CN115314169B - 信号产生系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种信号产生系统及方法。所述信号产生系统包括：信号模拟基带模块，用于根据上位机的命令，生成指定频点和样式的数字基带信号；对所述数字基带信号进行数模转换，输出频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号；信号模拟频综模块，用于提供频率分别为11GHz、5GHz、9GHz、13GHz的多路本振信号；信号模拟上变频模块，用于基于所述模拟中频信号所处的频段，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号；利用选出的所述本振信号对所述模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号；信号模拟功放模块，用于根据系统输出功率需求，对所述目标模拟信号进行功率放大。
Description
技术领域
本公开涉及通信技术领域，特别涉及一种信号产生系统及方法。
背景技术
在船用通信电台等通信设备使用过程中，在遇到重大任务保障时,需要对射频系统的主要功能、性能指标进行有针对性的测试检测。
为了上述测试检测，需要产生各种制式和频段的超宽带复杂信号。但目前难以由单台设备输出超宽带复杂信号，造成上述测试检测使用的测试检测系统复杂，成本高。
发明内容
本公开实施例提供了一种信号产生系统及方法。所述技术方案如下：
本公开至少一实施例提供了一种信号产生系统，所述信号产生系统包括：信号模拟基带模块、信号模拟频综模块、信号模拟上变频模块和信号模拟功放模块；
所述信号模拟基带模块，用于根据上位机的命令，生成指定频点和样式的数字基带信号；对所述数字基带信号进行数模转换，输出频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号；
所述信号模拟频综模块，用于提供频率分别为11GHz、5GHz、9GHz、13GHz的多路本振信号；
所述信号模拟上变频模块，用于基于所述模拟中频信号所处的频段，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号；利用选出的所述本振信号对所述模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号；
所述信号模拟功放模块，用于根据系统输出功率需求，对所述目标模拟信号进行功率放大。
可选地，所述信号模拟基带模块，包括：ARM、FPGA、两个DAC、时钟单元、信号放大单元、混频单元和滤波器单元，
所述ARM的输入端用于接收所述上位机的命令，所述ARM的输出端分别和所述FPGA及一个DAC连接，所述FPGA的两个输出端口分别和两个DAC的输入端连接，所述两个DAC的输出端和所述混频单元的输入端连接，所述混频单元的输出端和所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端和所述滤波器单元的输入端连接，所述滤波器单元的输出端用于输出所述模拟中频信号，所述时钟单元用于分别为所述FPGA、所述DAC及所述混频单元提供时钟信号。
可选地，所述FPGA包括：基带信号产生单元、存储回放单元、脉冲调制单元、脉冲产生单元；
所述基带信号产生单元，用于根据所述上位机的命令中的信号类型参数，生成基带信号；
所述脉冲产生单元，用于根据所述上位机的命令中的脉冲参数控制所述脉冲调制单元对所述基带信号进行脉冲调制，或者控制所述脉冲调制单元不对所述基带信号进行调制；
所述存储回放单元，用于存储所述脉冲产生单元输出的信号，并对所述脉冲产生单元输出的信号进行回放。
可选地，所述频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号按照频段从低到高分为第一～第五频率信号，
所述信号模拟上变频模块，包括：第一单刀五掷开关、第二单刀五掷开关以及连接在所述第一单刀五掷开关和所述第二单刀五掷开关之间的5条通路，所述5条通路，包括：
第一通路，所述第一通路不设置电子元器件，所述第一通路用于传输所述第一频率信号；
第二通路，所述第二通路包括第一混频器和第一滤波器，所述第一混频器用于对所述第二频率信号和11GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第一滤波器输出；
第三通路，所述第三通路包括第二混频器和第二滤波器，所述第二混频器用于对所述第三频率信号和5GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第二滤波器输出；
第四通路，所述第四通路包括第三混频器和第三滤波器，所述第三混频器用于对所述第四频率信号和9GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第三滤波器输出；
