CN109120261B - 一种频率扩展装置及射频信号源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种频率扩展装置及射频信号源，涉及电子信号处理技术领域。装置中频率扩展电路、幅度控制电路和动态衰减电路顺序连接，形成一频率扩展通路，其输出端与合路保护电路的第一输入端连接；隔离链路电路的输出端与合路保护电路的第二输入端连接；选择开关与信号源装置连接，在频率扩展时，选择开关将信号源装置输出的频率信号连接至频率扩展通路，使得频率信号经过频率扩展电路、幅度控制电路和动态衰减电路处理后，经过合路保护电路输出到外部应用电路中；在不进行频率扩展时，选择开关将信号源装置输出的频率信号连接至隔离链路电路的输入端，使得频率信号经过隔离链路电路处理后，经过合路保护电路输出至外部应用电路中。

Description

一种频率扩展装置及射频信号源

技术领域

本发明涉及电子信号处理技术领域，尤其涉及一种频率扩展装置及射频信号源。

背景技术

射频信号源广泛应用于军事、通信、工业、教育等多个领域。射频信号源是一种产生正弦信号及各种调制信号的信号发生装置，其主要特征是输出频率范围广(从几kHz到几GHz，甚至达到几十GHz)、输出幅度动态范围大、输出频率分辨率高、具有各种模拟调制和数字调制功能。目前，基于科技的发展，通信等行业对频谱带宽需求更宽，对频谱资源需求量要求更多。特别的现有的5G通信技术，利用到更高频段(毫米波频段)。射频信号源作为工业研发必备仪器，需要往更高频段扩展，以满足市场的需求。

如图1所示，现有射频信号源的实现技术通常利用锁相环产生基波(如0.75-1.5GHz)频段，利用倍频模块实现高频段频率范围的扩展(如基波倍频实现1.5-3GHz；1.5-3GHz频段倍频实现3-6GHz频段覆盖；3-6GHz频段倍频实现6-12GHz频段覆盖)，利用分频电路(如÷2/4/8/16/32的分频电路)实现低频段信号覆盖，更低频段使用混频方案或者直接数字式频率合成器来实现，利用以上锁相环、倍频模块和分频电路这三部分可以实现射频信号源全频段(如9kHz-12GHz)覆盖。以上锁相环、倍频模块和分频电路这三部分电路中需要有滤波器组对频段扩展过程中产生的杂散信号进行滤除，我们常将该部分电路称为频综模块101；频综模块的输出送给电平控制模块102，进而输出到步进衰减模块103，从而实现幅度动态范围的覆盖，实现对系统幅度精确控制。

然而，现有技术中射频信号源的实现需要从信号产生到最终输出端口的整个链路中器件的工作频段全频段覆盖，而链路中的放大器、衰减器、检波器等有源器件随着频率变化存在频率响应，该频率响应特性会影响整个系统的输出幅度范围，造成输出幅度范围不佳。另外，由于链路中有源器件存在频率响应特性，系统需要进行校准来确保输出幅度的精度，即需要对不同频段多个幅度值进行校准工作，增加了校准复杂度。

发明内容

本发明的实施例提供一种频率扩展装置及射频信号源，以解决现有技术中的射频信号源的实现方式输出幅度范围不佳且需要对不同频段多个幅度值进行校准工作，校准复杂度较高的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种频率扩展装置，包括选择开关、频率扩展电路、幅度控制电路、动态衰减电路、隔离链路电路以及合路保护电路；所述频率扩展电路、所述幅度控制电路和所述动态衰减电路顺序连接，形成一频率扩展通路，所述频率扩展通路的输出端与所述合路保护电路的第一输入端连接；所述隔离链路电路的输出端与所述合路保护电路的第二输入端连接；

所述选择开关与信号源装置连接，在需要进行频率扩展时，所述选择开关将所述信号源装置输出的频率信号连接至所述频率扩展通路，使得信号源装置输出的频率信号经过频率扩展电路、幅度控制电路和动态衰减电路处理后，经过合路保护电路输出到外部应用电路中；在不需要进行频率扩展时，所述选择开关将所述信号源装置输出的频率信号连接至隔离链路电路的输入端，使得信号源装置输出的频率信号经过所述隔离链路电路处理后，经过合路保护电路输出至外部应用电路中。

