CN108900209A - 一种大动态范围的多通道中频接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大动态范围的多通道中频接收机，具体涉及中频接收机技术领域。该大动态范围的多通道中频接收机包括五路中频信号接收通道，各路所述中频信号接收通道连接同一控制器，每路中频信号接收通道均包括依次连接的放大器、抗混叠滤波器和模数转换器，放大器接入中频信号，模数转换器向控制器输出采样信号；控制器对五路中频信号接收通道进行初始化配置和控制，在每一路中频信号接收通道中，中频信号依次经过放大器、抗混叠滤波器、模数转换器，然后由模数转换器将生成的数字信号发给控制器进行数字信号处理。该发明充分利用EMC理论和信号完整性理论，使各个中频信号接收通道受到的干扰噪声小于通道本身的噪声基底，实现了大动态范围指标。

Description

一种大动态范围的多通道中频接收机

技术领域

本发明涉及中频接收机技术领域，具体涉及一种大动态范围的多通道中频接收机。

背景技术

现有的矢量网络分析仪多通道中频接收机设计方案是在单一PCB板上设计了5路中频接收通道,由于5个中频通道在PCB布局布线时完全一致,导致多个通道同时工作时,干扰信号通过PCB表面传播到相邻通道中,从而影响了多通道接收机的动态范围和灵敏度。

接收机动态范围的大小是衡量矢量网络分析仪性能优劣的关键指标之一。常用的多端口矢量网络分析仪在进行S参数测量时，接收机需要同时对多路信号进行接收和处理，显而易见，多个通道之间的隔离度会显著影响接收机的动态范围指标。因此在矢网的多通道中频接收机设计时，需要使各个通道之间高度隔离，防止相邻通道间的信号互相串扰，以保证接收机具有较大的动态范围。

现有的矢量网络分析仪多通道中频接收机设计方案是将模拟电路和数字电路集成于单一PCB板，实现5路中频信号的接收与处理。由于5个中频通道使用的元器件均一样，每一个通道的敏感单元既是干扰源，又是被干扰对象，在PCB设计时将5个通道的敏感单元的布局布线完全一致，导致当多个通道同时工作时，干扰信号通过PCB的表层空间辐射到相邻通道的敏感单元，而且由于这类干扰信号是中频信号而无法被抗混叠滤波器以及后续数据处理过程去除，从而降低了接收机的动态范围和灵敏度。

现有的矢量网络分析仪多通道中频接收机设计方案主要有以下缺点：

1)在PCB设计时将5个通道的敏感单元的布局布线完全一致，导致当多个通道同时工作时，干扰信号通过PCB的表层空间辐射到相邻通道的敏感单元，降低了接收机的动态范围和灵敏度。

2)相邻通道的地平面没有分割，导致干扰信号通过PCB的叠层中的地平面串扰到相邻通道，降低了动态范围。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种利用EMC理论和信号完整性理论，遵循“抑制干扰源，切断干扰路径”的原则，使得单一PCB板上的多个通道之间具有高隔离度，各个通道受到的干扰噪声小于通道本身的噪声基底，从而提高了接收机的动态范围的多通道中频接收机。

本发明具体采用如下技术方案：

一种大动态范围的多通道中频接收机，包括五路中频信号接收通道，各路所述中频信号接收通道连接同一控制器，每路中频信号接收通道均包括依次连接的放大器、抗混叠滤波器和模数转换器，放大器接入中频信号，模数转换器向控制器输出采样信号；控制器对五路中频信号接收通道进行初始化配置和控制，在每一路中频信号接收通道中，中频信号依次经过放大器、抗混叠滤波器、模数转换器，然后由模数转换器将生成的数字信号发给控制器进行数字信号处理。

优选地，所述大动态范围的多通道中频接收机工作过程中各部分的动作关系为：

A1)接通电源；

A2)控制器单元对五路中频信号接收通道进行相应的配置；

A3)中频信号依次经过放大器、抗混叠滤波器和模数转换器，由模数转换器将生成的数字信号输入控制器进行数字信号处理。

优选地，所述A2)中，具体包括：

A201)控制器根据输入中频信号的幅度大小自适应的配置放大器的增益，小信号用大增益，大信号用小增益；

A202)控制器设置抗混叠滤波器单元的带宽；

A203)控制器配置模数转换器的工作模式，包括采样率和采样输出格式。

优选地，所述A3)中，具体包括：

A301)放大器放大中频信号，提高中频信号的信噪比；

A302)抗混叠滤波器将中频信号中的高频分量滤除，防止频谱混叠；

A303)模数转换器对中频信号进行采样、量化和保持，并将采样结果输出到控制器；

A304)控制器对中频采样信号进行数字信号处理，包括串并转换、下变频和CIC抽取。

优选地，所述五路中频信号接收通道集成于PCB板，相邻中频信号接收通道的敏感单元设计在PCB板的不同面，五路通道的敏感单元在PCB板正面和反面交替布局布线；相邻通道之间地平面进行了分割，每个通道的输入接口连接器都远离相邻通道的敏感单元。

本发明具有如下有益效果：

本发明根据EMC和信号完整性理论，将每个通道的输入接口连接器都远离相邻通道的敏感单元，最终实现了多个通道之间的高隔离度，使得各个通道受到的干扰噪声小于通道本身的噪声基底，最终实现了多通道接收机的大动态范围指标；

