CN108540097B - 一种宽频带低杂散变频设备 - Google Patents

一种宽频带低杂散变频设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种宽频带低杂散变频设备，包括：分段二级混频模块及分段增益可调放大滤波模块；所述分段二级混频模块，用于接收中频信号，并对所述中频信号进行变频后发送至分段增益可调放大滤波模块；所述分段增益可调放大滤波模块，用于接收变频后的宽带信号，对所述变频后的宽带信号进行放大、滤波及功率调节后输出低杂散变频信号。本发明可以在拓宽信号频带范围的同时有效抑制杂散波的干扰，并可对输出功率进行调节。

Description

一种宽频带低杂散变频设备
技术领域
本发明涉及微波电子电路设计领域，更具体地，涉及一种宽频带低杂散变频设备。
背景技术
在卫星通信系统中,往往需要测试接收机在多信号大带宽下的接收性能，因此地面端在信号的产生过程中需要实现宽频带范围的上下变频，以模拟现实情况下接收机接收信号的特性。因此，变频设备就成为信号模拟器的重要组成部分。然而目前，变频设备一般变频范围窄，而有些宽频带变频设备，其结构复杂且易产生大的杂散波，无法满足如今在模拟卫星接收信号时多通道、宽频带的要求。为了达到上述要求，如何设计一种具备宽范围变频及较强杂散波抑制功能的变频设备，就成为业界亟待解决的问题。
发明内容
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种宽频带低杂散变频设备，包括：
分段二级混频模块及分段增益可调放大滤波模块；
所述分段二级混频模块，用于接收中频信号，并对所述中频信号进行变频后发送至分段增益可调放大滤波模块；所述分段增益可调放大滤波模块，用于接收变频后的宽带信号，对所述变频后的宽带信号进行放大、滤波及功率调节后输出低杂散变频信号。
本发明提供了一种宽频带低杂散变频设备，通过对输入信号进行分段二级混频及分段增益可调放大滤波，可以在拓宽信号频带范围的同时有效抑制杂散波的干扰，并可对输出功率进行调节。
附图说明
图1是本发明实施例中宽频带低杂散变频设备的结构示意图；
图2是本发明实施例中分段二级混频模块具体结构示意图；
图3是本发明实施例中分段二级混频模块输出部分频谱示意图；
图4是本发明实施例中分段增益可调放大滤波模块示意图；
图5是本发明实施例中频率源模块结构示意图；
图6是本发明实施例中12通道宽频带低杂散变频设备的结构示意图；
图7是本发明实施例中合路输出模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述，下文中提到的具体技术细节，仅为使读者更好的理解技术方案，并不代表本发明仅局限于以下技术细节。
本发明的实施例提供了一种宽频带低杂散变频设备。参见图1，图1是本发明实施例中宽频带低杂散变频设备的结构示意图，包括：中频信号101、分段二级混频模块102、分段增益可调放大滤波模块103、频率源模块104级控制模块105。
所述分段二级混频模块102，用于接收中频信号101，并对所述中频信号101进行变频后发送至分段增益可调放大滤波模块103；
所述分段增益可调放大滤波模块103，用于接收变频后的宽带信号，对所述变频后的宽带信号进行放大、滤波及功率调节后输出低杂散变频信号。
所述分段二级混频模块102的本振由频率源模块104提供。
所述分段二级混频模块102、分段增益可调放大滤波模块103及频率源模块104由控制模块105控制；
所述控制模块105，分别控制所述分段二级混频模块102内的开关分选不同的混频路径，所述频率源模块104产生本振信号，所述分段增益可调放大滤波模块103选择合适的通路进行放大、滤波及功率调节。
参见图2，图2是本发明实施例中分段二级混频模块具体结构示意图，包括：
中频信号201、1到2开关202、一级混频滤波器203、一级混频器204、二级混频器205、二级混频滤波器206、1到6开关207、1到3开关208、一级混频滤波器209、一级混频滤波器210、一级混频滤波器211、一级混频器212、二级混频器213、二级混频器214、二级混频器215、二级混频器216、二级混频器217、二级混频器218、二级混频器219、二级混频器220、二级混频滤波器221、二级混频滤波器222、二级混频滤波器223、二级混频滤波器224、二级混频滤波器225、二级混频滤波器226、二级混频滤波器227及二级混频滤波器228。
受控制模块控制，1到2开关202将中频信号201发送至一级混频滤波器203或一级混频滤波器210滤波，滤波后的中频信号发送至所述一级混频器204或一级混频器212与一级本振信号LOA1或LOA2进行混频，混频后的信号经过一级混频滤波器209或一级混频滤波器211滤波后发送至1到6开关207或1到3开关208；
所述1到6开关207或1到3开关208，将接收到的滤波信号分别发送至：
所述二级混频器205与二级本振信号LOB1进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器206进行滤波得到变频后的宽带信号；
