CN112688700B - 一种多通道低功耗宽带接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道低功耗宽带接收机，包括N路变频模块、一个本振模块、一个校正模块和一个功分模块；N路变频模块的功能和结构均相同，其中，N为大于等于2的正整数；本振模块和校正模块用于生成本振信号，本振信号通过功分模块分别供应到每一路变频模块；且N路接收模块、本振模块和校正模块通过功分模块进行整机互联。本发明多通道使用共同的本振和晶振，大大降低产品功耗。

Description

一种多通道低功耗宽带接收机

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体涉及一种多通道低功耗宽带接收机。

背景技术

随着现代通信的飞速发展，对微波频率的使用要求进一步提高，超宽带接收机可以精准的的监测到事实信号，因此广泛应用于雷达、通信、电子对抗等多个领域。宽带接收机主要用于处理天线收入的各频段信号，对收到的信号进行滤波变频放大，以便与信号数字化处理。而多通道接收机则可以在不同方位接收到同一个信号，以便对信号进行定位，测向等。

现有技术的缺陷和不足：

1.现有多通道宽带接收机体积大。

2.现有多通道接收机功耗大，高性能接收机往往大于20W，必须有固定的大电源才能支撑其工作。

3.现有的多通道宽带接收机性能指标差，抗干扰能力弱，且覆盖的频率比较窄。

发明内容

为了解决现有宽带接收机存在功耗大、性能指标差的技术问题，本发明提供了一种多通道低功耗宽带接收机。

本发明通过下述技术方案实现：

一种多通道低功耗宽带接收机，本发明的接收机包括N路变频模块、一个本振模块、一个校正模块和一个功分模块；

N路所述变频模块的功能和结构均相同，其中，N为大于等于2的正整数；

所述本振模块和校正模块用于生成本振信号，所述本振信号通过所述功分模块分别供应到每一路变频模块；

且所述N路接收模块、本振模块和校正模块通过所述功分模块进行整机互联。

优选的，本发明的N的取值为9。

优选的，本发明中每一路变频模块包括增益控制单元、射频预选器单元、低噪声放大器B、滤波器B、混频器A、一中频滤波及增益控制单元、混频器B、二中频滤波及增益控制单元、中频滤波单元和输出单元；

其中，来自天线的20M～8G射频信号通过所述增益控制单元进行初始滤波及增益控制处理；

经所述增益控制单元处理之后的信号通过所述射频预选器单元进行分段滤波处理；

经所述射频预选器单元处理之后的信号依次通过低噪声放大器B和滤波器B处理之后输入到所述混频器A；

所述混频器A将输入的射频信号与所述本振模块产生的一本振信号混频，输出一中频信号；

所述一中频信号通过所述一中频滤波及增益控制单元进行滤波以及增益控制之后输入到所述混频器B中；

所述混频器B将所述一中频滤波及增益控制单元输出的信号与所述本振模块产生的二本振信号混频，输出二中频信号；

所述二中频信号通过所述二中频滤波及增益控制单元进行滤波和增益控制，之后输入到所述中频滤波单元进行中频滤波；

经所述中频滤波单元处理之后的信号由所述输出单元处理并输出所需的中频信号。

优选的，本发明的增益控制单元包括滤波器A、单刀多掷开关A、低噪声放大器A、射频衰减器A和单刀多掷开关B；

所述低噪声放大器A和射频衰减器A设置在所述单刀多掷开关A和单刀多掷开关B之间；

来自天线的20M～8G射频信号通过所述滤波器A进行滤波之后由单刀多掷开关A选择输入到所述低噪声放大器A进行处理或输入到所述射频衰减器A进行处理或不进行处理，之后由单刀多掷开关B选择输出。

优选的，本发明的射频预选器单元包括单刀多掷开关C、预选滤波器组和单刀多掷开关D；

所述预选滤波器组设置在所述单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间；

由所述增益控制单元处理之后输出的信号由所述单刀多掷开关C选择进入所述预选滤波器组进行分段滤波处理，之后由所述单刀多掷开关D选择输出。

优选的，本发明的一中频滤波及增益控制单元包括滤波器C、中频滤波器A、中频放大器A、中频滤波器B和中频衰减器A；

混频器A输出的一中频信号通过所述滤波器C滤除混频干扰信号之后，依次通过中频滤波器A、中频放大器A、中频滤波器B和中频衰减器进行处理之后输入到所述混频器B。

优选的，本发明的滤波器C为微带交指滤波器。

优选的，本发明的二中频滤波及增益控制单元包括中频滤波器C、中频放大器B、中频衰减器B、温控衰减器A和低通滤波器E；

由所述混频器B输出的二中频信号通过所述中频滤波器C滤除混频器B产生的多余交调信号之后，依次通过所述中频放大器B、中频衰减器B、温控衰减器A和低通滤波器E进行处理。

