CN114938204A - 一种sc波段幅相一致变频组件 - Google Patents

一种sc波段幅相一致变频组件 Download PDF

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CN114938204A CN202210678152.1A CN202210678152A CN114938204A CN 114938204 A CN114938204 A CN 114938204A CN 202210678152 A CN202210678152 A CN 202210678152A CN 114938204 A CN114938204 A CN 114938204A
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寇小兵
杨光华
李亮
韦晟之
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Abstract

本发明公开了一种SC波段幅相一致变频组件，该组件包括顺次设置的预选分选单元、变频单元、中频放大视频采集单元，预选分选单元包括预选滤波电路、分选电路，外部SC波段信号由天线经过预选滤波电路分段预选滤波，之后进入分选电路进行再一次分选，最后进入变频单元；变频单元实现两次频率变换，将输入的射频信号混频至KU波段；中频放大视频采集单元，输出所需的中频信号，一路限幅输出中频信号，一路视频检波输出视频信号。本发明预选电路完成了信号的预选工作，大大的提高了系统的接收灵敏度，可以使系统捕捉更广范围的目标信号；信号预选放大后进行进一步分选，通过使用阻带滤波器组滤除单个预选通道中的干扰信号，提高了组件的抗干扰性。

Description

一种SC波段幅相一致变频组件
技术领域
本发明涉及电子对抗技术领域，特别是一种SC波段幅相一致变频组件。
背景技术
在雷达、通信等微波收发系统中，幅相一致变频组件扮演着至关重要的作用，它把接收到的宽带信号变频至低中频信号，然后输出给接收机进行比幅比相等信号处理分析工作。
传统的变频组件一般都是信号进来后先进入开关滤波器组进行信号预选，然后再进行混频放大至毫米波频段后再进行一次下变频至中频波段，这样一来整个组件的噪声系数基本达到25dB以上，组件的接收灵敏度一般都较差，1GHz瞬时带宽内接收灵敏度最小信号约为-60dBm。
传统的下变频组件一般都是信号预选后直接进入混频器，没有对信号进一步分选处理，这样就可能会出现一个预选通道内出现多个信号(一个为大信号干扰信号)，这样放大器等有源器件无法有效的处理多音信号，造成传输通道阻塞，整个变频系统无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高灵敏度、高无虚假动态、小型化、轻型化、低功耗的SC波段幅相一致变频组件。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种SC波段幅相一致变频组件，包括顺次设置的预选分选单元、变频单元、中频放大视频采集单元，其中：
所述预选分选单元包括预选滤波电路、分选电路，外部SC波段信号由天线经过预选滤波电路分段预选滤波，滤除冗余的谐波信号及镜像信号，之后进入分选电路进行再一次分选，最后统一进入后续的变频单元；
所述变频单元实现两次频率变换，将输入的射频信号混频至KU波段；
所述中频放大视频采集单元，输出所需的中频信号，一路限幅输出中频信号，一路视频检波输出视频信号。
进一步地，所述预选分选单元包括顺次设置的第一单刀多掷开关、预选滤波器组、第一低噪声放大器、第二单刀多掷开关、第一数控衰减器、第二低噪声放大器、第二数控衰减器、第三单刀多掷开关、阻带选择滤波器组、第四单刀多掷开关、第三低噪声放大器；