第五通路，所述第五通路包括第四混频器和第四滤波器，所述第四混频器用于对所述第五频率信号和13GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第四滤波器输出。
可选地，所述信号模拟上变频模块还用于将所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号通过带通滤波和增益放大后与开关滤波后的本振信号进行上变频，变频后的信号放大后通过开关滤波器分段输出频率范围为18GHz～26GHz、25GHz～33GHz或32GHz～40GHz信号至所述信号模拟功放模块。
可选地，所述信号模拟上变频模块，还包括：
第五滤波器、第一增益放大器、混频器、第二增益放大器、第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第六～第八滤波器、倍频器、开关滤波器和第一驱动放大器，
所述第五滤波器的输入端用于输入所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号，所述第五滤波器的输出端和所述第一增益放大器的输入端连接，所述倍频器的输入端用于接收本振信号，所述倍频器的输出端和所述开关滤波器的输入端连接，所述开关滤波器的输出端和所述第一驱动放大器的输入端连接，所述第一增益放大器的输出端与所述第一驱动放大器的输出端分别和所述混频器的两个输入端连接，所述混频器的输出端和所述第二增益放大器的输入端连接，所述第二增益放大器的输出端和所述第一单刀三掷开关连接，所述第一单刀三掷开关和所述第二单刀三掷开关之间的三条通路分别布置有所述第六滤波器、所述第七滤波器和所述第八滤波器。
可选地，所述信号模拟频综模块包括第一MCU、宽带PLL、第一单刀四掷开关、第二单刀四掷开关、第九～第十二滤波器，
所述第一MCU的输出端和所述宽带PLL的输入端连接，所述宽带PLL的输出端和所述第一单刀四掷开关连接，所述第一单刀四掷开关和所述第二单刀四掷开关之间的四条通路分别布置有所述第九滤波器、所述第十滤波器、所述第十一滤波器和所述第十二滤波器；
所述第九～第十二滤波器分别为5GHz带通滤波器、9GHz带通滤波器、11GHz带通滤波器、13GHz带通滤波器。
可选地，所述信号模拟功放模块包括：第二驱动放大器、第三增益放大器、功率放大器、耦合器、检波器、ADC和第二MCU，
所述第二驱动放大器的输入端用于接收所述信号模拟上变频模块输出的目标模拟信号，所述第二驱动放大器的输出端和所述第三增益放大器的输入端连接，所述第三增益放大器的输出端和所述功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端和所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的一个输出端用于输出功率放大后的目标模拟信号，所述耦合器的另一个输出端和所述检波器的输入端连接，所述检波器的输出端和所述ADC的输入端连接，所述ADC的输出端和所述第二MCU的输入端连接，所述第二MCU的输出端分别和所述第二驱动放大器、所述第三增益放大器及所述功率放大器的增益控制端连接。
本公开至少一实施例提供了一种信号产生方法，所述方法包括：
根据上位机的命令，生成指定频点和样式的数字基带信号；对所述数字基带信号进行数模转换，输出频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号；
提供频率分别为11GHz、5GHz、9GHz、13GHz的多路本振信号；
基于所述模拟中频信号所处的频段，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号；利用选出的所述本振信号对所述模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号；
根据系统输出功率需求，对所述目标模拟信号进行功率放大。
可选地，所述方法还包括：
将所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号通过带通滤波和增益放大后与开关滤波后的本振信号进行上变频，变频后的信号放大后通过开关滤波器分段输出频率范围为18GHz～26GHz、25GHz～33GHz或32GHz～40GHz信号至所述信号模拟功放模块。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