具体的，所述隔离链路电路包括第一射频开关、第二射频开关、第一驱动级放大器、匹配单元电路以及多级直通通路射频开关；

所述第一射频开关的动端作为所述隔离链路电路的输入端；所述第二射频开关的动端作为所述隔离链路电路的输出端；所述第一射频开关的另外两个不动端分别连接在第一驱动级放大器的输入端和第一直通通路的输入侧；所述第二射频开关的另外两个不动端分别连接在第一驱动级放大器的输出端和第一直通通路的输出侧；所述第一直通通路包括第一直通线路、所述匹配单元电路和多级直通通路射频开关，所述第一直通线路和所述匹配单元电路组成并联结构，所述多级直通通路射频开关与所述并联结构串联；

在不需要进行频率扩展，且所述隔离链路电路的输入端的信号幅度大于等于预先设置的第一幅度阈值时，所述隔离链路电路的输入端的信号经过所述第一射频开关连接至所述第一驱动级放大器的输入端，并从第一驱动级放大器的输出端输出，经过第二射频开关连接至合路保护电路的第二输入端，以补偿隔离链路电路中的开关损耗；

在不需要进行频率扩展，且所述隔离链路电路的输入端的信号幅度小于预先设置的第一幅度阈值时，所述隔离链路电路的输入端的信号经过所述第一射频开关连接至第一直通通路中，并经过各多级直通通路射频开关和第一直通线路到达第二射频开关，经过第二射频开关连接至合路保护电路的第二输入端；

在需要进行频率扩展时，将多级直通通路射频开关切换至匹配单元电路，使得隔离链路电路中的物理信号链路隔断，并切断第一驱动级放大器的供电；所述匹配单元电路用于吸收所述隔离链路电路中的射频信号。

具体的，所述频率扩展电路包括第二驱动级放大器、倍频器件、第一带通滤波器选择开关、第二带通滤波器选择开关以及包括至少两个带通滤波器的滤波器组；

所述第二驱动级放大器的输入端作为所述频率扩展通路的输入端；所述第二驱动级放大器的输出端与所述倍频器件的输入端连接；所述倍频器件的输出端通过第一带通滤波器选择开关连接到滤波器组，所述滤波器组连接第二带通滤波器选择开关；所述第二带通滤波器选择开关的动端作为频率扩展电路的输出端；

在需要进行频率扩展时，所述第二驱动级放大器的输入端接收信号源装置输出的频率信号；所述信号源装置输出的频率信号经过第二驱动级放大器和倍频器件进行处理，再通过第一带通滤波器选择开关和第二带通滤波器选择开关选择的滤波器组中的带通滤波器，在频率扩展电路的输出端输出频率扩展信号。

具体的，所述幅度控制电路包括可变衰减器、宽带放大器组、功率分配器、检波器件、比较处理电路；

所述可变衰减器的输入端与所述频率扩展电路的输出端连接；所述可变衰减器的输出端连接宽带放大器组的输入端；所述宽带放大器组的输出端作为幅度控制电路的输出端，并经过功率分配器和检波器件连接入比较处理电路的第一输入端；所述比较处理电路的第二输入端加载有预先设置的电压幅度阈值；所述比较处理电路的输出端连接所述可变衰减器的控制端；

所述可变衰减器接收所述频率扩展信号，并输入到宽带放大器组，由宽带放大器组处理后，幅度控制电路的输出端输出幅度控制信号；所述功率分配器将宽带放大器组处理后的信号幅度传送到检波器件中，所述检波器件将宽带放大器组处理后的信号幅度转化为电压幅度信号，并输入到比较处理电路中；所述比较处理电路将所述电压幅度信号和预先设置的电压幅度阈值进行比较，并反馈控制信号到所述可变衰减器的控制端，调整可变衰减器的衰减量，以控制所述可变衰减器的衰减量在设置衰减阈值处。

