CN108337204B - 一种小型化宽带矢量信号上变频电路 - Google Patents

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Abstract

本发明一种小型化宽带矢量信号上变频电路，包括基带源开关模块、K11GHz上变频模块、K21‑K22GHz上变频模块、K31‑26.5GHz上变频模块及开关衰减器模块，其中，K21<K11<K31<K22<26.5；基带源开关模块，用于将输入的四路基带差分信号，分别送入三个上变频模块；K11GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在250kHz‑K11GHz的信号；K21‑K22GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在K21GHz‑K22GHz的信号；K31‑26.5GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在K31GHz‑26.5GHz的信号；开关衰减器模块，用于对三个上变频模块输出的信号进行功率衰减、合路统一输出。其能够实现250kHz～26.5GHz的变频，成为实现宽带矢量信号合成中重要的一部分。

Description

一种小型化宽带矢量信号上变频电路
技术领域
本发明属于射频电路技术领域，具体涉及一种小型化宽带矢量信号上变频电路。
背景技术
对比市场PXI射频产品，在26.5GHz矢量信号分析系统的设计上，YTF预选方案是最为稳妥的方案，但其缺点也十分明显，YTF本身的性能体积限制导致了其设备体积巨大，随着YTF工艺、设计的发展，具有缩减体积的可能性；在国外先进6GHz矢量信号分析系统的设计上，封装芯片集成的方式是PXI模块的发展方向。在26.5GHz矢量信号发生系统上，国外先进公司不具备成熟产品，在对Aeroflex等公司6GHz矢量信号发生器系统分析后，二次变频的方案已经落后，IQ调制一次变频的方案为矢量信号发生系统的发展方向。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种小型化宽带矢量信号上变频电路，其能够实现250kHz～26.5GHz的变频，成为实现宽带矢量信号合成中重要的一部分。
实现本发明的技术方案如下：
一种小型化宽带矢量信号上变频电路，包括基带源开关模块、K11GHz上变频模块、K21-K22GHz上变频模块、K31-26.5GHz上变频模块及开关衰减器模块，其中，K21<K11<K31<K22<26.5；
基带源开关模块，用于将输入的四路基带差分信号，分别送入三个上变频模块；
K11GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在250kHz-K11GHz的信号；
K21-K22GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在K21GHz-K22GHz的信号；
K31-26.5GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在K31GHz-26.5GHz的信号；
开关衰减器模块，用于对三个上变频模块输出的信号进行功率衰减、合路统一输出。
进一步地，本发明所述K11GHz为6GHz，6GHz上变频模块进行所述调制的过程为：针对250kHz-100MHz信号，将四路基带差分信号中的I+路基带信号经信号调理后直接输出，针对100MHz-6GHz信号，调制器利用输入的的本振信号对四路基带信号进行调制，输出100MHz-6GHz信号经开关滤波器组，再经信号调理后，与输出的250kHz-100MHz信号进行合路，输出250kHz-6GHz信号。
进一步地，本发明所述K21为4，所述K22为13.6，4-13.6GHz上变频模块进行所述调制的过程为：一方面将输入的本振信号进行分段后，分成4-8.5G GHz和8.5-13.6GHz本振信号，分别提供给两个调制器；另一方面将四路差分基带信号转换成I、Q两路基带信号，然后分别经两个调制器进行调制、滤波处理后进行合路，再经信号调理后输出4GHz-13.6GHz信号。
进一步地，本发明所述K31为12，12-26.5GHz上变频模块进行所述调制的过程为：一方面将输入的本振信号进行分段后，分为12-17GHz和8.5-13.25GHz两个频段，12-17GHz通道本振信号经过信号调理直接送入调制器，8.5-13.25GHz通道本振信号进行倍频后送入调制器，最终给两个调制器分别提供12-17GHz以及17-26.5GHz的本振信号；另一方面将四路差分基带信号转换成I、Q两路基带信号，分别经两个调制器进行调制、滤波处理进行合路，再经信号调理后输出12GHz-26.5GHz信号。
进一步地，本发明三个上变频模块均利用功分器对输入的本振信号进行分路，其中一路作为本振输出，另一路提供给调制器。
有益效果
本发明上变频模块间互相进行频率覆盖的设计，一方便用户使用，二方便与系统整机联调测试。
本发明对于上变频通道，射频频段参数进行合理划分，尽可能对本振信号进行共用，这样不仅降低了本振设计的难度，也缩小了模块的体积。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明6GHz上变频模块结构示意图；
图3为本发明4-13.6GHz上变频模块结构示意图；
图4为本发明12-26.5GHz上变频模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
由于器件以及本振资源的限制，使用一组通道实现250kHz～26.5GHz的宽带直接上变频是没有条件的，本实施例对频率范围进行合理划分，分为250kHz～6GHz、4-13.6GHz、12-26.5GHz，其中模块间互相进行频率覆盖的设计，一方便用户使用，二方便与系统整机联调测试。
图1为本发明所在模块总体结构示意图。矢量信号源大致工作流程为基带信号发生产生4路差分基带信号，将信号送入基带源开关模块分为3路输出，分别送入6GHz、6GHz-12GHz、12GHz-26.5GHz三个上变频模块，在上变频模块中完成调制、连续波输出等功能，输出功率范围在-20dBm～+10dBm，再统一经过开关衰减器模块，开关衰减器模块，一方面完成3路输出合路统一输出的功能，另一方面通过衰减器完成小功率信号输出的功能。
本实施例主要关键指标包括：频率范围、频率分辨率、输出信号幅度范围以及频谱纯度等。其中频率范围由3个上变频模块频段拼接保证；频率分辨率由本振模块进行保证；输出信号幅度范围由上变频模块输出小范围功率信号，开关衰减器模块实现大范围输出来保证；频谱纯度中，相位噪声由本振模块保证，杂散和谐波抑制均由上变频模块进行保证。
图2是本发明6GHz上变频模块示意图。本振100MHz-6GHz信号进入模块经过功分器，一路用于本振输出通路，用于多通道解决方案中，实现本振复用；另一路用于给调制器提供本振信号，其中经过放大衰减滤波链路对本振信号进行适当的增益处理。
基带信号输入形式为差分信号，当上变频模块输出100MHz-6GHz信号时，四路基带信号直接通入调制器，当上变频模块输出250kHz-100MHz信号时，I+一路基带信号直接输出所需信号，通过继电器开关切换到250kHz-100MHz输出通道。调制器输出的100MHz-6GHz信号首先经过开关滤波器组，开关滤波器组主要设计目的是实现整机谐波指标，设计谐波频率点抑制度大于20dBc，随后经过必要的放大衰减信号调理电路，与250kHz-100MHz信号通过开关统一输出250kHz-6GHz信号。
图3是本发明4-13.6GHz上变频模块示意图。本振3-20GHz信号进入模块经过功分器，一路用于本振输出通路，用于多通道解决方案中以及系统频率扩展，实现本振复用；另一路用于给两个调制器提供本振信号，先经过开关进行分段处理，再经过放大衰减链路对本振信号进行适当的增益处理。
基带信号以四路差分形式输入，随后进行差分到单端的转换，转换成I、Q两路基带信号，再分别通过继电器开关分别送入4-8.5GHz、8.5-13.6GHz的调制器。随后两路调制信号分别进行滤波处理后经过开关进行合路输出，再统一经过信号调理输出。
图4是本发明12-26.5GHz上变频模块示意图。本振3-20GHz信号进入模块后首先经过开关进行分段处理，分别为12-17GHz和8.5-13.25GHz两个，12-17GHz通道本振信号经过放大衰减链路后送入调制器，8.5-13.25GHz通道本振信号需要进行扩频处理，即将8.5-13.25GHz本振信号进行倍频，再经过滤波器以及放大衰减链路后送入调制器，输出17-26.5GHz信号，最终给两个调制器提供12-17GHz以及17-26.5GHz的本振信号。
基带信号以四路差分形式输入，随后进行差分到单端的转换，转换成I、Q两路基带信号，再分别通过继电器开关分别送入12-17GHz，17-26.5GHz的调制器。随后两路调制信号分别进行滤波处理后经过开关进行合路输出，再统一经过信号调理输出。
本实施例对于上变频电路，采用基于微波芯片的二次混合集成PCB设计技术，所有的器件全部在一张完整的PCB上，可最大程度的缩减模块电路体积。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (2)

