连接于第六射频开关的输入端，所述数控衰减器连接在第五射频开关和第六射频开关之间，所述第六射频开关的输出端为所述输入切换单元的输出端。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的宽带接收机射频前端电路，由于在预选滤波器组采用了分段滤波形式，使该宽带接收机射频前端电路的中频抑制和镜像抑制指标优异，并且能够满足20MHz～6000MHz的输入频率范围，改变了目前大多数宽带接收机的接收频率在3000MHz以下的情况，克服了现有技术中射频接收机适用的输入频率范围较窄的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中的宽带接收机射频前端电路的一个具体示例的原理框图；

图2为本发明实施例2中的宽带接收机射频前端电路的一个具体示例的原理框图；

图3为本发明实施例2中的宽带接收机射频前端电路中第二混频电路的一个具体示例的原理框图；

图4为本发明实施例2中的宽带接收机射频前端电路中第三混频电路的一个具体示例的原理框图；

图5为本发明实施例2中的宽带接收机射频前端电路中第一中频单元的一个具体示例的原理框图；

图6为本发明实施例3中的宽带接收机射频前端电路中预选滤波器组的一个具体示例的原理框图；

图7为本发明实施例3中的宽带接收机射频前端电路中微带滤波器的一个具体示例的原理框图；

图8为本发明实施例3中的宽带接收机射频前端电路中输入切换单元的一个具体示例的原理框图。

附图标记：

1—预选滤波器组，11—第一射频开关，12—第二射频开关，13—频段滤波器，14—微带滤波器，141—第一阻抗线，142—第二阻抗线，143—第三阻抗线，144—第一开路枝节，145—第二开路枝节，15—放大器，2—第一混频电路，21—第一混频器，22—第一中频单元，221—第一中频滤波器，222—第一中频放大器，223—第二中频滤波器，23—第一本振单元，3—多级混频电路，31—第二混频电路，311—第二混频器，312—第二中频单元，3121—第三中频滤波器，3122—第二中频放大器，3123—可调衰减器，3124—第四中频滤波器，313—第二本振单元，32—第三混频电路，321—第三混频器，322—第三中频单元，3221—第五中频滤波器，3222—自动增益控制单元，3223—第三射频开关，3224—宽带滤波器，3225—窄带滤波器，3226—第四射频开关，323—第三本振单元，4—输入切换单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种宽带接收机射频前端电路，如图1所示，该宽带接收机射频前端电路包括：预选滤波器组1和第一混频电路2，其中，预选滤波器组1的输出端连接于第一混频电路2的输入端，预选滤波器组1的输入端用于接收输入信号。如图1所示，预选滤波器组1包括第一射频开关11和第二射频开关12，以及并联在第一射频开关11和第二射频开关12之间的多个频段滤波器13。使用时，第一射频开关11和第二射频开关12用于选通多个频段滤波器13中的至少一个，多个频段滤波器13用于对输入信号进行滤波。如图1所示，第一混频电路2包括第一混频器21、第一中频单元22和第一本振单元23。其中，第一混频器21的第一输入端与第一本振单元23的输出端连接，第一混频器21的输出端与第一中频单元22的输入端连接。在图1中，第一混频器21的第二输入端为第一混频电路2的输入端并与第二射频开关12的输出端连接；第一中频单元22的输出端为第一混频电路2的输出端，用于输出输出信号。

本发明实施例提供的宽带接收机射频前端电路，由于在预选滤波器组采用了分段滤波形式，使该宽带接收机射频前端电路的中频抑制和镜像抑制指标优异，并且能够满足20MHz～6000MHz的输入频率范围，改变了目前大多数宽带接收机的接收频率在3000MHz以下的情况，克服了现有技术中射频接收机适用的输入频率范围较窄的缺陷。

实施例2

本发明实施例提供一种宽带接收机射频前端电路，包括实施例1中的全部器件，为避免重复，在此不再赘述，如图2所示，该宽带接收机射频前端电路还包括多级混频电路3，多级混频电路3的输入端连接于第一混频电路2的输出端。在一具体实施方式中，如图3所示，该多级混频电路3包括第二混频电路31，并且第二混频电路31的输入端连接于第一混频电路2的输出端。第二混频电路31包括第二混频器311、第二中频单元312和第二本振单元313。其中，第二中频单元312包括串联的第三中频滤波器3121、第二中频放大器3122、可调衰减器3123和第四中频滤波器3124，并且第四中频滤波器3124的输出端为第二混频电路31的输出端。