具体的，所述动态衰减电路包括组合衰减单元电路、第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路；所述第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路均包括一路第二直通线路、一路第一衰减通路和用于选择第二直通线路和第一衰减通路的两个第一衰减单元选择开关；所述组合衰减单元电路、第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路串联；

所述组合衰减单元电路的输入端接收所述幅度控制信号，并将所述幅度控制信号在组合衰减单元电路中进行处理，输出到第一定制衰减单元电路，使得经过组合衰减单元电路处理后的信号分别经过第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路进行处理，在第三定制衰减单元电路的输出端输出动态衰减信号，使得所述幅度控制信号能够根据组合衰减单元电路、第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路的不同组合方式进行衰减。

具体的，所述组合衰减单元电路包括数控衰减器。

具体的，所述组合衰减单元电路包括由第一衰减单元电路、第二衰减单元电路和第三衰减单元电路串联形成的衰减路径，由第三直通线路组成的直通路径，以及用于选择衰减路径和直通路径的第一路径选择开关和第二路径选择开关；所述第一路径选择开关的动端作为组合衰减单元电路的输入端；所述第二路径选择开关的动端作为组合衰减单元电路的输出端；

所述第一衰减单元电路、第二衰减单元电路和第三衰减单元电路均包括一路第四直通线路、一路第二衰减通路和用于选择第四直通线路和第二衰减通路的两个第二衰减单元选择开关。

具体的，所述合路保护电路包括合路模块和保护模块；所述合路模块包括合路开关，所述保护模块包括保护开关；所述合路开关的两个不动端分别作为所述合路保护电路的第一输入端和合路保护电路的第二输入端；所述合路开关的动端与所述保护开关的一个不动端连接；所述保护开关的另一不动端空置，所述保护开关的动端作为合路保护电路的输出端与外部应用电路连接；

所述合路开关用于完成经过频率扩展通路与隔离链路电路的射频信号的合路；

所述保护开关用于在外部应用电路的射频信号进入到频率扩展装置时，保护开关切换到空置的不动端，以完成合路保护电路的输出端的保护。

具体的，所述动态衰减电路、隔离链路电路和合路保护电路设置于一印刷电路板的第一腔体中；所述频率扩展电路和幅度控制电路设置于一所述印刷电路板的第二腔体中；所述第一腔体与第二腔体相互独立设置。

一种射频信号源，包括信号源装置以及上述的频率扩展装置。

本发明实施例提供的一种频率扩展装置及射频信号源，该频率扩展装置包括选择开关、频率扩展电路、幅度控制电路、动态衰减电路、隔离链路电路以及合路保护电路；所述频率扩展电路、所述幅度控制电路和所述动态衰减电路顺序连接，形成一频率扩展通路，所述频率扩展通路的输出端与所述合路保护电路的第一输入端连接；所述隔离链路电路的输出端与所述合路保护电路的第二输入端连接；所述选择开关与信号源装置连接，在需要进行频率扩展时，所述选择开关将所述信号源装置输出的频率信号连接至所述频率扩展通路，使得信号源装置输出的频率信号经过频率扩展电路、幅度控制电路和动态衰减电路处理后，经过合路保护电路输出到外部应用电路中；在不需要进行频率扩展时，所述选择开关将所述信号源装置输出的频率信号连接至隔离链路电路的输入端，使得信号源装置输出的频率信号经过所述隔离链路电路处理后，经过合路保护电路输出至外部应用电路中。可见，本发明实施例通过简单的电路实现采用频率扩展通路可以完成频率扩展，可以有效的避免由器件频响问题引入幅度范围难以实现的问题，减少整个系统的校准难度，采用幅度控制电路和动态衰减电路，可提高校准效率，同时本发明实施例中隔离链路电路可以有效解决高低频信号间的串扰问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中射频信号源的实现方式的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种频率扩展装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中的隔离链路电路的结构示意图；