所述第一单刀多掷开关、预选滤波器组、第一低噪声放大器、第二单刀多掷开关、第一数控衰减器、第二低噪声放大器、第二数控衰减器构成预选滤波电路，预选滤波电路对输入的SC波段信号进行分段滤波，滤除冗余的谐波信号及镜像信号，并进行低噪声放大；
所述第三单刀多掷开关、阻带选择滤波器组、第四单刀多掷开关、第三低噪声放大器构成分选电路，分选电路对预选滤波电路输出的信号进行再一次分选，最后统一输出至后续的变频单元。
进一步地，所述变频单元包括第一混频器、第一本振放大器、第一低通滤波器、高中频带通滤波器、高中频第一放大器、高中频低通滤波器、高中频第二放大器、第二混频器、第二低通滤波器、第二本振放大器、移相器；
所述第一混频器、通滤波器、高中频第一放大器、高中频低通滤波器、高中频第二放大器、第二混频器顺次连接；
第一混频器的一个输入端接预选分选单元的输出，第一本振放大器通过第一低通滤波器接入第一混频器的另一个输入端；所述第一本振放大器的输入为第一本振LO1；
高中频第二放大器接入第二混频器的一个输入端，移相器、第二本振放大器、第二低通滤波器顺次连接后接入第二混频器的另一个输入端，第二混频器的输出端接入中频放大视频采集单元；所述移相器的输入为第二本振LO2。
进一步地，所述中频放大视频采集单元包括低中频第一带通滤波器、功分器、视频第一放大器、视频第二放大器、SDLVA、低中频第一放大器、低中频数控衰减器、低中频第二放大器、温度补偿衰减器、低中频第三放大器、限幅器、低中频第二带通滤波器；
所述低中频第一带通滤波器的输出端接入功分器；功分器的一个输出端顺次连接视频第一放大器、视频第二放大器、SDLVA，SDLVA输出视频信号；功分器的另一个输出端顺次连接低中频第一放大器、低中频数控衰减器、低中频第二放大器、温度补偿衰减器、低中频第三放大器、限幅器、低中频第二带通滤波器，低中频第二带通滤波器输出中频信号。
进一步地，所述预选分选单元中第一低噪声放大器的噪声系数为1.5dB，为整个组件的低噪声提供基础保障；预选滤波器组用于滤除射频信号的多次谐波及镜像频率。
进一步地，所述预选分选单元中阻带选择滤波器组用于滤除单个预选通道中的多音信号，以给变频单元中第一混频器提供纯净的信号；第一数控衰减器和第二数控衰减器用于调节进入变频单元中第一混频器的信号功率，实现线性动态的指标以及总动态的扩充。
进一步地，所述变频单元中，高中频带通滤波器用于滤除射频信号以及第一本振LO1的基波，高中频低通滤波器用于滤除射频的高次谐波；移相器起到移相作用，用于实现不同组件间的相位一致性要求。
进一步地，所述变频单元中，第二混频器完成高中频与第二本振LO2的混频，把高中频信号混频至低中频，得到所需的低中频信号，低中频第一带通滤波器用于滤除第二本振LO2以及高中频信号。
进一步地，中频放大视频采集单元中，所述低中频第一带通滤波器，用于滤除信号的多次谐波。
进一步地，中频放大视频采集单元中，功分器用于功率分配，一路给SDLVA进行视频检波，另一路经过低中频第一放大器放大，经过低中频数控衰减器调节组件的幅度，用于保证幅度一致性；再经过低中频第二放大器再次放大信号，经过温度补偿衰减器补偿高低温度下组件的增益，经过低中频第三放大器、限幅器、低中频第二带通滤波器依次对信号放大、限幅、滤波，最终输出中频信号。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)在预选部分将信号进行了一次分段放大处理，预选电路完成了信号的预选工作，同时也实现了低噪声工作模式，整个变频组件的噪声系数≤5dB，接收灵敏度比传统方案提高近20dB，大大的提高了系统的接收灵敏度，可以使系统捕捉更广范围的目标信号；(2)无虚假动态≥50dB(-80dB～-30dB)，可以提高接收系统的无虚假接收动态约20dB；(3)信号预选放大后进行进一步分选，通过使用阻带滤波器组来滤除单个预选通道中的干扰信号，从而提高了组件的抗干扰能力，提高了系统多音信号的处理能力；(4)同时具有视频检波功能，检波动态≥40dB，幅度一致性≤±1dB，相位一致性≤±10°。
附图说明
