CN110190861A - 毫米波宽带接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了毫米波宽带接收机,包括V波段通道、W波段通道、射频开关与后级变频通道;所述V波段通道、W波段通道通过射频开关输出至后级变频通道;所述V波段通道、W波段通道用于输入信号的采集与处理;所述后级变频通道用于所述射频开关输出信号的变频。本发明毫米波宽带接收机能够克服现有装配工艺、结构件加工精度不够高的问题;通过矩形波导‑微带过渡结构的设计,方便电路各组成单元进行混合集成;能够根据使用情况合理调整变频通道的增益;该接收机具有高带外抑制特性,具有工作频率极高、工作频段宽、噪声系数小、低相噪、中频带宽宽等优异的工作性能。

Description

毫米波宽带接收机
技术领域
本发明属于射频接收机技术领域,尤其涉及毫米波宽带接收机。
背景技术
毫米波宽带接收机被广泛应用在频谱监测、战场侦查、抗电磁干扰及高速通信等领域。近年来,世界各国对频谱资源的开发日益严峻,在Ka频段以内的频谱资源利用已经非常充分,对更高段的毫米波、太赫兹频段频谱资源的竞争越发激烈。受限于技术水平,适用于毫米波、太赫兹频段的低噪声放大器、混频器、滤波器等MMIC或MEMS技术的器件开发难度较大;适用于毫米波、太赫兹频段电子产品的装配工艺、结构件加工精度也受到相关技术的限制。所以,毫米波、太赫兹频段的宽带接收机研制难度较大,商业可使用的该类电子设备较少。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供毫米波宽带接收机,其特征在于,包括V波段通道、W波段通道、射频开关与后级变频通道;所述V波段通道、W波段通道通过射频开关输出至后级变频通道;所述V波段通道、W波段通道用于输入信号的采集与处理;所述后级变频通道用于所述射频开关输出信号的变频。
进一步的,所述V波段通道与所述W波段通道均包括波导天线、波导微带过渡、低噪声放大器、混频单元、波导带通滤波器、微带低通滤波器与衰减器;
所述V波段通道输入信号经过放大、带通滤波、混频、低通滤波及衰减处理后输出至所述射频开关;
所述后级变频通道包括后级混频单元、带通滤波器、后级衰减器、驱动放大器、低通滤波器;所述后级变频通道所述驱动放大器用于信号线性度调节;所述射频开关输出信号经过混频、滤波、衰减及线性度调节后输出;
所述波导微带过渡用于将输入信号或滤波后的信号过渡至低噪声放大器、将低噪声放大器的输出信号由微带线过渡至波导带通滤波器、将滤波或放大的信号过渡至混频单元;
所述微带低通滤波器用于滤除混频单元输出的杂波信号;所述衰减器用于调节所述微带低通滤波器输出至射频开关的通道增益。
进一步的,所述W波段通道还包括波导功分器,输入信号由低噪声放大器输出至所述波导功分器后,分别经过混频、衰减调节后输出至所述射频开关。
进一步的,所述混频单元包括混频器与本振源;所述本振源与所述混频器输入端相连,用于为混频器提供本振驱动信号。
进一步的,所述衰减器为可调衰减器;所述后级衰减器为数控衰减器。
进一步的,所述V波段频率范围为:所述W波段频率范围为:
进一步的,所述后级变频通道输出信号带宽为1.2GHz或2.4GHz。
本发明的有益效果在于:本发明毫米波宽带接收机能够克服现有装配工艺、结构件加工精度不够高的问题;通过矩形波导-微带过渡结构的设计,方便电路各组成单元进行混合集成;能够根据使用情况合理调整变频通道的增益;该接收机具有高带外抑制特性,具有工作频率极高、工作频段宽、噪声系数小、低相噪、中频带宽宽等优异的工作性能。
附图说明
图1是毫米波宽带接收机的原理图;
图2是本发明实施例的原理图。