图4为本发明实施例中的频率扩展电路的结构示意图；

图5为本发明实施例中的幅度控制电路的结构示意图；

图6为本发明实施例中的动态衰减电路的结构示意图；

图7为本发明实施例中的动态衰减电路的结构示意图；

图8为本发明实施例中的合路保护电路的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种射频信号源的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图2所示，本发明实施例提供一种频率扩展装置20，包括选择开关21、频率扩展电路22、幅度控制电路23、动态衰减电路24、隔离链路电路25以及合路保护电路26；所述频率扩展电路22、所述幅度控制电路23和所述动态衰减电路24顺序连接，形成一频率扩展通路27，所述频率扩展通路27的输出端与所述合路保护电路26的第一输入端601连接；所述隔离链路电路25的输出端与所述合路保护电路26的第二输入端602连接。

所述选择开关21与信号源装置10(可以输出9kHz至6GHz，幅度范围为-130dBm至+20dBm的频率信号)连接，在需要进行频率扩展时(例如后端外部应用电路需要6GHz至12GHz的频率信号)，所述选择开关21将所述信号源装置10输出的频率信号连接至所述频率扩展通路27，使得信号源装置10输出的频率信号经过频率扩展电路22、幅度控制电路23和动态衰减电路24处理后，经过合路保护电路26输出到外部应用电路30中；在不需要进行频率扩展时(例如后端外部应用电路仅需要9kHz至6GHz的频率信号)，所述选择开关21将所述信号源装置10输出的频率信号连接至隔离链路电路25的输入端，使得信号源装置10输出的频率信号经过所述隔离链路电路25处理后，经过合路保护电路26输出至外部应用电路30中。

这样，本发明实施例中，通过频率扩展电路22可将频段进行扩展，后继通过幅度控制电路23和动态衰减电路24可以实现对高频段信号精确控制，满足高频段信号精确输出。同时，通过方便简单的电路实现原有射频信号源的升级，可以有效控制硬件成本。

具体的，如图3所示，所述隔离链路电路25包括第一射频开关501、第二射频开关502、第一驱动级放大器503、匹配单元电路504以及多级直通通路射频开关505。

所述第一射频开关501的动端作为所述隔离链路电路25的输入端；所述第二射频开关502的动端作为所述隔离链路电路25的输出端；所述第一射频开关501的另外两个不动端分别连接在第一驱动级放大器503的输入端和一第一直通通路506的输入侧；所述第二射频开关502的另外两个不动端分别连接在第一驱动级放大器503的输出端和第一直通通路506的输出侧；所述第一直通通路506包括第一直通线路507、所述匹配单元电路504和多级直通通路射频开关505，所述第一直通线路507和所述匹配单元电路504组成并联结构，所述多级直通通路射频开关505与所述并联结构串联。

在不需要进行频率扩展，且所述隔离链路电路25的输入端的信号幅度大于等于预先设置的第一幅度阈值(例如+10dBm)时，所述隔离链路电路25的输入端的信号经过所述第一射频开关501连接至所述第一驱动级放大器503的输入端，并从第一驱动级放大器503的输出端输出，经过第二射频开关502连接至合路保护电路26的第二输入端602，以补偿隔离链路电路25中的开关损耗。

在不需要进行频率扩展，且所述隔离链路电路25的输入端的信号幅度小于预先设置的第一幅度阈值时，所述隔离链路电路25的输入端的信号经过所述第一射频开关501连接至第一直通通路506中，并经过各多级直通通路射频开关505(可以为两级，也可以为更多级)和第一直通线路507到达第二射频开关502，经过第二射频开关502连接至合路保护电路26的第二输入端602。

在需要进行频率扩展时，将多级直通通路射频开关505切换至匹配单元电路504，使得隔离链路电路25中的物理信号链路隔断，并切断第一驱动级放大器503的供电。所述匹配单元电路504用于吸收所述隔离链路电路25中的射频信号，从而能够提高隔离链路电路25的隔离度。此处，需要说明的是，此隔离链路电路25泄露的信号强度需要小于整机的最小输出幅度即-130dBm，否则杂散指标满足不了系统需求。

这样，采用隔离链路电路25和频率扩展通路27的隔离处理方式，可以极大程度上避免信号的串扰。

具体的，如图4所示，所述频率扩展电路22包括第二驱动级放大器201、倍频器件202、第一带通滤波器选择开关203、第二带通滤波器选择开关204以及包括至少两个带通滤波器的滤波器组205。