在本公开实施例中，通过信号模拟基带模块生成上位机的命令指定频点的数字基带信号，数字基带信号可以是上位机指定的脉冲、连续波或其他类型的信号，将上述数字基带信号转换为频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号。然后通过信号模拟上变频模块从信号模拟频综模块输出的多路频率不同的本振信号中，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号，对模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号。最后根据系统功率需求进行功率放大，输出系统需要的超宽带复杂信号。实现了单台设备输出超宽带复杂信号，降低了测试检测系统的复杂度和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种信号产生系统的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种信号模拟基带模块的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种FPGA中功能单元的划分示意图；
图4是本公开实施例提供的信号模拟上变频模块的结构示意图；
图5是本公开实施例提供的信号模拟上变频模块的部分结构示意图；
图6是本公开实施例提供的信号模拟频综模块的结构示意图；
图7是本公开实施例提供的信号模拟功放模块的结构示意图；
图8是本公开实施例提供的一种信号产生方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。
图1是本公开实施例提供的一种信号产生系统的结构示意图。参见图1，所述信号产生系统包括：信号模拟基带模块101、信号模拟频综模块102、信号模拟上变频模块103和信号模拟功放模块104。
所述信号模拟基带模块101，用于根据上位机的命令，生成指定频点和样式的数字基带信号；对所述数字基带信号进行数模转换，输出频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号；
所述信号模拟频综模块102，用于提供频率分别为11GHz、5GHz、9GHz、13GHz的多路本振信号；
所述信号模拟上变频模块103，用于基于所述模拟中频信号所处的频段，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号；利用选出的所述本振信号对所述模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号；
所述信号模拟功放模块104，用于根据系统输出功率需求，对所述目标模拟信号进行功率放大。
其中，系统功率需求也可以通过上位机的命令进行指示，或者事先在信号模拟功放模块中配置。
其中，信号模拟基带模块生成的数字基带信号的样式可以根据上位机的命令进行设置，例如脉冲信号、连续波信号、准连续波信号、频率捷变信号、脉冲压缩信号、线性调频信号、脉冲多普勒雷达信号、相控阵以及重频抖动信号、重频捷变信号、重频参差信号或频率分集信号。
在本公开实施例中，通过信号模拟基带模块生成上位机的命令指定频点的数字基带信号，数字基带信号可以是上位机指定的脉冲、连续波或其他类型的信号，将上述数字基带信号转换为频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号。然后通过信号模拟上变频模块从信号模拟频综模块输出的多路频率不同的本振信号中，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号，对模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号。最后根据系统功率需求进行功率放大，输出系统需要的超宽带复杂信号。实现了单台设备输出超宽带复杂信号，降低了测试检测系统的复杂度和成本。
本公开提供的信号产生系统可以为其他通信系统的检查提供各类激励信号，例如提供通信系统所需频段的超宽带功率精确可控的多部雷达模拟信号，供通信系统进行功能测试和性能测试。
超宽带复杂信号可以是根据需求产生指定的信号样式，频率覆盖0.1GHz～18GHz，信号类型包括几乎所有的常用雷达样式，脉宽、重频、参差、跳频等参数用户自行设定，某些特殊应用场景，用户还可以自生成信号数据，通过终端软件进行加载回放。通过模块的扩展，可以支持同时产生16部雷达发射信号，频率和瞬时带宽覆盖8GHz～12GHz，单机版本最大支持1.5GHz的瞬时带宽，如果需要覆盖更大带宽需要在本机进行功能模块的扩展，例如使用多个信号产生系统，然后通过合路器进行信号合并输出，这样可以达到更大的瞬时带宽，在通信电台测试场景，信号样式可以产生调幅(Amplitude Modulation，AM)、调频(Frequency Modulation，FM)、单边带(Single Side Band，SSB)、四相移相键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)等调制制式，可测试电台的灵敏度等指标。