优选的，本发明的中频滤波单元包括单刀多掷开关E、中频滤波器D、中频滤波器E、中频滤波器F和单刀多掷开关F；

所述中频滤波器D、中频滤波器E和中频滤波器F并联设置在所述单刀多掷开关E和单刀多掷开关F之间；

由所述二中频滤波及增益控制单元处理输出的信号由所述单刀多掷开关E选择进入所述中频滤波器D、中频滤波器E或中频滤波器F进行滤波处理，之后由所述单刀多掷开关F选择输出。

优选的，本发明的输出单元包括中频放大器C、中频衰减器C、温控衰减器B、中频放大器D和低通滤波器F；

由所述中频滤波单元处理输出的信号依次通过所述中频放大器C、中频衰减器C、温控衰减器B、中频放大器D和低通滤波器F进行处理得到所需的中频信号并输出。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过功分模块搭载支架，实现其余模块的互联，多个产品使用同一个本振和控制，充分利用产品空间，不需要多余的产品支架或者机箱，可以大大的减小产品的体积。

2、本发明多通道使用共同的本振和晶振，大大降低产品功耗。

3、本发明可以根据客户不同的使用环境和需求改变产品的体积和功耗；本发明具有超高的动态范围，监测灵敏度及抗干扰能力；本发明能够实现多种带宽多种中频的切换。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的接收机原理框图。

图2为本发明的功分模块结构示意图。

图3为本发明的变频模块结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-滤波器A，2-单刀多掷开关A，3-低噪声放大器A，4-射频衰减器A，5-单刀多掷开关B，6-单刀多掷开关C，7-射频预选器组A，8-单刀多掷开关D，9-低噪声放大器B，10-滤波器B，11-混频器A，12-滤波器C，13-中频滤波器A，14-中频放大器A，15-中频滤波器B，16-中频衰减器A，17-混频器B，18-中频滤波器C，19-中频放大器B，20-中频衰减器B，21-温控衰减器A，22-低通滤波器E，23-单刀多掷开关E，24-中频滤波器D，25-中频滤波器E，26-中频滤波器F，27-单刀多掷开关F，28-中频放大器C，29-中频衰减器C，30-温控衰减器B，31-中频放大器D，32-低通滤波器F。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

相较于现有的多通道接收机存在功耗大、性能差、抗干扰能力弱、覆盖的频带范围窄等问题，本实施例提出了一种多通道低功耗宽带接收机。本实施例的接收机包括N路变频模块、一个本振模块、一个校正模块和一个功分模块；N路变频模块的功能和结构均相同，其中，N为大于等于2的正整数；本振模块和校正模块用于生成本振信号，本振信号通过功分模块分别供应到每一路变频模块；且N路变频模块、本振模块和校正模块通过功分模块进行整机互联。

具体如图1-3所示，本实施例的接收机主要由9路20M～8G变频模块、一个本振模块、一个校正模块和一个功分模块组成。

本振信号通过功分把信号分别供应到每一个模块，功分器同时作为整机组装的机架使用，具体如图2所示，多通道接收机通过功分器进行整机互联，可以实现两个到9个(甚至更多)通道的同时工作，并且每个接收模块(变频模块)内部只有很小的区域有本振大信号存在，去除了本振环路和晶振，大大降低了接收系统内部的信号屏蔽难度，显著的提高了产品的抗干扰能力和电磁兼容性，能够更加准确的监测到实时信号和小信号，以准确的对信号进行定位。

本实施例的接收机只用到了一个晶振和本振环路，通过无源功分器分为多个通道，大大降低了产品功耗，并且每个接收通道都设置了关断系统，做到对产品功耗的充分把控。此系统还可以通过根据客户对信号质量的需求改变为不同的版本，实现不同场景不同体积不同功耗不用重量。

本实施例的9路变频模块结构和功能相同，其中每一路变频模块包括增益控制单元、射频预选器单元、低噪声放大器B、滤波器B、混频器A、一中频滤波及增益控制单元、混频器B、二中频滤波及增益控制单元、中频滤波单元和输出单元。