图中:1、2-波导天线;3-波导微带过渡;4-低噪声放大器;5-波导带通滤波器;6-混频器;7-本振源;8-低通滤波器;9-衰减器;10-功分器;11-射频开关;12-带通滤波器;13-LC带通滤波器;14-数控衰减器;15-驱动放大器;16-LTCC低通滤波器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1所示,本发明毫米波宽带接收机,其特征在于,包括V波段通道、W波段通道、射频开关与后级变频通道;所述V波段通道、W波段通道通过射频开关输出至后级变频通道;所述V波段通道、W波段通道用于输入信号的采集与处理;所述后级变频通道用于所述射频开关输出信号的调节。
进一步的,所述V波段通道与所述W波段通道均包括波导天线、波导微带过渡、低噪声放大器、混频单元、波导带通滤波器、微带低通滤波器与衰减器。
所述V波段通道输入信号经过放大、带通滤波、混频、低通滤波及衰减处理后输出至所述射频开关。
所述后级变频通道包括后级混频单元、带通滤波器、后级衰减器、驱动放大器、低通滤波器;所述后级变频通道所述驱动放大器用于信号线性度调节;所述射频开关输出信号经过混频、滤波、衰减及线性度调节后输出。
所述波导微带过渡用于将输入信号或滤波后的信号过渡至低噪声放大器、将低噪声放大器的输出信号由微带线过渡至波导带通滤波器、将滤波或放大的信号过渡至混频单元;
所述微带低通滤波器用于滤除混频单元输出的杂波信号;所述衰减器用于调节所述微带低通滤波器输出至射频开关的通道增益。
进一步的,所述W波段通道还包括波导功分器,输入信号由低噪声放大器输出至所述波导功分器后,分别经过混频、衰减调节后输出至所述射频开关。
进一步的,所述混频单元包括混频器与本振源;所述本振源与所述混频器输入端相连,用于为混频器提供本振驱动信号。
进一步的,所述衰减器为可调衰减器;所述后级衰减器为数控衰减器。
进一步的,所述V波段频率范围为:所述W波段频率范围为:
射频信号分为V波段和W波段 由矩形波导输入型喇叭天线馈入接收通道,信号经过一级低噪声放大、带通滤波器滤波、二级低噪声放大后混频得到Ι中频信号。本振源为混频器提供本振驱动信号,信号通过低通滤波器滤波、可调衰减器幅度均衡、低噪声放大后进行第二次混频得到Ⅱ中频信号,本振源为混频器提供本振驱动信号,Ⅱ中频信号通过带通滤波器滤波、低噪声放大、衰减器控制增益、驱动放大器放大、低通滤波器滤波后输出中频宽带信号。
具体的,V波段由V波段矩形波导输入型喇叭天线,接入矩形波导微带过渡结构,通过低噪声放大器放大保证低噪声系数指标,矩形波导微带过渡结构将信号由微带线过渡至矩形波导带通滤波器,矩形波导微带过渡结构将滤波后的信号由波导过渡至集成在微带线的低噪声放大器,再由矩形波导-微带过渡结构将信号由波导过渡至集成在微带线的第一级混频器,本振源为混频器提供本振驱动信号,得到Ι中频信号由微带低通滤波器滤除杂波信号,可调衰减器合理调整Ι中频通道增益。
具体的,W波段信号由W波段矩形波导输入型喇叭天线接入矩形波导微带过渡结构,通过低噪声放大器放大保证低噪声系数指标,矩形波导微带过渡结构将信号由微带线过渡至矩形波导功分器,分为两个通道,矩形波导-微带过渡结构将信号由波导过渡至集成在微带线的低噪声放大器,矩形波导-微带过渡结构将信号由微带线过渡至矩形波导带通滤波器,再由矩形波导-微带过渡结构将信号由波导过渡至集成在微带线的混频器,本振源为混频器提供本振驱动信号,得到的Ι中频中频信号由微带低通滤波器滤除杂波信号,可调衰减器合理调整通道增益;三路中频通道由射频开关合路,通过微带带通滤波器滤除第一级混频的杂波信号,再由低噪声放大器放大后至第二级混频器,本振源为混频器提供本振驱动信号,得到Ⅱ中频信号,Ⅱ中频信号由LC带通滤波器滤除第二级混频产生的杂波信号,通过低噪声放大器放大后,数控衰减器根据使用要求调整整个变频通道的增益,驱动放大器为Ⅱ中频信号获得高的线性度,最后由LTCC低通滤波器滤除Ⅱ中频信号的谐波和其他杂波信号。
