CN108390696B - C频段小型化一发四收中频单元 - Google Patents

C频段小型化一发四收中频单元 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种C频段小型化一发四收中频单元，可应用于C频段机载卫星通信系统。本发明方案由调制器、解调器、频率综合器、放大器、衰减器、衰减放大器、滤波器、滤波放大器、开关等部件组成，通过串行接口进行控制。本发明具有小型化、低功耗、一体化设计、高速跳频、收发隔离度高、性能稳定等优点，能够在恶劣环境下正常工作，特别适用于作为机载卫星通信终端中的收发一体中频单元。本发明C频段一发四收中频单元中包含四个隔腔，通过空间分腔对收发信号进行有效隔离，防止发射信号通过空间耦合到接收信号上，影响接收性能；另外，通过对收发中频控制信号进行有效滤波对控制信号上的高频信号进行有效滤除，显著提高接收中频单元的解调性能。

Description

C频段小型化一发四收中频单元
技术领域
本发明涉及无线通信领域中的一种C频段小型化一发四收中频单元，特别适用于作为机载卫星通信设备的收发一体中频单元。
背景技术
目前在机载卫星通信领域，由于不同通信体制及应用的需求，调制解调器终端通常需要包含多路发射和接收通道，在有限空间内，由于收发隔离度较差，发射信号极易耦合到接收信号上，造成收发串扰，影响接收性能。为了提高机载卫星通信终端接收通道的解调性能，调制解调器终端除了要满足小型化、低功耗、高速跳频及多通道的要求外，对收发隔离度这一指标也有很高的要求。目前卫星通信设备中的收发一体中频单元均不能同时满足小型化、低功耗、多通道以及收发隔离度高的要求。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足而提供一种能作为机载卫星通信设备收发一体中频单元的C频段一发四收中频单元，本发明能够在较恶劣的环境-40℃～+60℃下运行，收发隔离度高达70dB，同时还具有小型化、低功耗、高速跳频、多通道、结构简单、性能稳定等特点。
本发明所采取的技术方案是：C频段小型化一发四收中频单元，包括发射中频电路与接收中频电路，接收中频电路中包括四路接收通道；发射中频电路与接收中频电路分别布局在印制板的两面，每一面印制板通过屏蔽罩进行屏蔽；接收中频电路所在印制板的一面上设置有四个隔腔，每个隔腔中设有一路接收通道；
其中，发射中频电路包括跳频本振9、第三放大器10、调制器11、第一可控衰减器12和衰减放大器13；接收中频电路包括第一放大器1、滤波器2、第二放大器3、分路器4、第一接收通道5、第二接收通道6、第三接收通道7和第四接收通道8；所述的第一放大器1对C频段射频输入信号进行放大，将放大后的射频信号输出至滤波器2；滤波器2对放大后的射频信号进行滤波，滤除带外杂散信号后输出至第二放大器3；第二放大器3将滤波后的射频信号进行放大后输出至分路器4；分路器4将输入的射频信号进行分路，将射频信号平均分为四路，分别输出至第一接收通道5、第二接收通道6、第三接收通道7和第四接收通道8；第一接收通道5、第二接收通道6、第三接收通道7和第四接收通道8分别对四路接收信号进行处理，产生独立的四路基带信号后输出；跳频本振9产生一路C频段的跳频本振输出至第三放大器10；第三放大器10对跳频本振信号进行功率调整后输出至调制器11；调制器11将外部输入的IQ基带信号与跳频本振信号进行正交调制，产生C频段调制信号输出至第一可控衰减器12；第一可控衰减器12对C频段调制信号进行功率调整后输出至衰减放大器13；衰减放大器13对功率调整后的C频段调制信号进行调整及放大后输出。
其中，所述的跳频本振9包括第一频率综合器14、第二频率综合器15和开关16；第一频率综合器14和第二频率综合器15分别产生两路本振信号，两路本振信号分别经过滤波后输出至开关16；开关16对两路本振信号进行高速切换，输出一路本振信号至第三放大器10；
所述的第一频率综合器14和第二频率综合器15分别布局在一面印制板的两侧，并通过屏蔽罩分别进行屏蔽；且第一频率综合器14和第二频率综合器15的使能管脚共用同一根控制线，通过同一个控制芯片进行控制，在使能管脚上分别接入有滤波器进行滤波处理。
其中，所述的第一接收通道5包括第二可控衰减器17、第四放大器18、第三可控衰减器19、解调器20、第三频率综合器21和滤波放大器22；所述第二可控衰减器17对第一接收通道的输入射频信号进行功率调整，将调整后的射频信号输出至第四放大器18；第四放大器18对调整后的射频信号进行放大，调整信号功率，将放大后的射频信号输出至第三可控衰减器19；第三可控衰减器19对输入的射频信号再次进行功率调整后输出至解调器20；解调器20将从第三可控衰减器19传输来的射频信号与第三频率综合器21产生的本振信号进行混频得到IQ基带信号，将IQ基带信号输出至滤波放大器22，滤波放大器22将IQ基带信号进行滤波后输出。
其中，其特征在于：第二接收通道6、第三接收通道7、第四接收通道8与第一接收通道5结构相同。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1、本发明具备收发隔离度高的特性，收发电平相差80dB时仍可正常工作。
2、本发明集成化程度高，功耗低，调试工作量小，能够在较恶劣的环境温度-40℃～+60℃下正常工作。