本发明实施例提供的宽带接收机射频前端电路，由于在第二中频单元312采用了可调衰减器3123，保证20MHz～6000MHz的输入频率范围内增益平坦度良好，噪声系数低，同时降低了器件调试难度。实际应用中，可选用步进为0.5dB，衰减范围0.5dB至31.5dB的可调衰减器，配合中频放大，能够实现全接收频段的增益平坦度不超过5dB的要求。

在另一具体实施方式中，多级混频电路3还包括第三混频电路32，第三混频电路32的输入端连接于第二混频电路31的输出端。如图4所示，第三混频电路32包括第三混频器321、第三中频单元322和第三本振单元323。其中，第三中频单元322包括第五中频滤波器3221、自动增益控制单元3222、第三射频开关3223、宽带滤波器3224、窄带滤波器3225和第四射频开关3226。如图4所示，第五中频滤波器3221的输出端连接于自动增益控制单元3222的输入端，自动增益控制单元3222的输出端连接于第三射频开关3223的输入端，第三射频开关3223的输出端连接于宽带滤波器3224的输入端，宽带滤波器3224的输出端连接于第四射频开关3226的输入端，窄带滤波器3225连接在第三射频开关3223和第四射频开关3226之间，第四射频开关3226的输出端为第三混频电路32的输出端。

本发明实施例提供的宽带接收机射频前端电路，由于在第三中频单元322中设置了宽带滤波器3224和窄带滤波器3225，使得通过选通宽带滤波器3224或窄带滤波器3225，即切换带宽，进而使得该射频前端电路能够适用于扫频和测向两种不同应用场合。在一具体实施方式中，窄带滤波器3225可选用500KHz带宽声表滤波器，宽带滤波器3224可选用40MHz带宽介质滤波器。

本发明实施例提供的宽带接收机射频前端电路还提供了第一中频单元22的结构，如图5所示，第一中频单元22包括串联的第一中频滤波器221、第一中频放大器222和第二中频滤波器223。其中，第一中频滤波器221的输入端连接于第一混频器21的输出端，第二中频滤波器223的输出端为第一中频单元22的输出端。

实施例3

本发明实施例提供一种宽带接收机射频前端电路，包括实施例1及实施例2中的全部器件，为避免重复，在此不再赘述，如图6所示，该宽带接收机射频前端电路中预选滤波器组1中包括微带滤波器14。微带滤波器14用于选通高频输入信号。在一具体实施方式中，预选滤波器组1对输入信号进行分段，具体的，可将输入信号划分为以下四段：20～1500MHz,1500～3000MHz,3000～4500MHz,4500～6000MHz，对每个频率段分别进行滤波。在输入频率接近6000MHz附近，由于有用信号与第一阶6.4GHz中频信号间隔很近，实现滤波器的抑制指标难度较大，因此，在4500～6000MHz频段使用微带低通滤波器14进行滤波，以提高对第一阶中频的抑制度。由于在本发明实施例的宽带接收机射频前端电路中，各个放大器件普遍具有低频放大倍数高、高频放大倍数低的特性，因此，在微带滤波器14之前增设放大器15，以平衡增益，实现通频带的增益的一致性。具体的，在第一射频开关11和微带滤波器14之间连接放大器15。

在实际应用中，微带滤波器14可选用如图7所示的结构。微带滤波器14包括第一阻抗线141、第二阻抗线141、第三阻抗线143、第一开路枝节144和第二开路枝节145。其中，由第二阻抗线142和第三阻抗线143构成的组合体对称设置在第一阻抗线141的两端，并且第一阻抗线141、第二阻抗线142和第三阻抗线143分布在一条直线上；第一开路枝节144垂直设置在第一阻抗线141和第二阻抗线142之间；第二开路枝节145垂直设置在第二阻抗线142和第三阻抗线143之间。通过设计，能够使如图7所示的微带滤波器14在6.4GHz附近具有37.7dB抑制度，实现60dB以上的中频抑制。