本发明客服现有的装配工艺、结构件加工精度不够好的难题,通过合理设计得到性能优异的毫米波宽带接收机,通过矩形波导-微带过渡结构的设计,方便电路各组成单元进行混合集成;易于电路仿真,降低了工程阶段的设计风险;第一级混频器采用分谐波混频方式,降低本振源的设计难度和成本;该混频器的设计较采用MMIC混频芯片成本低;波导功分器、波导滤波器的设计比微带型功分器、滤波器的插损更低,波导滤波器的带外抑制特性较微带型滤波器带外抑制特性好;三路Ι中频信号选择相同频率,可降低第二级本振源和Ι中频通道的设计难度和成本;Ⅱ中频通道设置数控衰减器,可根据使用情况合理调整变频通道的增益;噪声系数小于或等于6.5dB;本发明最突出的特点是接收机的工作频率极高、工作带宽宽,中频输出带宽1.2GHz或2.4GHz。
本发明毫米波宽带接收机能够克服现有装配工艺、结构件加工精度不够高的问题;通过矩形波导-微带过渡结构的设计,方便电路各组成单元进行混合集成;能够根据使用情况合理调整变频通道的增益;该接收机具有高带外抑制特性,具有工作频率极高、工作频段宽、噪声系数小、低相噪、中频带宽宽等优异的工作性能。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.毫米波宽带接收机,其特征在于,包括V波段通道、W波段通道、射频开关与后级变频通道;所述V波段通道、W波段通道通过射频开关输出至后级变频通道;所述V波段通道、W波段通道用于输入信号的采集与处理;所述后级变频通道用于所述射频开关输出信号的二次变频处理。
2.根据权利要求1所述毫米波宽带接收机,其特征在于,所述V波段通道与所述W波段通道均包括波导天线、波导微带过渡、低噪声放大器、混频单元、波导带通滤波器、微带低通滤波器与衰减器;
所述V波段通道输入信号经过放大、带通滤波、混频、低通滤波及衰减处理后输出至所述射频开关;
所述后级调节通道包括后级混频单元、带通滤波器、后级衰减器、驱动放大器、低通滤波器;所述后级调节通道所述驱动放大器用于信号线性度调节;所述射频开关输出信号经过混频、滤波、衰减及线性度调节后输出;
所述波导微带过渡用于将输入信号或滤波后的信号过渡至低噪声放大器、将低噪声放大器的输出信号由微带线过渡至波导带通滤波器、将滤波或放大的信号过渡至混频单元;
所述微带低通滤波器用于滤除混频单元输出的杂波信号;所述衰减器用于调节所述微带低通滤波器输出至射频开关的通道增益。
3.根据权利要求2所述毫米波宽带接收机,其特征在于,所述W波段通道还包括波导功分器,输入信号由低噪声放大器输出至所述波导功分器后,分别经过混频、衰减调节后输出至所述射频开关。
4.根据权利要求2所述毫米波宽带接收机,其特征在于,所述混频单元包括混频器与本振源;所述本振源与所述混频器输入端相连,用于为混频器提供本振驱动信号。
5.根据权利要求2所述毫米波宽带接收机,其特征在于,所述衰减器为可调衰减器;所述后级衰减器为数控衰减器。
6.根据权利要求1或2之一所述毫米波宽带接收机,其特征在于,所述V波段频率范围为:60GHz~75GHz;所述W波段频率范围为:75GHz~110GHz。
7.根据权利要求1所述毫米波宽带接收机,其特征在于,所述后级变频通道输出信号带宽为1.2GHz或2.4GHz。
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