所述第二驱动级放大器201的输入端作为所述频率扩展通路27的输入端；所述第二驱动级放大器201的输出端与所述倍频器件202的输入端连接。所述倍频器件202的输出端通过第一带通滤波器选择开关203连接到滤波器组205，所述滤波器组205连接第二带通滤波器选择开关204；所述第二带通滤波器选择开关204的动端作为频率扩展电路22的输出端。

在需要进行频率扩展时，所述第二驱动级放大器201的输入端接收信号源装置10输出的频率信号；所述信号源装置10输出的频率信号经过第二驱动级放大器201和倍频器件202进行处理，再通过第一带通滤波器选择开关203和第二带通滤波器选择开关204选择的滤波器组205中的带通滤波器，从而完成频段外杂散谐波的滤除，在频率扩展电路22的输出端输出频率扩展信号。

这样，在频率扩展电路22中器件的设计由超宽带变为宽带，只需要覆盖一个倍频层，器件的频响会比较理想，从而改善频响较差的现象。例如需要产生7-8GHz射频信号，信号源装置10输出3.5-4GHz信号，经过频率扩展电路22产生7-8GHz的有用信号，而过程中会伴随3.5-4GHz本振泄露信号以及10.5-12GHz和14-16GHz高次谐波信号，故而滤波器组205需要滤除本振泄露信号以及高次谐波信号。

具体的，如图5所示，所述幅度控制电路23包括可变衰减器301、宽带放大器组302、功率分配器303、检波器件304、比较处理电路305。

所述可变衰减器301的输入端与所述频率扩展电路22的输出端连接；所述可变衰减器301的输出端连接宽带放大器组302的输入端；所述宽带放大器组302的输出端作为幅度控制电路23的输出端，并经过功率分配器303和检波器件304连接入比较处理电路305的第一输入端；所述比较处理电路305的第二输入端加载有预先设置的电压幅度阈值(REF)；所述比较处理电路305的输出端连接所述可变衰减器301的控制端。

所述可变衰减器301接收所述频率扩展信号，并输入到宽带放大器组302，由宽带放大器组302处理后，幅度控制电路23的输出端输出幅度控制信号；所述功率分配器303将宽带放大器组302处理后的信号幅度传送到检波器件304中，所述检波器件304将宽带放大器组302处理后的信号幅度转化为电压幅度信号，并输入到比较处理电路305中；所述比较处理电路305将所述电压幅度信号和预先设置的电压幅度阈值进行比较，并反馈控制信号到所述可变衰减器301的控制端，调整可变衰减器301的衰减量，以控制所述可变衰减器301的衰减量在设置衰减阈值处。

最终该幅度控制电路23可实现在一定动态范围内精确控制信号幅度。如输出动态范围-10dBm～20dBm，控制步进为0.01dB。具体的幅度控制电路23原理，此处不再赘述。

具体的，如图6所示，动态衰减电路24是一个大动态的步进衰减器，该模块是程控衰减，衰减量可以达到125dB。所述动态衰减电路24包括组合衰减单元电路401、第一定制衰减单元电路402、第二定制衰减单元电路403和第三定制衰减单元电路404；所述第一定制衰减单元电路402、第二定制衰减单元电路403和第三定制衰减单元电路404均包括一路第二直通线路405、一路第一衰减通路406(例如30dB)和用于选择第二直通线路405和第一衰减通路406的两个第一衰减单元选择开关407；所述组合衰减单元电路401、第一定制衰减单元电路402、第二定制衰减单元电路403和第三定制衰减单元电路404串联。