图2是本公开实施例提供的一种信号模拟基带模块的结构示意图。参见图2，所述信号模拟基带模块101，包括：高级精简指令集处理器(Advanced RISC Machines，ARM)111、现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)112、两个数模转换器(Digital Analog Converter，DAC)113、时钟单元114、信号放大单元115、混频单元116和滤波器单元117，
所述ARM 111的输入端用于接收所述上位机的命令，所述ARM 111的输出端分别和所述FPGA 112及一个DAC 113连接，所述FPGA 112的两个输出端口分别和两个DAC 113的输入端连接，所述两个DAC 113的输出端和所述混频单元116的输入端连接，所述混频单元116的输出端和所述信号放大单元115的输入端连接，所述信号放大单元115的输出端和所述滤波器单元117的输入端连接，所述滤波器单元117的输出端用于输出所述模拟中频信号，所述时钟单元114用于分别为所述FPGA 112、所述DAC 113及所述混频单元116提供时钟信号。
其中，ARM是整个信号模拟基带模块的处理器单元，通过一个RS485接口接收上位机的命令。对命令进行解析后，通过另外一个RS485接口对信号产生系统内部各个功能模块进行控制，实现系统自检、功率检测、频率测量、目标模拟等功能。另外，ARM还负责系统输出信号给到通信电台，通信电台发射功率后，采集通信电台输出信号计算出功率和频率。FPGA是整个信号模拟基带模块的核心算法处理单元，用于产生两路数字基带信号。两个DAC分别用于将两路数字基带信号转换为两路模拟信号。混频单元用于对两路模拟信号进行混频。信号放大单元用于对混频单元输出的信号进行放大，满足所需电平。滤波器单元包括带通滤波器，用于对信号放大单元输出的信号进行滤波，滤波单元具体可以按照需要的频段进行设计。时钟单元用于产生各功能单元需要的时钟，例如提供给混频单元的本振信号(0.1GHz～6GHz)等。
如图2所示，信号模拟基带模块101还可以包括2个低通滤波器，两个低通滤波器分别设置在两个DAC 113和混频单元116之间。
信号模拟基带模块101还可以包括电源单元，用于提供各个单元所需的电压信号。
在本公开实施例中，信号模拟基带模块101主要实现的两个核心功能如下：
a)分机管理监控：接收上位机通过网口的命令，管理自身产生信号模拟，同时对“超宽带复杂信号产生器”的其它三个功能模块“信号模拟频综模块”、“信号模拟上变频模块”和“信号模拟功放模块”进行管理。
b)中频信号产生：根据上位机的命令，产生指定频点的脉冲或连续波基带信号，脉冲的脉宽、重频可进行参数化配置；通过DAC把基带信号转换为模拟中频信号；中频信号通过模拟上变频，在指定0.1GHz～6GHz频带范围输出。
下面是本公开实施例提供的信号模拟基带模块101的相关指标：
输出信号频段：0.1GHz～7.5GHz；
输出信号瞬时带宽：1.5GHz；
输出信号功率：-65dBm～-5dBm；
输出信号杂散抑制：优于55dB；
信号产生频率稳定度：0.1ppm；
信号产生频率步进：1MHz；
信号产生频率误差：2kHz；
线性调频时间：1μs/500MHz；
信号产生频点输出方式：人工设定；
信号产生脉冲重频：2μs～10000μs(连续可调)，精度≤0.01μs；
当PRI≤500μs，精度|ΔPRI|≤0.3μs；
当PRI＞500μs，精度|ΔPRI|≤0.1％PRI；
其中，PRI为脉冲重复间隔(Pulse Repetition Interval)；
信号产生脉冲宽度：0.1μs～2000μs，精度≤0.01μs；输出信号频段：0.1GHz～7.5GHz；输出信号瞬时带宽：1.5GHz；输出信号功率：-65dBm～-5dBm；
输出信号杂散抑制：优于55dB；信号产生频率稳定度：0.1ppm；
信号产生频率步进：1MHz；信号产生频率误差：2kHz；
线性调频时间：1μs/500MHz；
信号产生脉冲重频：2μs～10000μs(连续可调)，精度≤0.01μs；
当PRI≤500μs，精度|ΔPRI|≤0.3μs；
当PRI＞500μs，精度|ΔPRI|≤0.1％PRI；
输出信号功率：-65dBm～-5dBm；
输出信号杂散抑制：优于55dB；
信号产生脉冲宽度：0.1μs～2000μs，精度≤0.01μs；输出信号频段：0.1GHz～7.5GHz；输出信号瞬时带宽：1.5GHz；信号产生频率稳定度：0.1ppm；
信号产生频率步进：1MHz；信号产生频率误差：2kHz；
线性调频时间：1μs/500MHz；
信号产生频点输出方式：人工设定；
信号产生脉冲重频：2μs～10000μs(连续可调)，精度≤0.01μs；
当PRI≤500μs，精度|ΔPRI|≤0.3μs；
当PRI＞500μs，精度|ΔPRI|≤0.1％PRI。
信号产生脉冲宽度：0.1μs～2000μs，精度≤0.01μs。