本发明实施例提供的宽带接收机射频前端电路中，第一本振单元23输出的第一本振信号为频率可变的本振信号，并且第一本振信号的频率根据输入信号的频率确定，进而根据第一本振单元23输出的第一本振信号的频率选通预选滤波器组1中多个频段滤波器13或微带滤波器14中的至少一个。预选滤波器组1通过其中的第一射频开关11和第二射频开关12选通多个频段滤波器13或微带滤波器14之中的某一个，以实现对输入信号的分段。当输入20MHz～6000MHz频率范围内的信号时，由于该射频前端电路经三级变频后输出一个80MHz的中频信号，即LO3-{(LO1-Fin)-LO2}＝80MHz。其中，第二本振单元313输出的第二本振信号的频率LO2以及第三本振单元323输出的第三本振信号的频率LO3为已知固定频点；当输入信号的频率Fin确定时，可得到唯一的第一本振单元23输出的第一本振信号的频率LO1，进而可以根据LO1对应的频率范围选通相应的频段滤波器13或微带滤波器14。预选滤波器组1可将接收频段分为若干子段，从而选通需要分析的子频段，并将其他子频段抑制于带外，这样可以在极大程度上消除互调产物。此外，预选滤波器组1还能够降低接收机接收信号的总负载，并可改善接收机的技术参数，包括本振再辐射、噪声系数、二阶截点、镜像抑制和中频抑制。

为了满足不同输入功率的接收信号要求，本发明实施例提供的宽带接收机射频前端电路在预选滤波器组1之前增设了输入切换单元4，输入切换单元4的输出端连接预选滤波器组1的输入端。如图8所示，输入切换单元4包括第五射频开关41、低噪声放大器42、数控衰减器43和第六射频开关44。其中，第五射频开关41的输出端连接于低噪声放大器42的输入端，低噪声放大器42的输出端连接于第六射频开关44的输入端，数控衰减器43连接在第五射频开关41和第六射频开关44之间，第六射频开关44的输出端为输入切换单元4的输出端。

输入切换单元4具有低失真和低噪声两种模式，可以满足不同输入功率的接收信号要求。当输入信号为小功率信号时，选通低噪声模式，第五射频开关41和第六射频开关44切换到低噪声放大器42的链路，以保证低噪声系数；当输入信号为大功率信号时，选通数控衰减器43对输入信号进行衰减，以免输入信号过大。在一具体实施方式中，所选数控衰减器43的最大增益衰减为31dB。

在实际应用中，当输入信号的频率范围为20MHz～6000MHz时,输入信号依次经过输入切换单元4和预选滤波器组1进入第一混频器21；第一混频器21将接收到的选通信号与第一本振单元23提供的第一本振信号进行混频，得到频率为6400MHz±20MHz的第一级中频信号，其中第一本振信号的频率范围为6440～12400MHz；第一级中频信号经过第一中频单元22进行放大和滤波处理，发送至第二混频器311，再与第二本振单元313提供的5610MHz本振信号混频,得到790MHz±20MHz的第二级中频信号；第二级中频信号经过第二中频单元312再次滤波、放大和增益调节，发送至第三混频器321；在第三混频器321处与第三本振单元323提供的870MHz本振信号混频，得到80MHz±20MHz的第三级中频信号；最后，第三级中频信号经过第三中频单元322进行滤波、增益调节和带宽选择后输出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种宽带接收机射频前端电路，其特征在于，包括：预选滤波器组(1)和第一混频电路(2)，所述预选滤波器组(1)的输出端连接于所述第一混频电路(2)的输入端；

所述预选滤波器组(1)包括第一射频开关(11)和第二射频开关(12)，以及并联在所述第一射频开关(11)和第二射频开关(12)之间的多个频段滤波器(13)；

所述第一射频开关(11)和第二射频开关(12)用于选通所述多个频段滤波器(13)中的至少一个；

所述多个频段滤波器(13)用于对输入信号进行滤波；

所述第一混频电路(2)包括：第一混频器(21)、第一中频单元(22)和第一本振单元(23)，其中，

所述第一混频器(21)的第一输入端与所述第一本振单元(23)的输出端连接，所述第一混频器(21)的输出端与所述第一中频单元(22)的输入端连接；

所述第一混频器(21)的第二输入端与所述第二射频开关(12)的输出端连接，所述第一中频单元(22)的输出端为所述第一混频电路(2)的输出端。

2.根据权利要求1所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，还包括多级混频电路(3)，所述多级混频电路(3)的输入端连接于所述第一混频电路(2)的输出端。