所述二级混频器213与二级本振信号LOB2进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器221进行滤波得到变频后的宽带信号；
所述二级混频器214与二级本振信号LOB3进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器222进行滤波得到变频后的宽带信号；
所述二级混频器215与二级本振信号LOB4进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器223进行滤波得到变频后的宽带信号；
所述二级混频器216与二级本振信号LOB5进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器224进行滤波得到变频后的宽带信号；
所述二级混频器217与二级本振信号LOB6进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器225进行滤波得到变频后的宽带信号；
所述二级混频器218与二级本振信号LOB7进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器226进行滤波得到变频后的宽带信号；
所述二级混频器219与二级本振信号LOB8进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器227进行滤波得到变频后的宽带信号；
所述二级混频器220与二级本振信号LOB9进行混频，混频后的信号发送至所述二级混频滤波器228进行滤波得到变频后的宽带信号；。
参见图3，图3是本发明实施例中分段二级混频模块输出部分频谱示意图，包括：
输出频谱301、二级本振信号的二次谐波与输入信号的交调产物302、二级本振信号303、输入信号304及频率轴305。由图中可见，输入信号304(即，1到3开关或1到6开关接收到的信号)、二级本振信号303及二级本振信号的二次谐波与输入信号的交调产物302落在所述输出频谱301(即，变频后的宽带信号)的频带外。
参见图4，图4是本发明实施例中分段增益可调放大滤波模块示意图，包括：
选择开关401、放大器402、放大器403、放大器404、放大器405、放大器406、放大器407、放大器408、放大器409、滤波器410、滤波器411、滤波器412、滤波器413、滤波器414、滤波器415、滤波器416、滤波器417、可调衰减器418、可调衰减器419、可调衰减器420、可调衰减器421、可调衰减器422、可调衰减器423、可调衰减器424、可调衰减器425及8到1开关426；
所述选择开关401(受控制模块控制)，用于接收所述变频后的宽带信号并发送至：
所述放大器402进行放大，放大后的信号发送至所述滤波器410进行滤波，滤波后的信号发送至所述可调衰减器418进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关426(受控制模块控制)通路选择后输出低杂散变频信号；
所述放大器403进行放大，放大后的信号发送至滤波器411进行滤波，滤波后的信号发送至所述可调衰减器419进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关426(受控制模块控制)通路选择后输出低杂散变频信号；
所述放大器404进行放大，放大后的信号发送至所述滤波器412进行滤波，滤波后的信号发送至所述可调衰减器420进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关426(受控制模块控制)通路选择后输出低杂散变频信号；
所述放大器405进行放大，放大后的信号发送至所述滤波器413进行滤波，滤波后的信号发送至所述可调衰减器421进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关426(受控制模块控制)通路选择后输出低杂散变频信号；
所述放大器406进行放大，放大后的信号发送至所述滤波器414进行滤波，滤波后的信号发送至所述可调衰减器422进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关426(受控制模块控制)通路选择后输出低杂散变频信号；
所述放大器407进行放大，放大后的信号发送至所述滤波器415进行滤波，滤波后的信号发送至所述可调衰减器423进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关426(受控制模块控制)通路选择后输出低杂散变频信号；
所述放大器408进行放大，放大后的信号发送至所述滤波器416进行滤波，滤波后的信号发送至所述可调衰减器424进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关426(受控制模块控制)通路选择后输出低杂散变频信号；