本实施例中，来自天线的20M～8G射频信号通过增益控制单元进行初始滤波及增益控制处理；

经增益控制单元处理之后的信号通过射频预选器单元进行分段滤波处理；

经射频预选器单元处理之后的信号依次通过低噪声放大器B和滤波器B处理之后输入到混频器A；

混频器A将输入的射频信号与本振模块产生的一本振信号混频，输出一中频信号；

一中频信号通过一中频滤波及增益控制单元进行滤波以及增益控制之后输入到混频器B中；

混频器B将一中频滤波及增益控制单元输出的信号与本振模块产生的二本振信号混频，输出二中频信号；

二中频信号通过二中频滤波及增益控制单元进行滤波和增益控制，之后输入到中频滤波单元进行中频滤波；

经中频滤波单元处理之后的信号由输出单元处理并输出所需的中频信号。

本实施例的低噪声放大器B噪声系数低、功耗小，降低了整机功耗及对信号噪低的恶化。

本实施例的滤波器B为低通滤波器，主要用于滤除信号过低噪声放大器B后产生的谐波信号。

本实施例的混频器A为初次混频器，此混频器主要把宽带的射频信号变到两个单点一中频信号，以便对信号进行进一步的滤波处理。

本实施例的混频器B为二混频器，主要用于把两个单点一中频变为所需的中频输出信号，通常选用高截点混频器。

本实施例的变频模块通过两次变频实现，20～3600M通过上变频到5G左右，3600～8000M下变频到2500M左右一中频，以实现更好的镜频中频抑制，加强产品的抗干扰能力，然后再将两个一中频信号变为我们所需要的中频信号，提供给后级数字化处理。本实施例的变频模块可以实现超高的动态范围增益控制，低噪声模式可以达到超低的噪声系数，低失真模式可以大大减少信号的失真，以保证接收机对不同大小信号功率的线性化处理。

具体如图3所示，本实施例的增益控制单元包括滤波器A、单刀多掷开关A、低噪声放大器A、射频衰减器A和单刀多掷开关B；

低噪声放大器A、射频衰减器A和直通通道并联设置在单刀多掷开关A和单刀多掷开关B之间；

来自天线的20M～8G射频信号通过滤波器A进行滤波之后由单刀多掷开关A选择输入到低噪声放大器A进行处理或输入到射频衰减器A进行处理或不进行处理(直通)，之后由单刀多掷开关B选择输出。

本实施例的滤波器A为低通滤波器。

本实施例的增益控制单元用于实现射频信号初次滤波及前级增益控制，通过分路的方式可以做到最高45dB的增益控制范围，可以大大的提高接收机的动态范围。

本实施例的射频预选器单元包括单刀多掷开关C、预选滤波器组和单刀多掷开关D；

预选滤波器组设置在单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间；

由增益控制单元处理之后输出的信号由单刀多掷开关C选择进入预选滤波器组进行分段滤波处理，之后由单刀多掷开关D选择输出。本实施例的预选滤波器组包括并联设置在单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间的预选滤波器A-F，即本实施例分6路射频滤波可以更好地滤除镜中频干扰和二阶交调信号干扰。

本实施例的一中频滤波及增益控制单元包括滤波器C、中频滤波器A、中频放大器A、中频滤波器B和中频衰减器A；

混频器A输出的一中频信号通过滤波器C滤除混频干扰信号之后，依次通过中频滤波器A、中频放大器A、中频滤波器B和中频衰减器进行处理之后输入到混频器B。

本实施例的滤波器C为微带交指滤波器，用于初步滤除干扰信号。

本实施例的中频滤波器A和中频滤波器B可以根据需求选择不同性能的滤波器，加强接收机的抗干扰能力和镜频信号的滤除能力。

本实施例的中频放大器A为一中频放大器，主要选用高线性低噪声放大器，保证接收机的噪声和线性区间。

本实施例的中频衰减器A用于整机增益控制。

本实施例的二中频滤波及增益控制单元包括中频滤波器C、中频放大器B、中频衰减器B、温控衰减器A和低通滤波器E；

由混频器B输出的二中频信号通过中频滤波器C滤除混频器B产生的多余交调信号之后，依次通过中频放大器B、中频衰减器B、温控衰减器A和低通滤波器E进行处理。

本实施例的中频滤波器C为带通滤波器，主要用于滤除混频器产生的多余交调信号。

本实施例的中频滤波单元包括单刀多掷开关E、中频滤波器D、中频滤波器E、中频滤波器F和单刀多掷开关F；

中频滤波器D、中频滤波器E和中频滤波器F并联设置在单刀多掷开关E和单刀多掷开关F之间；

由二中频滤波及增益控制单元处理输出的信号由单刀多掷开关E选择进入中频滤波器D、中频滤波器E或中频滤波器F进行滤波处理，之后由单刀多掷开关F选择输出。

本实施例的输出单元包括中频放大器C、中频衰减器C、温控衰减器B、中频放大器D和低通滤波器F；

由中频滤波单元处理输出的信号依次通过中频放大器C、中频衰减器C、温控衰减器B、中频放大器D和低通滤波器F进行处理得到所需的中频信号并输出。

本实施例的中频放大器B、中频放大器C和中频放大器D为二中频放大器，主要选用高线性度放大器，以保证整机线性程度。

本实施例的中频衰减器B和中频衰减器C为增益控制衰减器，用于调节整机增益控制。

本实施例的温控衰减器A和温控衰减器B主要作用是让整机在高低温状态下保持增益一致性。

本实施例的低通滤波器E和低通滤波器F主要用于保证整机的线性程度和匹配链路。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多通道低功耗宽带接收机，其特征在于，该接收机包括N路变频模块、一个本振模块、一个校正模块和一个功分模块；