3.根据权利要求2所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，所述多级混频电路(3)包括：第二混频电路(31)，所述第二混频电路(31)的输入端连接于所述第一混频电路(2)的输出端，

所述第二混频电路(31)包括第二混频器(311)、第二中频单元(312)和第二本振单元(313)，其中，

所述第二中频单元(312)包括串联的第三中频滤波器(3121)、第二中频放大器(3122)、可调衰减器(3123)和第四中频滤波器(3124)，所述第四中频滤波器(3124)的输出端为所述第二混频电路(31)的输出端。

4.根据权利要求3所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，所述多级混频电路(3)包括：第三混频电路(32)，所述第三混频电路(32)的输入端连接于所述第二混频电路(31)的输出端，

所述第三混频电路(32)包括第三混频器(321)、第三中频单元(322)和第三本振单元(323)，其中，

所述第三中频单元(322)包括第五中频滤波器(3221)、自动增益控制单元(3222)、第三射频开关(3223)、宽带滤波器(3224)、窄带滤波器(3225)和第四射频开关(3226)，其中，

所述第五中频滤波器(3221)的输出端连接于自动增益控制单元(3222)的输入端，所述自动增益控制单元(3222)的输出端连接于第三射频开关(3223)的输入端，所述第三射频开关(3223)的输出端连接于宽带滤波器(3224)的输入端，所述宽带滤波器(3224)的输出端连接于第四射频开关(3226)的输入端，所述窄带滤波器(3225)连接在第三射频开关(3223)和第四射频开关(3226)之间，所述第四射频开关(3226)的输出端为所述第三混频电路(32)的输出端。

5.根据权利要求1所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，所述第一中频单元(22)包括：串联的第一中频滤波器(221)、第一中频放大器(222)和第二中频滤波器(223)；

所述第一中频滤波器(221)的输入端连接于所述第一混频器(21)的输出端，所述第二中频滤波器(223)的输出端为所述第一中频单元(22)的输出端。

6.根据权利要求1所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，其中一所述频段滤波器为用于选通高频输入信号的微带滤波器(14)；所述第一射频开关(11)和所述微带滤波器(14)之间连接有放大器(15)。

7.根据权利要求6所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，所述微带滤波器包括：第一阻抗线(141)、第二阻抗线(142)、第三阻抗线(143)、第一开路枝节(144)和第二开路枝节(145)，其中，

由第二阻抗线(142)和第三阻抗线(143)构成的组合体对称设置在所述第一阻抗线(141)的两端，并且所述第一阻抗线(141)、第二阻抗线(142)和第三阻抗线(143)分布在一条直线上；

所述第一开路枝节(144)垂直设置在第一阻抗线(141)和第二阻抗线(142)之间；所述第二开路枝节(145)垂直设置在第二阻抗线(142)和第三阻抗线(143)之间。

8.根据权利要求1所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，所述第一本振单元(23)输出的第一本振信号为频率可变的本振信号；所述第一本振信号的频率根据输入信号的频率确定。

9.根据权利要求8所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，根据所述第一本振单元(23)输出的第一本振信号的频率选通所述预选滤波器组(1)中多个频段滤波器(13)中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的宽带接收机射频前端电路，其特征在于，还包括：输入切换单元(4)；所述输入切换单元(4)的输出端连接所述预选滤波器组(1)的输入端；

所述输入切换单元(4)包括第五射频开关(41)、低噪声放大器(42)、数控衰减器(43)和第六射频开关(44)，其中，

所述第五射频开关(41)的输出端连接于低噪声放大器(42)的输入端，所述低噪声放大器(42)的输出端连接于第六射频开关(44)的输入端，所述数控衰减器(43)连接在第五射频开关(41)和第六射频开关(44)之间，所述第六射频开关(44)的输出端为所述输入切换单元(4)的输出端。