所述放大器409进行放大，放大后的信号发送至所述滤波器417进行滤波，滤波后的信号发送至所述可调衰减器425进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关426(受控制模块控制)通路选择后输出低杂散变频信号；
其中，滤波器410～滤波器417用于滤除相应的放大器402～放大器409产生的谐波。
参见图5，图5是本发明实施例中频率源模块结构示意图，包括：
倍频器501、分频器504、本振选择器502、功率分配网络503、1分6功分器505、1分6功分器506、内部VCO507、特定频率VCO(6-12GHz)517、滤波器508、放大器509、1分2功分器510、1分2功分器518、鉴相器523、梳谱发生器511、环路滤波器516、二分频器519、开关522、放大器520、放大器521、滤波器512、滤波器514、放大器513及放大器515；
所述倍频器501，用于接收外部参考输入(10MHz)，并对所述外部参考输入倍频后发送至所述本振选择器502；
所述本振选择器502，用于接收倍频后的外部参考输入，同时接收相应的100MHzOCXO作为内部参考信号，并将所述外部参考输入或内部参考信号发送至所述功率分配网络503；
所述功率分配网络503，用于将接收到的外部参考输入或内部参考信号发送至所述分频器504，所述分频器504接收到外部参考输入或内部参考信号后生成参考输出(10MHz)；
所述功率分配网络503，还用于将接收到的外部参考输入或内部参考信号发送至所述内部VCO507，经过滤波器508滤波和放大器509放大后产生频率为1.92GHz的时钟信号；
所述功率分配网络503，还用于将接收到的外部参考输入或内部参考信号发送至所述1分6功分器505及1分6功分器506生成本振参考(第1～12路本振参考)；
所述1分6功分器505或1分6功分器506，用于将所述本振参考发送至1分2功分器510；
所述1分2功分器510，用于将接收到的本振参考发送至所述梳谱发生器511，所述梳谱发生器511产生本振参考信号的各次谐波，经过滤波器512、滤波器514滤波及放大器513、放大器515放大后产生所述分段二级混频模块的一级本振信号，频率分别为4GHz及8GHz；
所述1分2功分器510，还用于将接收到的本振参考发送至所述鉴相器523，所述鉴相器523(受控制模块控制)同时接收所述二分频器519的输出信号产生控制电压，并发送至所述环路滤波器516，经过滤波后发送至所述特定频率VCO(6-12GHz)517；
所述1分2功分器518，还用于接收所述特定频率VCO(6-12GHz)517的输出并发送至放大器521放大后发送至所述开关522；
所述1分2功分器518，还用于接收所述特定频率VCO(6-12GHz)517的输出并发送至所述二分频器519进行频率减半；
所述二分频器519，还用于将减半后的特定频率VCO(6-12GHz)517的输出发送至放大器520放大后发送至所述开关522；
所述开关522，用于选择发送分段二级混频模块的二级本振信号(频率为5GHz到10.6GHz)。
参见图6，图6是本发明实施例中12通道宽频带低杂散变频设备的结构示意图，包括：
中频信号1～中频信号12、通道1～通道12、通道1中分段二级混频模块～通道12中分段二级混频模块、通道1内变频输出～通道12内变频输出、通道1中分段增益可调放大滤波模块～通道12中分段增益可调放大滤波模块、通道1内功率调节后输出～通道12内功率调节后输出、合路输出模块、频率源模块及控制模块。
除了合路输出模块，上述模块之间的工作原理与图1中所示的单通道宽频带低杂散变频设备的模块的工作原理类似，在此不再赘述。12通道宽频带低杂散变频设备，在0.2至9GHz的输出频带范围内，信号最大功率输出时其谐、杂波抑制度大于70dBc，并可实现信号输出功率以0.5dBm为步进在0至-90dBm范围内可调。
所述合路输出模块用于将低杂散变频信号合成输出(宽带变频输出)。具体参见图7，图7是本发明实施例中合路输出模块的结构示意图，包括：
功率调节后输出701～功率调节后输出712及合路输出713。
合路输出模块可将变频及功率调节后的12路宽带信号合成一路输出(即，分段增益可调放大滤波模块还用于向所述合路输出模块输入低杂散变频信号而后进行合成输出)。其中，功率调节后输出701、功率调节后输出702……功率调节后输出710采用同样的路径，都要经过4级合路器合路。功率调节后输出711经过3级合路输出，功率调节后输出712经过2级合路输出。合路器必须选用宽带合路器实现。
通过执行本发明的实施例，本发明权利要求里的所有技术特征都得到了详尽阐述。
区别于现有技术，本发明的实施例提供了一种宽频带低杂散变频设备，通过对输入信号进行分段二级混频及分段增益可调放大滤波，可以在拓宽信号频带范围的同时有效抑制杂散波的干扰，并可对输出功率进行调节。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (5)