1.一种小型化宽带矢量信号上变频电路，其特征在于，包括基带源开关模块、K11GHz上变频模块、K21-K22GHz上变频模块、K31-26.5GHz上变频模块及开关衰减器模块，其中，K21<K11<K31<K22<26.5；
基带源开关模块，用于将输入的四路基带差分信号，分别送入三个上变频模块；
K11GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在250kHz-K11GHz的信号；
K21-K22GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在K21GHz-K22GHz的信号；
K31-26.5GHz上变频模块，对所述四路差分基带信号进行调制，输出频率范围在K31GHz-26.5GHz的信号；
开关衰减器模块，用于对三个上变频模块输出的信号进行功率衰减、合路统一输出；
所述K11GHz为6GHz，6GHz上变频模块进行所述调制的过程为：针对250kHz-100MHz信号，将四路基带差分信号中的I+路基带信号经信号调理后直接输出，针对100MHz-6GHz信号，调制器利用输入的本振信号对四路基带信号进行调制，输出100MHz-6GHz信号经开关滤波器组，再经信号调理后，与输出的250kHz-100MHz信号进行合路，输出250kHz-6GHz信号；
所述K21为4，所述K22为13.6，4-13.6GHz上变频模块进行所述调制的过程为：一方面将输入的本振信号进行分段后，分成4-8.5G GHz和8.5-13.6GHz本振信号，分别提供给两个调制器；另一方面将四路差分基带信号转换成I、Q两路基带信号，然后分别经两个调制器进行调制、滤波处理后进行合路，再经信号调理后输出4GHz-13.6GHz信号；
所述K31为12，12-26.5GHz上变频模块进行所述调制的过程为：一方面将输入的本振信号进行分段后，分为12-17GHz和8.5-13.25GHz两个频段，12-17GHz通道本振信号经过信号调理直接送入调制器，8.5-13.25GHz通道本振信号进行倍频后送入调制器，最终给两个调制器分别提供12-17GHz以及17-26.5GHz的本振信号；另一方面将四路差分基带信号转换成I、Q两路基带信号，分别经两个调制器进行调制、滤波处理进行合路，再经信号调理后输出12GHz-26.5GHz信号。
2.根据权利要求1所述小型化宽带矢量信号上变频电路，其特征在于，三个上变频模块均利用功分器对输入的本振信号进行分路，其中一路作为本振输出，另一路提供给调制器。
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