图3是本公开实施例提供的一种FPGA中功能单元的划分示意图。参见图3，所述FPGA 112包括：基带信号产生单元1121、存储回放单元1122、脉冲调制单元1123、脉冲产生单元1124；
所述基带信号产生单元1121，用于根据所述上位机的命令中的信号类型参数，生成基带信号；
所述脉冲产生单元1124，用于根据所述上位机的命令中的脉冲参数控制所述脉冲调制单元1123对所述基带信号进行脉冲调制，或者控制所述脉冲调制单元1123不对所述基带信号进行调制；
所述存储回放单元1122，用于存储所述脉冲产生单元输出的信号，并对所述脉冲产生单元输出的信号进行回放。
FPGA根据上位机的配置命令以及各种参数，产生需要的模拟信号。信号包括：常规脉冲、连续波、准连续波、频率捷变、脉冲压缩、线性调频、脉冲多普勒雷达、相控阵以及重频抖动、重频捷变、重频参差、频率分集(同时8分集)等雷达信号。
下表1是信号模拟基带模块信号关系，信号模拟基带模块信号主要有2路输出(上位机的命令不计算在内)，如下表所示：
表1信号模拟基带模块信号关系
其中，SMA和VPX表示射频头的类型；
在本公开实施例中，所述频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号按照频段从低到高分为第一～第五频率信号。
图4是本公开实施例提供的信号模拟上变频模块的结构示意图。参见图4，所述信号模拟上变频模块103，包括：第一单刀五掷开关131、第二单刀五掷开关132以及连接在所述第一单刀五掷开关131和所述第二单刀五掷开关132之间的5条通路，所述5条通路，包括：
第一通路，所述第一通路不设置电子元器件，所述第一通路用于传输所述第一频率信号；第一通路输出信号的频率范围为0.1～4GHz；
第二通路，所述第二通路包括第一混频器133和第一滤波器134，所述第一混频器133用于对所述第二频率信号和11GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第一滤波器134输出；第二通路输出信号的频率范围为4～8GHz；
第三通路，所述第三通路包括第二混频器135和第二滤波器136，所述第二混频器135用于对所述第三频率信号和5GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第二滤波器136输出；第三通路输出信号的频率范围为8～12GHz；
第四通路，所述第四通路包括第三混频器137和第三滤波器138，所述第三混频器137用于对所述第四频率信号和9GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第三滤波器138输出；第四通路输出信号的频率范围为12～16GHz；
第五通路，所述第五通路包括第四混频器139和第四滤波器1310，所述第四混频器139用于对所述第五频率信号和13GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第四滤波器1310输出；第五通路输出信号的频率范围为16～18GHz。
在本公开实施例中，根据需要可以控制第一单刀五掷开关131和第二单刀五掷开关132选择对应的通路进行上变频。例如，信号模拟基带模块根据上位机的命令控制第一单刀五掷开关131和第二单刀五掷开关132。
信号模拟上变频模块将信号模拟基带模块输出的0.1GHz～7.5GHz的模拟中频信号和信号模拟频综模块输出的本振信号进行1次上变频，输出0.1GHz～18GHz的目标模拟信号。
在本公开实施例中，信号模拟上变频模块指标如下：
输入中频频率范围：0.1GHz～7.5GHz；
输出射频频率范围：0.1GHz～18GHz；
谐波抑制：≥50dBc；
杂散抑制：≥60dBc；
输入功率范围：-65dBm～-5dBm；
变频增益：0dB；
宽带带内波动：6dB；
窄带带内波动：0.5dB；
驻波比：≤1.5；
P1dB：5dBm；
静默噪声：-80dBm@30kHz。
信号模拟上变频模块通过射频开关分为5段，基带输入信号分别与信号模拟频综模块输出的5GHz、9GHz、11GHz和13GHz频点进行混频滤波，得到0.1GHz～18GHz的宽带信号。
下表2是信号模拟上变频模块信号关系，信号模拟上变频模块主要有4路输入和1路输出，如下表所示：
表2信号模拟上变频模块信号关系
可选地，所述信号模拟上变频模块103还可以用于将所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号通过带通滤波和增益放大后与开关滤波后的本振信号进行上变频，变频后的信号放大后通过开关滤波器分段输出频率范围为18GHz～26GHz、25GHz～33GHz或32GHz～40GHz信号至所述信号模拟功放模块。
图5是本公开实施例提供的信号模拟上变频模块的部分结构示意图。参见图5，该部分结构是在图4基础上新增的，所述信号模拟上变频模块103，还包括：