1.一种宽频带低杂散变频设备，其特征在于，包括：
分段二级混频模块及分段增益可调放大滤波模块；
所述分段二级混频模块，用于接收中频信号，并对所述中频信号进行变频后发送至分段增益可调放大滤波模块；
所述分段增益可调放大滤波模块，用于接收变频后的宽带信号，对所述变频后的宽带信号进行放大、滤波及功率调节后输出低杂散变频信号；
相应地，所述分段二级混频模块包括：
1到2开关、1到3开关、1到6开关、混频器及滤波器；
所述1到2开关，将中频信号发送至滤波器滤波，滤波后的中频信号发送至混频器与一级本振信号进行混频，混频后的信号经过滤波器滤波后发送至1到3开关或1到6开关；
所述1到3开关或1到6开关，将接收到的滤波信号发送至混频器与二级本振信号进行混频，混频后的信号发送至滤波器进行滤波得到变频后的宽带信号；
其中，1到3开关或1到6开关接收到的信号、二级本振信号及二级本振信号的二次谐波与接收信号的交调产物落在所述变频后的宽带信号的频带外；
相应地，所述分段增益可调放大滤波模块包括：
8到1开关、选择开关、放大器、滤波器及可调衰减器；
所述选择开关，用于接收所述变频后的宽带信号并发送至放大器进行放大，放大后的信号发送至滤波器进行滤波，滤波后的信号发送至可调衰减器进行功率调节，功率调节后的信号发送至所述8到1开关通路选择后输出低杂散变频信号；
所述分段增益可调放大滤波模块还用于向合路输出模块输入低杂散变频信号而后进行合成输出。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分段二级混频模块的本振由频率源模块提供。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述分段二级混频模块、分段增益可调放大滤波模块及频率源模块由控制模块控制；
所述控制模块，分别控制所述分段二级混频模块内的开关分选不同的混频路径，所述频率源模块产生本振信号，所述分段增益可调放大滤波模块选择合适的通路进行放大、滤波及功率调节。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，滤波器用于滤除放大器产生的谐波。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述频率源模块包括：
倍频器、分频器、本振选择器、功率分配网络、1分6功分器、内部VCO、特定频率VCO、滤波器、放大器、1分2功分器1、1分2功分器2、鉴相器、梳谱发生器、环路滤波器、二分频器及开关；
所述倍频器，用于接收外部参考输入，并对所述外部参考输入倍频后发送至所述本振选择器；
所述本振选择器，用于接收倍频后的外部参考输入，同时接收相应的内部参考信号，并将所述外部参考输入或内部参考信号发送至所述功率分配网络；
所述功率分配网络，用于将接收到的外部参考输入或内部参考信号发送至所述分频器，所述分频器接收到外部参考输入或内部参考信号后生成参考输出；
所述功率分配网络，还用于将接收到的外部参考输入或内部参考信号发送至所述内部VCO，经过滤波器滤波和放大器放大后产生时钟信号；
所述功率分配网络，还用于将接收到的外部参考输入或内部参考信号发送至所述1分6功分器生成本振参考；
所述1分6功分器，用于将所述本振参考发送至所述1分2功分器1；
所述1分2功分器1，用于将接收到的所述本振参考发送至所述梳谱发生器，所述梳谱发生器产生本振参考信号的各次谐波，经过滤波器滤波及放大器放大后产生所述分段二级混频模块的一级本振信号；
所述1分2功分器1，还用于将接收到的本振参考发送至所述鉴相器，所述鉴相器同时接收所述二分频器的输出信号产生控制电压，并发送至所述环路滤波器，滤波后发送至所述特定频率VCO；
所述1分2功分器2，用于接收所述特定频率VCO的输出并发送至放大器放大后再发送至所述开关；
所述1分2功分器2，还用于接收所述特定频率VCO的输出并发送至所述二分频器进行频率减半；
所述二分频器，还用于将减半后的特定频率VCO的输出发送至放大器放大后再发送至所述开关；
所述开关，用于选择发送所述分段二级混频模块的二级本振信号。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Song Zhe

Inventor after: Meng Entong

Inventor after: Tian Wei

Inventor after: Zhao Yuxian

Inventor after: Shen Xiaoyi

Inventor after: Ma Xiao

Inventor after: Wang Shuai

Inventor after: Fang Jinhui

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