图1是本发明SC波段幅相一致变频组件的电路结构示意图。
图中标号，1、第一单刀多掷开关；2、预选滤波器组；3、第一低噪声放大器；4、第二单刀多掷开关；5、第一数控衰减器；6、第二低噪声放大器；7、第二数控衰减器；8、第三单刀多掷开关；9、阻带选择滤波器组；10、第四单刀多掷开关；11、第三低噪声放大器；12、第一混频器；13、第一低通滤波器；14、第一本振放大器；15、高中频带通滤波器；16、高中频第一放大器；17、高中频低通滤波器；18、高中频第二放大器；19、第二混频器；20、第二低通滤波器；21、第二本振放大器；22、移相器；23、低中频第一带通滤波器；24、功分器；25、视频第一放大器；26、视频第二放大器；27、SDLVA；28、低中频第一放大器；29、低中频数控衰减器；30、低中频第二放大器；31、温度补偿衰减器；32、低中频第三放大器；33、限幅器；34、低中频第二带通滤波器。
具体实施方式
结合图1，本发明一种SC波段幅相一致变频组件，包括顺次设置的预选分选单元、变频单元、中频放大视频采集单元，其中：
所述预选分选单元包括预选滤波电路、分选电路，外部SC波段信号由天线经过预选滤波电路分段预选滤波，滤除冗余的谐波信号及镜像信号，之后进入分选电路进行再一次分选，最后统一进入后续的变频单元；
所述变频单元实现两次频率变换，将输入的射频信号混频至KU波段；
所述中频放大视频采集单元，输出所需的中频信号，一路限幅输出中频信号，一路视频检波输出视频信号。
作为一种具体实施方式，所述预选分选单元包括顺次设置的第一单刀多掷开关1、预选滤波器组2、第一低噪声放大器3、第二单刀多掷开关4、第一数控衰减器5、第二低噪声放大器6、第二数控衰减器7、第三单刀多掷开关8、阻带选择滤波器组9、第四单刀多掷开关10、第三低噪声放大器11；
所述第一单刀多掷开关1、预选滤波器组2、第一低噪声放大器3、第二单刀多掷开关4、第一数控衰减器5、第二低噪声放大器6、第二数控衰减器7构成预选滤波电路，预选滤波电路对输入的SC波段信号进行分段滤波，滤除冗余的谐波信号及镜像信号，并进行低噪声放大；
所述第三单刀多掷开关8、阻带选择滤波器组9、第四单刀多掷开关10、第三低噪声放大器11构成分选电路，分选电路对预选滤波电路输出的信号进行再一次分选，最后统一输出至后续的变频单元。
作为一种具体实施方式，所述变频单元包括第一混频器12、第一本振放大器14、第一低通滤波器13、高中频带通滤波器15、高中频第一放大器16、高中频低通滤波器17、高中频第二放大器18、第二混频器19、第二低通滤波器20、第二本振放大器21、移相器22；
所述第一混频器12、通滤波器15、高中频第一放大器16、高中频低通滤波器17、高中频第二放大器18、第二混频器19顺次连接；
第一混频器12的一个输入端接预选分选单元的输出，第一本振放大器14通过第一低通滤波器13接入第一混频器12的另一个输入端；所述第一本振放大器14的输入为第一本振LO1；
高中频第二放大器18接入第二混频器19的一个输入端，移相器22、第二本振放大器21、第二低通滤波器20顺次连接后接入第二混频器19的另一个输入端，第二混频器19的输出端接入中频放大视频采集单元；所述移相器22的输入为第二本振LO2。
作为一种具体实施方式，所述中频放大视频采集单元包括低中频第一带通滤波器23、功分器24、视频第一放大器25、视频第二放大器26、SDLVA27、低中频第一放大器28、低中频数控衰减器29、低中频第二放大器30、温度补偿衰减器31、低中频第三放大器32、限幅器33、低中频第二带通滤波器34；
所述低中频第一带通滤波器23的输出端接入功分器24；功分器24的一个输出端顺次连接视频第一放大器25、视频第二放大器26、SDLVA27，SDLVA27输出视频信号；功分器24的另一个输出端顺次连接低中频第一放大器28、低中频数控衰减器29、低中频第二放大器30、温度补偿衰减器31、低中频第三放大器32、限幅器33、低中频第二带通滤波器34，低中频第二带通滤波器34输出中频信号。