3、本发明结构紧凑，体积小，成本低，具有推广应用价值。
附图说明
图1为本发明C频段小型化一发四收中频单元的原理框图；
图2为本发明跳频本振的原理框图；
图3为本发明第一接收通道的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，本发明由发射中频电路与接收中频电路组成，发射中频电路包括跳频本振9、第三放大器10、调制器11、第一可控衰减器12和衰减放大器13；接收中频电路包括第一放大器1、滤波器2、第二放大器3、分路器4、第一接收通道5、第二接收通道6、第三接收通道7和第四接收通道8，图1是本发明实施例的电原理方框图，实施例按图1连接线路。其中，第一放大器1对C频段射频输入信号进行放大，实施例第一放大器1采用市售专用的放大器
SBB-3089Z；滤波器2对射频信号进行滤波滤除带外杂散信号传给第二放大器3，实施例滤波器2采用市售专用的滤波器LFCN-3800+；实施例第二放大器3作用及型号同第一放大器1；分路器4将第二放大器3输出的信号进行分路，将射频信号平均分为四路，实施例分路器4采用市售专用的四分路器SRSC-4-63+；第三放大器10对本振信号进行功率调整，保证本振信号功率满足使用要求，实施例第三放大器10采用市售专用的放大器SBB-3089Z；调制器11将IQ基带信号与本振信号进行正交调制，产生C频段调制信号，实施例调制器11采用市售专用的调制器ADL5375-05ACPZ；第一可控衰减器12对调制信号进行功率调整，保证调制信号功率满足系统要求，实施例第一可控衰减器12采用市售专用的集成芯片HMC624LP4E；衰减放大器13对调制信号功率进行调整及放大后输出，实施例衰减放大器13采用市售专用的集成芯片HMC625LP5E。
其中，如图2所示，所述的跳频本振9包括第一频率综合器14、第二频率综合器15、开关16，该部分的主要功能是产生C频段跳频本振，跳频速度为1万跳/秒，实施例第一频率综合器14、第二频率综合器15采用市售专用的集成芯片HMC833LP5E；开关16对两路本振信号进行选择，实施例开关16采用市售专用的开关HMC232A；第一频率综合器14、第二频率综合器15分别产生两路本振信号，通过开关16对两路本振信号进行高速切换，可实现1万跳/秒的跳频速度。第一频率综合器14、第二频率综合器15分别布局在印制板一面的两侧，通过屏蔽罩分别对二者进行屏蔽，提高两路本振信号之间的隔离度，改善跳频本振性能。由于板卡体积受限，本发明采用串行控制，第一频率综合器14、第二频率综合器15通过同一个控制芯片进行控制，且两个芯片的使能管脚共用同一根控制线，所述的第一频率综合器14、第二频率综合器15分别产生两路本振信号，由于本振信号频率高、功率大，本振信号之间会通过控制线相互耦合，通过对第一频率综合器14、第二频率综合器15的使能管脚进行有效滤波，滤除使能管脚上携带的高频本振信号分量，防止两路本振信号通过使能管脚相互耦合，从而恶化本振性能，进而影响发射中频指标。
其中，如图3所示，所述的第一接收通道5包括第二可控衰减器17、第四放大器18、第三可控衰减器19、解调器20、第三频率综合器21、滤波放大器22，该部分的主要功能是调整C频段输入信号的电平，将调整后的C频段信号与C频段本振进行直接解调，产生四路IQ基带信号供后级AD进行处理。第二可控衰减器17、第三可控衰减器19对C频段输入信号电平进行调整，实施例第二可控衰减器17、第三可控衰减器19采用市售专用的可控衰减器HMC624LP4E；第四放大器18对C频段输入信号进行放大，调整信号功率，实施例第四放大器18采用市售专用的放大器SBB-3089Z；解调器20将从第三可控衰减器19传输来的射频信号与第三频率综合器21产生的本振信号进行混频得到四路IQ基带信号，实施例解调器20采用市售专用的解调器ADL5380ACPZ，第三频率综合器21采用市售专用的集成芯片HMC835LP5E；滤波放大器22对四路IQ基带信号进行滤波及放大处理，对信号电平进行调整，滤除带外杂散，实施例滤波放大器22采用市售专用的集成芯片ADRF6510；第二至第四接收通道6-8作用及功能同第一接收通道5，实施例采用的元器件参照第一接收通道5。其中，第二可控衰减器17对第一接收通道5的输入信号进行功率调整；第四放大器18对射频信号进行放大，调整信号功率；可第三控衰减器19对输入射频信号再次进行功率调整，保证射频信号功率满足系统要求；解调器20将从第三可控衰减器19传输来的射频信号与第三频率综合器21产生的本振信号进行混频得到四路IQ基带信号，供后级AD进行处理。
其中，所述的一体化设计思想，一路发射中频与四路接收中频采用一体化设计，按照规划分别布局在印制板的两面，通过屏蔽罩分别对发射与接收中频进行屏蔽，提高发射与接收中频之间的隔离度，减少收发串扰。另外，通过该结构进行设计，可以有效缩小产品体积，满足小型化的需求。
本发明简要工作原理如下：采用串行接口进行控制，通过串口对第一接收通道5、第二接收通道6、第三接收通道7、第四接收通道8、跳频本振9、第一可控衰减器12、衰减放大器13等进行控制，通过各部分的共同作用得到所需的一发四收中频单元。
采用该技术方案可实现小型化、低功耗、高速跳频、高隔离度的C频段小型化一发四收中频单元。