N路所述变频模块的功能和结构均相同，其中，N为大于等于2的正整数；

所述本振模块和校正模块用于生成本振信号，所述本振信号通过所述功分模块分别供应到每一路变频模块；

且N路所述变频模块、本振模块和校正模块通过所述功分模块进行整机互联；

每一路变频模块包括增益控制单元、射频预选器单元、低噪声放大器B、滤波器B、混频器A、一中频滤波及增益控制单元、混频器B、二中频滤波及增益控制单元、中频滤波单元和输出单元；

其中，来自天线的20M~8G射频信号通过所述增益控制单元进行初始滤波及增益控制处理；

经所述增益控制单元处理之后的信号通过所述射频预选器单元进行分段滤波处理；

经所述射频预选器单元处理之后的信号依次通过低噪声放大器B和滤波器B处理之后输入到所述混频器A；

所述混频器A将输入的射频信号与所述本振模块产生的一本振信号混频，输出一中频信号；

所述一中频信号通过所述一中频滤波及增益控制单元进行滤波以及增益控制之后输入到所述混频器B中；

所述混频器B将所述一中频滤波及增益控制单元输出的信号与所述本振模块产生的二本振信号混频，输出二中频信号；

所述二中频信号通过所述二中频滤波及增益控制单元进行滤波和增益控制，之后输入到所述中频滤波单元进行中频滤波；

经所述中频滤波单元处理之后的信号由所述输出单元处理并输出所需的中频信号；所述N的取值为9。

2.根据权利要求1所述的一种多通道低功耗宽带接收机，其特征在于，所述增益控制单元包括滤波器A、单刀多掷开关A、低噪声放大器A、射频衰减器A和单刀多掷开关B；

来自天线的20M~8G射频信号通过所述滤波器A进行滤波之后由单刀多掷开关A选择输入到所述低噪声放大器A进行处理或输入到所述射频衰减器A进行处理或不进行处理，之后由单刀多掷开关B选择输出。

3.根据权利要求1所述的一种多通道低功耗宽带接收机，其特征在于，所述射频预选器单元包括单刀多掷开关C、预选滤波器组和单刀多掷开关D；

所述预选滤波器组设置在所述单刀多掷开关C和单刀多掷开关D之间；

由所述增益控制单元处理之后输出的信号由所述单刀多掷开关C选择进入所述预选滤波器组进行分段滤波处理，之后由所述单刀多掷开关D选择输出。

4.根据权利要求1所述的一种多通道低功耗宽带接收机，其特征在于，所述一中频滤波及增益控制单元包括滤波器C、中频滤波器A、中频放大器A、中频滤波器B和中频衰减器A；

混频器A输出的一中频信号通过所述滤波器C滤除混频干扰信号之后，依次通过中频滤波器A、中频放大器A、中频滤波器B和中频衰减器进行处理之后输入到所述混频器B。

5.根据权利要求4所述的一种多通道低功耗宽带接收机，其特征在于，所述滤波器C为微带交指滤波器。

6.根据权利要求1所述的一种多通道低功耗宽带接收机，其特征在于，所述二中频滤波及增益控制单元包括中频滤波器C、中频放大器B、中频衰减器B、温控衰减器A和低通滤波器E；

由所述混频器B输出的二中频信号通过所述中频滤波器C滤除混频器B产生的多余交调信号之后，依次通过所述中频放大器B、中频衰减器B、温控衰减器A和低通滤波器E进行处理。

7.根据权利要求1所述的一种多通道低功耗宽带接收机，其特征在于，所述中频滤波单元包括单刀多掷开关E、中频滤波器D、中频滤波器E、中频滤波器F和单刀多掷开关F；

所述中频滤波器D、中频滤波器E和中频滤波器F并联设置在所述单刀多掷开关E和单刀多掷开关F之间；

由所述二中频滤波及增益控制单元处理输出的信号由所述单刀多掷开关E选择进入所述中频滤波器D、中频滤波器E或中频滤波器F进行滤波处理，之后由所述单刀多掷开关F选择输出。

8.根据权利要求1所述的一种多通道低功耗宽带接收机，其特征在于，所述输出单元包括中频放大器C、中频衰减器C、温控衰减器B、中频放大器D和低通滤波器F；

由所述中频滤波单元处理输出的信号依次通过所述中频放大器C、中频衰减器C、温控衰减器B、中频放大器D和低通滤波器F进行处理得到所需的中频信号并输出。

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