作为一种具体实施方式，所述预选分选单元中第一低噪声放大器3的噪声系数为1.5dB，为整个组件的低噪声提供基础保障；预选滤波器组2用于滤除射频信号的多次谐波及镜像频率，减少在变频单元的第一混频器12中产生的杂散及虚假信号，提高整个组件的虚假指标。
作为一种具体实施方式，所述预选分选单元中阻带选择滤波器组9用于滤除单个预选通道中的多音信号，以给变频单元中第一混频器12提供纯净的信号，提高组件的抗干扰性；第一数控衰减器5和第二数控衰减器7用于调节进入变频单元中第一混频器12的信号功率，实现线性动态的指标以及总动态的扩充。
作为一种具体实施方式，所述变频单元中，高中频带通滤波器15用于滤除射频信号以及第一本振LO1的基波，高中频低通滤波器17用于滤除射频的高次谐波，以防其泄露出去在第二混频器19中和第二本振LO2混出带内杂散；移相器22起到移相作用，用于实现不同组件间的相位一致性要求。
作为一种具体实施方式，所述变频单元中，第二混频器19完成高中频与第二本振LO2的混频，把高中频信号混频至低中频，得到所需的低中频信号，低中频第一带通滤波器23用于滤除第二本振LO2以及高中频信号，使低中频信号纯净。
作为一种具体实施方式，中频放大视频采集单元中，所述低中频第一带通滤波器23，用于滤除信号的多次谐波。
作为一种具体实施方式，中频放大视频采集单元中，功分器24用于功率分配，一路给SDLVA进行视频检波，另一路经过低中频第一放大器28放大，经过低中频数控衰减器29调节组件的幅度，用于保证幅度一致性；再经过低中频第二放大器30再次放大信号，经过温度补偿衰减器31补偿高低温度下组件的增益，经过低中频第三放大器32、限幅器33、低中频第二带通滤波器34依次对信号放大、限幅、滤波，最终输出中频信号。
作为一种具体实例，所述的SC波段幅相一致变频组件，包含射频模块和控制模块，两种模块装在一个密闭的盒体中，采用气密性设计，组件内部分腔设计可有有效的解决密闭空间内部电磁兼容问题。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
结合图1，本实施例SC波段幅相一致变频组件，包括预选分选单元、变频单元、中频放大视频采集单元。外部SC波段信号由天线经过预选分选单元分段预选滤波，滤除谐波及镜频信号，之后进入分选电路进行再一次分选，之后统一进入后续的变频单元做频率变换，最后由中频放大视频采集单元输出所需的中频信号，一路限幅输出，一路视频检波输出。
所述的预选分选单元包括所述预选分选单元包括顺次设置的第一单刀多掷开关1、预选滤波器组2、第一低噪声放大器3、第二单刀多掷开关4、第一数控衰减器5、第二低噪声放大器6、第二数控衰减器7、第三单刀多掷开关8、阻带选择滤波器组9、第四单刀多掷开关10、第三低噪声放大器11。该部分电路功能为：对信号进行预选处理进行分段放大，两级数控衰减器根据接收装置反馈的信号大小来调节衰减值，使接收装置一直处于线性状态，信号放大后进行再一次分选，可以解决多音信号的干扰问题，之后进入第一混频进行一次上变频处理。
所述变频单元包括第一混频器12、第一本振放大器14、第一低通滤波器13、高中频带通滤波器15、高中频第一放大器16、高中频低通滤波器17、高中频第二放大器18、第二混频器19、第二低通滤波器20、第二本振放大器21、移相器22。
所述中频放大视频采集单元包括低中频第一带通滤波器23、功分器24、视频第一放大器25、视频第二放大器26、SDLVA27、低中频第一放大器28、低中频数控衰减器29、低中频第二放大器30、温度补偿衰减器31、低中频第三放大器32、限幅器33、低中频第二带通滤波器34。
所述变频单元中高中频带通滤波器15主要用于滤除第一本振LO1的基波信号、射频信号RF、以及镜频信号，以减少在第一混频器中产生的杂散信号，提高整个组件的虚假指标。变频单元中高中频低通滤波器17用于滤除由第一本振LO1的高次谐波，以防其泄漏至第二混频器和第二本振LO2的多次谐波混至低中频带内，这样得到较为纯净的信号进入后续链路中，减少杂散信号，提高整个组件的虚假指标。移相器22可以改变第二本振LO2的相位，从而改变整个变频组件的相位来保证组件的相位一致性。