Claims (1)

1.C频段小型化一发四收中频单元，包括发射中频电路与接收中频电路，接收中频电路中包括四路接收通道；其特征在于，发射中频电路与接收中频电路分别布局在印制板的两面，每一面印制板通过屏蔽罩进行屏蔽；接收中频电路所在印制板的一面上设置有四个隔腔，每个隔腔中设有一路接收通道；
所述的发射中频电路包括跳频本振(9)、第三放大器(10)、调制器(11)、第一可控衰减器(12)和衰减放大器(13)；接收中频电路包括第一放大器(1)、滤波器(2)、第二放大器(3)、分路器(4)、第一接收通道(5)、第二接收通道(6)、第三接收通道(7)和第四接收通道(8)；所述的第一放大器(1)对C频段射频输入信号进行放大，将放大后的射频信号输出至滤波器(2)；滤波器(2)对放大后的射频信号进行滤波，滤除带外杂散信号后输出至第二放大器(3)；第二放大器(3)将滤波后的射频信号进行放大后输出至分路器(4)；分路器(4)将输入的射频信号进行分路，将射频信号平均分为四路，分别输出至第一接收通道(5)、第二接收通道(6)、第三接收通道(7)和第四接收通道(8)；第一接收通道(5)、第二接收通道(6)、第三接收通道(7)和第四接收通道(8)分别对四路接收信号进行处理，产生独立的四路基带信号后输出；跳频本振(9)产生一路C频段的跳频本振输出至第三放大器(10)；第三放大器(10)对跳频本振信号进行功率调整后输出至调制器(11)；调制器(11)将外部输入的IQ基带信号与跳频本振信号进行正交调制，产生C频段调制信号输出至第一可控衰减器(12)；第一可控衰减器(12)对C频段调制信号进行功率调整后输出至衰减放大器(13)；衰减放大器(13)对功率调整后的C频段调制信号进行调整及放大后输出；
其中，所述的跳频本振(9)包括第一频率综合器(14)、第二频率综合器(15)和开关(16)；第一频率综合器(14)和第二频率综合器(15)分别产生两路本振信号，两路本振信号分别经过滤波后输出至开关(16)；开关(16)对两路本振信号进行高速切换，输出一路本振信号至第三放大器(10)；
所述的第一频率综合器(14)和第二频率综合器(15)分别布局在一面印制板的两侧，并通过屏蔽罩分别进行屏蔽；且第一频率综合器(14)和第二频率综合器(15)的使能管脚共用同一根控制线，通过同一个控制芯片进行控制，在使能管脚上分别接入有滤波器进行滤波处理；
其中，所述的第一接收通道(5)包括第二可控衰减器(17)、第四放大器(18)、第三可控衰减器(19)、解调器(20)、第三频率综合器(21)和滤波放大器(22)；所述第二可控衰减器(17)对第一接收通道的输入射频信号进行功率调整，将调整后的射频信号输出至第四放大器(18)；第四放大器(18)对调整后的射频信号进行放大，调整信号功率，将放大后的射频信号输出至第三可控衰减器(19)；第三可控衰减器(19)对输入的射频信号再次进行功率调整后输出至解调器(20)；解调器(20)将从第三可控衰减器(19)传输来的射频信号与第三频率综合器(21)产生的本振信号进行混频得到IQ基带信号，将IQ基带信号输出至滤波放大器(22)，滤波放大器(22)将IQ基带信号进行滤波后输出；
其中，第二接收通道(6)、第三接收通道(7)、第四接收通道(8)与第一接收通道(5)结构相同。
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