所述组合衰减单元电路401的输入端接收所述幅度控制信号，并将所述幅度控制信号在组合衰减单元电路401中进行处理，输出到第一定制衰减单元电路402，使得经过组合衰减单元电路401处理后的信号分别经过第一定制衰减单元电路402、第二定制衰减单元电路403和第三定制衰减单元电路404进行处理，在第三定制衰减单元电路404的输出端输出动态衰减信号，使得所述幅度控制信号能够根据组合衰减单元电路401、第一定制衰减单元电路402、第二定制衰减单元电路403和第三定制衰减单元电路404的不同组合方式进行衰减。例如组合衰减单元电路401与第一定制衰减单元电路402、第二定制衰减单元电路403和第三定制衰减单元电路404可以实现信号125dB以内步进为5dB的不同组合的衰减。此处，信号隔离是动态衰减电路24的主要难点。此处需要考虑直通状态下信号的频率响应，要求直通链路开关数量尽量少。但是每级开关隔离度是有限的，必须保证信号衰减情况下在直通链路的串扰信号强度小于衰减链路信号幅度。方案中设计四级级联模式实现125dB动态衰减控制。组合衰减单元电路401的目的是减少链路开关数量。由于组合衰减单元电路401开关布局比较密集，考虑芯片的空间隔离度问题在印刷电路板的设计过程中需要放置组合衰减单元电路401在动态衰减电路24的第一级。

具体的，所述组合衰减单元电路401可以包括数控衰减器。

具体的，如图7所示，所述组合衰减单元电路401包括由第一衰减单元电路408、第二衰减单元电路409和第三衰减单元电路410串联形成的衰减路径(该组合衰减单元电路401将第一衰减单元电路408(5dB)、第二衰减单元电路409(10dB)和第三衰减单元电路410(20dB)组合为直通衰减多种选择，分别为0dB、5dB、10dB、15dB、20dB、25dB、30dB或35dB)，由第三直通线路411组成的直通路径，以及用于选择衰减路径和直通路径的第一路径选择开关412和第二路径选择开关413；所述第一路径选择开关412的动端作为组合衰减单元电路401的输入端；所述第二路径选择开关413的动端作为组合衰减单元电路401的输出端。

所述第一衰减单元电路408、第二衰减单元电路409和第三衰减单元电路410均包括一路第四直通线路414、一路第二衰减通路415和用于选择第四直通线路414和第二衰减通路415的两个第二衰减单元选择开关416。

具体的，如图8所示，所述合路保护电路26包括合路模块和保护模块；所述合路模块包括合路开关603，所述保护模块包括保护开关604；所述合路开关603的两个不动端分别作为所述合路保护电路26的第一输入端601和合路保护电路26的第二输入端602；所述合路开关603的动端与所述保护开关604的一个不动端连接；所述保护开关604的另一不动端空置，所述保护开关604的动端作为合路保护电路26的输出端与外部应用电路30连接。

所述合路开关603用于完成经过频率扩展通路27与隔离链路电路25的射频信号的合路。

所述保护开关604用于在外部应用电路30的射频信号进入到频率扩展装置20时，保护开关604切换到空置的不动端，以完成合路保护电路26的输出端的保护。

具体的，所述动态衰减电路24、隔离链路电路25和合路保护电路26设置于一印刷电路板的第一腔体中；所述频率扩展电路22和幅度控制电路23设置于一所述印刷电路板的第二腔体中；所述第一腔体与第二腔体相互独立设置。

如图9所示，本发明实施例还提供一种射频信号源40，包括信号源装置10以及上述图2至图8所述的频率扩展装置20。射频信号源40用于为外部应用电路30提供射频信号。

本发明实施例提供的一种频率扩展装置及射频信号源，该频率扩展装置包括选择开关、频率扩展电路、幅度控制电路、动态衰减电路、隔离链路电路以及合路保护电路；所述频率扩展电路、所述幅度控制电路和所述动态衰减电路顺序连接，形成一频率扩展通路，所述频率扩展通路的输出端与所述合路保护电路的第一输入端连接；所述隔离链路电路的输出端与所述合路保护电路的第二输入端连接；所述选择开关与信号源装置连接，在需要进行频率扩展时，所述选择开关将所述信号源装置输出的频率信号连接至所述频率扩展通路，使得信号源装置输出的频率信号经过频率扩展电路、幅度控制电路和动态衰减电路处理后，经过合路保护电路输出到外部应用电路中；在不需要进行频率扩展时，所述选择开关将所述信号源装置输出的频率信号连接至隔离链路电路的输入端，使得信号源装置输出的频率信号经过所述隔离链路电路处理后，经过合路保护电路输出至外部应用电路中。可见，本发明实施例通过简单的电路实现采用频率扩展通路可以完成频率扩展，可以有效的避免由器件频响问题引入幅度范围难以实现的问题，减少整个系统的校准难度，采用幅度控制电路和动态衰减电路，可提高校准效率，同时本发明实施例中隔离链路电路可以有效解决高低频信号间的串扰问题。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种频率扩展装置，其特征在于，包括选择开关、频率扩展电路、幅度控制电路、动态衰减电路、隔离链路电路以及合路保护电路；所述频率扩展电路、所述幅度控制电路和所述动态衰减电路顺序连接，形成一频率扩展通路，所述频率扩展通路的输出端与所述合路保护电路的第一输入端连接；所述隔离链路电路的输出端与所述合路保护电路的第二输入端连接；