所述变频单元中，输入的射频信号混频至KU波段，这样可以有效的避免RF基波以及其二次谐波落入高中频带内，可以有效的提高组件的无虚假动态。
所述中频放大视频采集单元中的低中频数控衰减器29用于调节信号幅度大小，保证输出信号的幅度一致性，温度补偿衰减器31用于调节整个组件的高低温特性。同时组件具有DLVA功能，可以提供大动态视频检波信号给接收处理单元。
所述SC波段幅相一致变频组件包含射频模块和控制模块，两种模块装在一个密闭的盒体中，采用气密性设计，组件内部分腔设计，可有有效的解决密闭空间内部电磁兼容问题。
本实施例SC波段幅相一致变频组件，在预选部分将信号进行了一次分段放大处理，预选电路完成了信号的预选工作，同时也实现了低噪声工作模式，整个变频组件的噪声系数≤5dB，接收灵敏度比传统方案提高近20dB，大大的提高了系统的接收灵敏度，可以使系统捕捉更广范围的目标信号；无虚假动态≥50dB(-80dB～-30dB)，可以提高接收系统的无虚假接收动态约20dB；信号预选放大后进行进一步分选，通过使用阻带滤波器组来滤除单个预选通道中的干扰信号，从而提高了组件的抗干扰能力，提高了系统多音信号的处理能力；同时具有视频检波功能，检波动态≥40dB，幅度一致性≤±1dB，相位一致性≤±10°。

Claims (10)

1.一种SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，包括顺次设置的预选分选单元、变频单元、中频放大视频采集单元，其中：
所述预选分选单元包括预选滤波电路、分选电路，外部SC波段信号由天线经过预选滤波电路分段预选滤波，滤除冗余的谐波信号及镜像信号，之后进入分选电路进行再一次分选，最后统一进入后续的变频单元；
所述变频单元实现两次频率变换，将输入的射频信号混频至KU波段；
所述中频放大视频采集单元，输出所需的中频信号，一路限幅输出中频信号，一路视频检波输出视频信号。
2.根据权利要求1所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，所述预选分选单元包括顺次设置的第一单刀多掷开关(1)、预选滤波器组(2)、第一低噪声放大器(3)、第二单刀多掷开关(4)、第一数控衰减器(5)、第二低噪声放大器(6)、第二数控衰减器(7)、第三单刀多掷开关(8)、阻带选择滤波器组(9)、第四单刀多掷开关(10)、第三低噪声放大器(11)；
所述第一单刀多掷开关(1)、预选滤波器组(2)、第一低噪声放大器(3)、第二单刀多掷开关(4)、第一数控衰减器(5)、第二低噪声放大器(6)、第二数控衰减器(7)构成预选滤波电路，预选滤波电路对输入的SC波段信号进行分段滤波，滤除冗余的谐波信号及镜像信号，并进行低噪声放大；
所述第三单刀多掷开关(8)、阻带选择滤波器组(9)、第四单刀多掷开关(10)、第三低噪声放大器(11)构成分选电路，分选电路对预选滤波电路输出的信号进行再一次分选，最后统一输出至后续的变频单元。
3.根据权利要求1所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，所述变频单元包括第一混频器(12)、第一本振放大器(14)、第一低通滤波器(13)、高中频带通滤波器(15)、高中频第一放大器(16)、高中频低通滤波器(17)、高中频第二放大器(18)、第二混频器(19)、第二低通滤波器(20)、第二本振放大器(21)、移相器(22)；
所述第一混频器(12)、通滤波器(15)、高中频第一放大器(16)、高中频低通滤波器(17)、高中频第二放大器(18)、第二混频器(19)顺次连接；
