CN112422139A - 一种宽带下变频装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带下变频装置，所述下变频装置包括前端微波通道单元、采样保持单元，所述小前端微波通道单元与所述采样保持单元相连；输入的微波信号进入前端微波通道单元进行放大、滤波和数控衰减处理后经采样保持单元进行采样保持，输出中频信号。本发明公开的变频装置，以更简洁的射频链路将宽频带微波信号频谱搬移至可被AD直接采样的中频信号，同时保证高线性度及带宽。

Description

一种宽带下变频装置
技术领域
本发明属于S至KU频段的宽带微波接收技术领域，尤其涉及一种宽带下变频装置。
背景技术
对于S至KU宽频带信号接收方案常用为超外差接收模式，使用多段滤波器分选，后续多级变频方式将高频段信号搬移至可被AD采集的中频领域。但是这种结构需要对应的滤波器滤出镜像频率，交调信号，并提供多种本振信号来进行频谱搬移。随着对于接收系统模拟带宽要求的不断提高，常用的接收模式也面临着挑战。
接收系统也可以直接使用ADC对微波信号进行数字采样，但是这种采样模式存在于低动态，窄带宽，低频段领域，对于KU波段应用较少。近几年ADC技术发展迅速，奈奎斯特域在短短数年内增长了10倍以上，达到GHz的范围，但是仍旧X波段及以上的应用或尚不成熟或太过昂贵。
所以如何对宽带微波信号进行有效、简洁、低成本的信号接收方案，使其适用于工程应用成为了困扰工程师的问题。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种宽带下变频装置，以更简洁的射频链路将宽频带微波信号频谱搬移至可被AD直接采样的中频信号，同时保证高线性度及带宽。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种宽带下变频装置，所述下变频装置包括前端微波通道单元、采样保持单元，所述小前端微波通道单元与所述采样保持单元相连；输入的微波信号进入前端微波通道单元进行放大、滤波和数控衰减处理后经采样保持单元进行采样保持，输出中频信号。
根据一个优选的实施方式，所述下变频装置还包括采样时钟单元，所述采样时钟单元被配置为用于为所述采样保持单元提供所需时钟。
根据一个优选的实施方式，所述前端微波通道单元包括：多级低噪声放大器、数控衰减器、带通滤波器、固定衰减器；其中，输入的微波信号进入低噪声放大器之后进行带通滤波器，之后进入数控衰减器、低噪声放大器、带通滤波器和固定衰减器。
根据一个优选的实施方式，输入的微波信号频率为14-15GHz。
根据一个优选的实施方式，所述采样时钟单元包括晶振、放大器、锁相环和压控振荡器；晶振输出时钟信号，经放大器放大后进入锁相环，最后经压控振荡器和放大器放大输出采样时钟信号。
根据一个优选的实施方式，所述采样时钟单元选取100MHz晶振，经放大器后进入锁相环，后经压控振荡器和放大器输出2GHz采样时钟信号。
根据一个优选的实施方式，所述采样保持单元包括巴伦、采样保持电路、差分放大器和低通滤波器组成；宽带微波信号经过巴伦转换为差分信号，进入采样保持电路，输出采样信号后经差分放大器和巴伦转换为单端信号，由低通滤波器滤除交调谐波及杂散信号，输出中频信号。
根据一个优选的实施方式，前端微波通道单元输出的14-15GHz的微波信号经巴伦电路转换为差分信号，进入采样保持电路，采样时钟信号为2GHz，输出中频信号DC-1GHz经过差分放大器放大，巴伦转换为单端信号，经低通滤波器输出。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：
1.相对于传统的超外差式下变频系统，本发明变频装置无需信道化通道的多段滤波及多级本振信号变频，射频链路更加简洁，成本更低；
2.相对于AD直接采样射频信号，本发明变频装置覆盖频段更高，宽带微波信号采样保持在一个相对恒定的代表采样时刻信号的值，输出中频信号，可被AD信号直接进行采样，从根本上扩展带宽和高频线性度，满足对于高宽带的应用需求。
附图说明
图1是本发明下变频装置的功能单元连接示意图；
图2是本发明前端微波通道单元原理图；
图3是本发明采样时钟单元原理图；