所述选择开关与信号源装置连接，在需要进行频率扩展时，所述选择开关将所述信号源装置输出的频率信号连接至所述频率扩展通路，使得信号源装置输出的频率信号经过频率扩展电路、幅度控制电路和动态衰减电路处理后，经过合路保护电路输出到外部应用电路中；在不需要进行频率扩展时，所述选择开关将所述信号源装置输出的频率信号连接至隔离链路电路的输入端，使得信号源装置输出的频率信号经过所述隔离链路电路处理后，经过合路保护电路输出至外部应用电路中；

其中，所述隔离链路电路包括第一射频开关、第二射频开关、第一驱动级放大器、匹配单元电路以及多级直通通路射频开关；

所述第一射频开关的动端作为所述隔离链路电路的输入端；所述第二射频开关的动端作为所述隔离链路电路的输出端；所述第一射频开关的另外两个不动端分别连接在第一驱动级放大器的输入端和第一直通通路的输入侧；所述第二射频开关的另外两个不动端分别连接在第一驱动级放大器的输出端和第一直通通路的输出侧；所述第一直通通路包括第一直通线路、所述匹配单元电路和多级直通通路射频开关，所述第一直通线路和所述匹配单元电路组成并联结构，所述多级直通通路射频开关与所述并联结构串联；

在不需要进行频率扩展，且所述隔离链路电路的输入端的信号幅度大于等于预先设置的第一幅度阈值时，所述隔离链路电路的输入端的信号经过所述第一射频开关连接至所述第一驱动级放大器的输入端，并从第一驱动级放大器的输出端输出，经过第二射频开关连接至合路保护电路的第二输入端，以补偿隔离链路电路中的开关损耗；

在不需要进行频率扩展，且所述隔离链路电路的输入端的信号幅度小于预先设置的第一幅度阈值时，所述隔离链路电路的输入端的信号经过所述第一射频开关连接至第一直通通路中，并经过各多级直通通路射频开关和第一直通线路到达第二射频开关，经过第二射频开关连接至合路保护电路的第二输入端；

在需要进行频率扩展时，将多级直通通路射频开关切换至匹配单元电路，使得隔离链路电路中的物理信号链路隔断，并切断第一驱动级放大器的供电；所述匹配单元电路用于吸收所述隔离链路电路中的射频信号。

2.根据权利要求1所述的频率扩展装置，其特征在于，所述频率扩展电路包括第二驱动级放大器、倍频器件、第一带通滤波器选择开关、第二带通滤波器选择开关以及包括至少两个带通滤波器的滤波器组；

所述第二驱动级放大器的输入端作为所述频率扩展通路的输入端；所述第二驱动级放大器的输出端与所述倍频器件的输入端连接；所述倍频器件的输出端通过第一带通滤波器选择开关连接到滤波器组，所述滤波器组连接第二带通滤波器选择开关；所述第二带通滤波器选择开关的动端作为频率扩展电路的输出端；

在需要进行频率扩展时，所述第二驱动级放大器的输入端接收信号源装置输出的频率信号；所述信号源装置输出的频率信号经过第二驱动级放大器和倍频器件进行处理，再通过第一带通滤波器选择开关和第二带通滤波器选择开关选择的滤波器组中的带通滤波器，在频率扩展电路的输出端输出频率扩展信号。