在PCB设计时，将相邻通道的敏感单元设计在PCB板的不同面，即5个通道的敏感单元在PCB板正面和反面交替布局布线；将相邻通道之间地平面进行分割，防止干扰信号通过PCB的地平面串扰到相邻通道；每个通道的输入接口连接器都远离相邻通道的敏感单元，防止干扰信号从连接器辐射到相邻通道敏感单元。

附图说明

图1为大动态范围的多通道中频接收机结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1所示，一种大动态范围的多通道中频接收机，包括五路中频信号接收通道，各路所述中频信号接收通道连接同一控制器，每路中频信号接收通道均包括依次连接的放大器、抗混叠滤波器和模数转换器，放大器接入中频信号，模数转换器向控制器输出采样信号；控制器对五路中频信号接收通道进行初始化配置和控制，在每一路中频信号接收通道中，中频信号依次经过放大器、抗混叠滤波器、模数转换器，然后由模数转换器将生成的数字信号发给控制器进行数字信号处理。放大器对输入的中频信号进行放大，提高输入信号的信噪比；抗混叠滤波器将输入信号中的高频分量滤除，防止模数转换时产生频谱混叠从而导致信号失真；模数转换器将模拟中频信号进行数字化，并将采样结果发送给控制器；控制器对采样数据进行数字信号处理，包括串并转换、下变频、CIC抽取、FIR滤波等处理，控制器同时也会对五路中频接收通道硬件进行控制。

所述大动态范围的多通道中频接收机工作过程中各部分的动作关系为：

A1)接通电源；

A2)控制器单元对五路中频信号接收通道进行相应的配置；

A3)中频信号依次经过放大器、抗混叠滤波器和模数转换器，由模数转换器将生成的数字信号输入控制器进行数字信号处理。

所述A2)中，具体包括：

A201)控制器根据输入中频信号的幅度大小自适应的配置放大器的增益，小信号用大增益，大信号用小增益；

A202)控制器设置抗混叠滤波器单元的带宽；

A203)控制器配置模数转换器的工作模式，包括采样率和采样输出格式。

所述A3)中，具体包括：

A301)放大器放大中频信号，提高中频信号的信噪比；

A302)抗混叠滤波器将中频信号中的高频分量滤除，防止频谱混叠；

A303)模数转换器对中频信号进行采样、量化和保持，并将采样结果输出到控制器；

A304)控制器对中频采样信号进行数字信号处理，包括串并转换、下变频和CIC抽取。

该大动态范围的多通道中频接收机将模拟电路和数字电路集成于PCB板，在PCB设计时，将相邻通道的敏感单元设计在PCB板的不同面，即5路中频信号接收通道的敏感单元在PCB板正面和反面交替布局布线，充分利用了PCB板的正反两面良好的屏蔽效果，实现高隔离度。为了防止干扰信号通过PCB叠层中的地平面串扰到相邻通道，将每个中频通道的布线都控制在各自所在的PCB空间范围内，同时将相邻通道之间的地平面进行分割，切断各通道之间干扰信号的传播路径。每个通道的输入接口连接器都远离相邻通道的敏感单元，防止干扰信号从连接器辐射到相邻通道敏感单元。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种大动态范围的多通道中频接收机，包括集成于PCB板的五路中频信号接收通道，其特征在于，各路所述中频信号接收通道连接同一控制器，每路中频信号接收通道均包括依次连接的放大器、抗混叠滤波器和模数转换器，放大器接入中频信号，模数转换器向控制器输出采样信号；控制器对五路中频信号接收通道进行初始化配置和控制，在每一路中频信号接收通道中，中频信号依次经过放大器、抗混叠滤波器、模数转换器，然后由模数转换器将生成的数字信号发给控制器进行数字信号处理。

2.如权利要求1所述的一种大动态范围的多通道中频接收机，其特征在于，所述大动态范围的多通道中频接收机工作过程中各部分的动作关系为：

A1)接通电源；

A2)控制器单元对五路中频信号接收通道进行相应的配置；

A3)中频信号依次经过放大器、抗混叠滤波器和模数转换器，由模数转换器将生成的数字信号输入控制器进行数字信号处理。

3.如权利要求2所述的一种大动态范围的多通道中频接收机，其特征在于，所述A2)中，具体包括：

A201)控制器根据输入中频信号的幅度大小自适应的配置放大器的增益，小信号用大增益，大信号用小增益；

A202)控制器设置抗混叠滤波器单元的带宽；

A203)控制器配置模数转换器的工作模式，包括采样率和采样输出格式。

4.如权利要求2所述的一种大动态范围的多通道中频接收机，其特征在于，所述A3)中，具体包括：

A301)放大器放大中频信号，提高中频信号的信噪比；

A302)抗混叠滤波器将中频信号中的高频分量滤除，防止频谱混叠；

A303)模数转换器对中频信号进行采样、量化和保持，并将采样结果输出到控制器；

A304)控制器对中频采样信号进行数字信号处理，包括串并转换、下变频和CIC抽取。

5.如权利要求1或2所述的一种大动态范围的多通道中频接收机，其特征在于，所述五路中频信号接收通道集成于PCB板，相邻中频信号接收通道的敏感单元设计在PCB板的不同面，五路通道的敏感单元在PCB板正面和反面交替布局布线；相邻通道之间地平面进行了分割，每个通道的输入接口连接器都远离相邻通道的敏感单元。