图4是本发明采样保持单元原理图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1：
参考图1至图4所示，本发明公开了一种宽带下变频装置，所述下变频装置包括前端微波通道单元、采样保持单元和采样时钟单元。所述前端微波通道单元和采样时钟单元分别与所述采样保持单元相连。
优选地，输入的微波信号进入前端微波通道单元进行放大、滤波和数控衰减处理后经采样保持单元进行采样保持，输出中频信号。且所述采样时钟单元被配置为用于为所述采样保持单元提供所需时钟。
优选地，所述前端微波通道单元包括：多级低噪声放大器、数控衰减器、带通滤波器、固定衰减器；其中，输入的微波信号进入低噪声放大器之后进行带通滤波器，之后进入数控衰减器、低噪声放大器、带通滤波器和固定衰减器。
进一步地，输入的微波信号频率为14-15GHz。
优选地，所述采样时钟单元包括晶振、放大器、锁相环和压控振荡器；晶振输出时钟信号，经放大器放大后进入锁相环，最后经压控振荡器和放大器放大输出采样时钟信号。
进一步地，所述采样时钟单元选取100MHz晶振，经放大器后进入锁相环，后经压控振荡器和放大器输出2GHz采样时钟信号。
优选地，所述采样保持单元包括巴伦、采样保持电路、差分放大器和低通滤波器组成；宽带微波信号经过巴伦转换为差分信号，进入采样保持电路，输出采样信号后经差分放大器和巴伦转换为单端信号，由低通滤波器滤除交调谐波及杂散信号，输出中频信号。
进一步地，前端微波通道单元输出的14-15GHz的微波信号经巴伦电路转换为差分信号，进入采样保持电路，采样时钟信号为2GHz，输出中频信号DC-1GHz经过差分放大器放大，巴伦转换为单端信号，经低通滤波器输出。
相对于传统的超外差式下变频系统，本发明变频装置无需信道化通道的多段滤波及多级本振信号变频，射频链路更加简洁，成本更低。并且，相对于AD直接采样射频信号，本发明变频装置覆盖频段更高，宽带微波信号采样保持在一个相对恒定的代表采样时刻信号的值，输出中频信号，可被AD信号直接进行采样，从根本上扩展带宽和高频线性度，满足对于高宽带的应用需求。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种宽带下变频装置，其特征在于，所述下变频装置包括前端微波通道单元、采样保持单元，所述小前端微波通道单元与所述采样保持单元相连；
输入的微波信号进入前端微波通道单元进行放大、滤波和数控衰减处理后经采样保持单元进行采样保持，输出中频信号。
2.如权利要求1所述的宽带下变频装置，其特征在于，所述下变频装置还包括采样时钟单元，所述采样时钟单元被配置为用于为所述采样保持单元提供所需时钟。
3.如权利要求2所述的宽带下变频装置，其特征在于，所述前端微波通道单元包括：多级低噪声放大器、数控衰减器、带通滤波器、固定衰减器；
其中，输入的微波信号进入低噪声放大器之后进行带通滤波器，之后进入数控衰减器、低噪声放大器、带通滤波器和固定衰减器。
4.如权利要求3所述的宽带下变频装置，其特征在于，输入的微波信号频率为14-15GHz。
5.如权利要求4所述的宽带下变频装置，其特征在于，所述采样时钟单元包括晶振、放大器、锁相环和压控振荡器；
晶振输出时钟信号，经放大器放大后进入锁相环，最后经压控振荡器和放大器放大输出采样时钟信号。
6.如权利要求5所述的宽带下变频装置，其特征在于，所述采样时钟单元选取100MHz晶振，经放大器后进入锁相环，后经压控振荡器和放大器输出2GHz采样时钟信号。
7.如权利要求2所述的宽带下变频装置，其特征在于，所述采样保持单元包括巴伦、采样保持电路、差分放大器和低通滤波器组成；
宽带微波信号经过巴伦转换为差分信号，进入采样保持电路，输出采样信号后经差分放大器和巴伦转换为单端信号，由低通滤波器滤除交调谐波及杂散信号，输出中频信号。
8.如权利要求7所述的宽带下变频装置，其特征在于，前端微波通道单元输出的14-15GHz的微波信号经巴伦电路转换为差分信号，进入采样保持电路，采样时钟信号为2GHz，输出中频信号DC-1GHz经过差分放大器放大，巴伦转换为单端信号，经低通滤波器输出。
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