3.根据权利要求2所述的频率扩展装置，其特征在于，所述幅度控制电路包括可变衰减器、宽带放大器组、功率分配器、检波器件、比较处理电路；

所述可变衰减器的输入端与所述频率扩展电路的输出端连接；所述可变衰减器的输出端连接宽带放大器组的输入端；所述宽带放大器组的输出端作为幅度控制电路的输出端，并经过功率分配器和检波器件连接入比较处理电路的第一输入端；所述比较处理电路的第二输入端加载有预先设置的电压幅度阈值；所述比较处理电路的输出端连接所述可变衰减器的控制端；

所述可变衰减器接收所述频率扩展信号，并输入到宽带放大器组，由宽带放大器组处理后，幅度控制电路的输出端输出幅度控制信号；所述功率分配器将宽带放大器组处理后的信号幅度传送到检波器件中，所述检波器件将宽带放大器组处理后的信号幅度转化为电压幅度信号，并输入到比较处理电路中；所述比较处理电路将所述电压幅度信号和预先设置的电压幅度阈值进行比较，并反馈控制信号到所述可变衰减器的控制端，调整可变衰减器的衰减量，以控制所述可变衰减器的衰减量在设置衰减阈值处。

4.根据权利要求3所述的频率扩展装置，其特征在于，所述动态衰减电路包括组合衰减单元电路、第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路；所述第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路均包括一路第二直通线路、一路第一衰减通路和用于选择第二直通线路和第一衰减通路的两个第一衰减单元选择开关；所述组合衰减单元电路、第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路串联；

所述组合衰减单元电路的输入端接收所述幅度控制信号，并将所述幅度控制信号在组合衰减单元电路中进行处理，输出到第一定制衰减单元电路，使得经过组合衰减单元电路处理后的信号分别经过第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路进行处理，在第三定制衰减单元电路的输出端输出动态衰减信号，使得所述幅度控制信号能够根据组合衰减单元电路、第一定制衰减单元电路、第二定制衰减单元电路和第三定制衰减单元电路的不同组合方式进行衰减。

5.根据权利要求4所述的频率扩展装置，其特征在于，所述组合衰减单元电路包括数控衰减器。

6.根据权利要求4所述的频率扩展装置，其特征在于，所述组合衰减单元电路包括由第一衰减单元电路、第二衰减单元电路和第三衰减单元电路串联形成的衰减路径，由第三直通线路组成的直通路径，以及用于选择衰减路径和直通路径的第一路径选择开关和第二路径选择开关；所述第一路径选择开关的动端作为组合衰减单元电路的输入端；所述第二路径选择开关的动端作为组合衰减单元电路的输出端；

所述第一衰减单元电路、第二衰减单元电路和第三衰减单元电路均包括一路第四直通线路、一路第二衰减通路和用于选择第四直通线路和第二衰减通路的两个第二衰减单元选择开关。

7.根据权利要求5或6所述的频率扩展装置，其特征在于，所述合路保护电路包括合路模块和保护模块；所述合路模块包括合路开关，所述保护模块包括保护开关；所述合路开关的两个不动端分别作为所述合路保护电路的第一输入端和合路保护电路的第二输入端；所述合路开关的动端与所述保护开关的一个不动端连接；所述保护开关的另一不动端空置，所述保护开关的动端作为合路保护电路的输出端与外部应用电路连接；

所述合路开关用于完成经过频率扩展通路与隔离链路电路的射频信号的合路；

所述保护开关用于在外部应用电路的射频信号进入到频率扩展装置时，保护开关切换到空置的不动端，以完成合路保护电路的输出端的保护。

8.根据权利要求7所述的频率扩展装置，其特征在于，所述动态衰减电路、隔离链路电路和合路保护电路设置于一印刷电路板的第一腔体中；所述频率扩展电路和幅度控制电路设置于一所述印刷电路板的第二腔体中；所述第一腔体与第二腔体相互独立设置。

9.一种射频信号源，其特征在于，包括信号源装置以及权利要求1至8任一项所述的频率扩展装置。