第一混频器(12)的一个输入端接预选分选单元的输出，第一本振放大器(14)通过第一低通滤波器(13)接入第一混频器(12)的另一个输入端；所述第一本振放大器(14)的输入为第一本振LO1；
高中频第二放大器(18)接入第二混频器(19)的一个输入端，移相器(22)、第二本振放大器(21)、第二低通滤波器(20)顺次连接后接入第二混频器(19)的另一个输入端，第二混频器(19)的输出端接入中频放大视频采集单元；所述移相器(22)的输入为第二本振LO2。
4.根据权利要求1所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，所述中频放大视频采集单元包括低中频第一带通滤波器(23)、功分器(24)、视频第一放大器(25)、视频第二放大器(26)、SDLVA(27)、低中频第一放大器(28)、低中频数控衰减器(29)、低中频第二放大器(30)、温度补偿衰减器(31)、低中频第三放大器(32)、限幅器(33)、低中频第二带通滤波器(34)；
所述低中频第一带通滤波器(23)的输出端接入功分器(24)；功分器(24)的一个输出端顺次连接视频第一放大器(25)、视频第二放大器(26)、SDLVA(27)，SDLVA(27)输出视频信号；功分器(24)的另一个输出端顺次连接低中频第一放大器(28)、低中频数控衰减器(29)、低中频第二放大器(30)、温度补偿衰减器(31)、低中频第三放大器(32)、限幅器(33)、低中频第二带通滤波器(34)，低中频第二带通滤波器(34)输出中频信号。
5.根据权利要求2所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，所述预选分选单元中第一低噪声放大器(3)的噪声系数为1.5dB，为整个组件的低噪声提供基础保障；预选滤波器组(2)用于滤除射频信号的多次谐波及镜像频率。
6.根据权利要求2所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，所述预选分选单元中阻带选择滤波器组(9)用于滤除单个预选通道中的多音信号，以给变频单元中第一混频器(12)提供纯净的信号；第一数控衰减器(5)和第二数控衰减器(7)用于调节进入变频单元中第一混频器(12)的信号功率，实现线性动态的指标以及总动态的扩充。
7.根据权利要求3所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，所述变频单元中，高中频带通滤波器(15)用于滤除射频信号以及第一本振LO1的基波，高中频低通滤波器(17)用于滤除射频的高次谐波；移相器(22)起到移相作用，用于实现不同组件间的相位一致性要求。
8.根据权利要求3所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，所述变频单元中，第二混频器(19)完成高中频与第二本振LO2的混频，把高中频信号混频至低中频，得到所需的低中频信号，低中频第一带通滤波器(23)用于滤除第二本振LO2以及高中频信号。
9.根据权利要求4所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，中频放大视频采集单元中，所述低中频第一带通滤波器(23)，用于滤除信号的多次谐波。
10.根据权利要求4所述的SC波段幅相一致变频组件，其特征在于，中频放大视频采集单元中，功分器(24)用于功率分配，一路给SDLVA进行视频检波，另一路经过低中频第一放大器(28)放大，经过低中频数控衰减器(29)调节组件的幅度，用于保证幅度一致性；再经过低中频第二放大器(30)再次放大信号，经过温度补偿衰减器(31)补偿高低温度下组件的增益，经过低中频第三放大器(32)、限幅器(33)、低中频第二带通滤波器(34)依次对信号放大、限幅、滤波，最终输出中频信号。
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