第五滤波器1311、第一增益放大器1312、混频器1313、第二增益放大器1314、第一单刀三掷开关1315、第二单刀三掷开关1316、第六～第八滤波器1317～1319、倍频器1320、开关滤波器1321和第一驱动放大器1322，
所述第五滤波器1311的输入端用于输入所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号，所述第五滤波器1311的输出端和所述第一增益放大器1312的输入端连接，所述倍频器1320的输入端用于接收本振信号，所述倍频器1320的输出端和所述开关滤波器1321的输入端连接，所述开关滤波器1321的输出端和所述第一驱动放大器1322的输入端连接，所述第一增益放大器1312的输出端与所述第一驱动放大器1322的输出端分别和所述混频器1313的两个输入端连接，所述混频器1313的输出端和所述第二增益放大器1314的输入端连接，所述第二增益放大器1314的输出端和所述第一单刀三掷开关1315连接，所述第一单刀三掷开关1315和所述第二单刀三掷开关1316之间的三条通路分别布置有所述第六滤波器1317、所述第七滤波器1318和所述第八滤波器1319。
在本公开实施例中，图5中电路结构的主要功能是将8GHz～16GHz信号和本振信号进行混频，使得8GHz～16GHz信号上变频到18GHz～40GHz，实现从X～Ku频段到K频段和Ka频段的扩展功能。例如，输入的8GHz～16GHz信号通过带通滤和增益放大后和开关滤波后的本振信号进行上变频，变频后的信号放大后通过开关滤波器分段输出18GHz～26GHz信号、25GHz～33GHz信号、32GHz～40GHz信号。
在本公开实施例中，图5中电路结构的指标如下：
输出频率范围：18GHz～26GHz，26GHz～40GHz；
输入频率范围：8GHz～16GHz；
变频增益：18dB；
输出功率：20dBm；
杂散抑制：≥25dBc；
谐波抑制：≥30dBc。
图6是本公开实施例提供的信号模拟频综模块的结构示意图。参见图6，所述信号模拟频综模块102，包括第一微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)121、宽带锁相环(Phase Locked Loop，PLL)122、第一单刀四掷开关123、第二单刀四掷开关124、第九～第十二滤波器125～128，
所述第一MCU 121的输出端和所述宽带PLL 122的输入端连接，所述宽带PLL 122的输出端和所述第一单刀四掷开关123连接，所述第一单刀四掷开关123和所述第二单刀四掷开关124之间的四条通路分别布置有所述第九滤波器125、所述第十滤波器126、所述第十一滤波器127和所述第十二滤波器128；
所述第九～第十二滤波器125～128分别为5GHz带通滤波器、9GHz带通滤波器、11GHz带通滤波器、13GHz带通滤波器。
在本公开实施例中，频综模块根据信号模拟上变频模块的分段设计需要，对应的各段所需上变频的本振进行产生输出。信号模拟频综模块采用锁相式频率频综合成方案，MCU配置宽带PLL锁相环，分别输出5GHz、9GHz、11GHz和13GHz的信号，通过开关滤波后作为本振信号输出。
在本公开实施例中，信号模拟频综模块的指标如下：
频率响应时间：≤1ms；
输出杂散电平：≤-60dBc；
输出相位噪声：≤-80dBc/Hz@1kHz；
输出频率范围：9GHz和13GHz；
输出功率：10dBm±1dB。
下表3是信号模拟频综模块信号关系，信号模拟频综模块主要有3路输入和1路输出，如下表所示：
表3信号模拟频综模块信号关系
图7是本公开实施例提供的信号模拟功放模块的结构示意图。参见图7，所述信号模拟功放模块104，包括：第二驱动放大器141、第三增益放大器142、功率放大器143、耦合器144、检波器145、ADC 146和第二MCU 147，
所述第二驱动放大器141的输入端用于接收所述信号模拟上变频模块103输出的目标模拟信号，所述第二驱动放大器141的输出端和所述第三增益放大器142的输入端连接，所述第三增益放大器142的输出端和所述功率放大器143的输入端连接，所述功率放大器143的输出端和所述耦合器144的输入端连接，所述耦合器144的一个输出端用于输出功率放大后的目标模拟信号，所述耦合器144的另一个输出端和所述检波器145的输入端连接，所述检波器145的输出端和所述ADC 146的输入端连接，所述ADC 146的输出端和所述第二MCU147的输入端连接，所述第二MCU 147的输出端分别和所述第二驱动放大器141、所述第三增益放大器142及所述功率放大器143的增益控制端连接。
在本公开实施例中，根据系统输出功率需要，信号模拟功放模块将信号上变频模块输出的信号进行放大，满足30dBm的功率输出要求。功放模块采用0.1GHz～18GHz宽带设计，由驱动放大器、增益放大器和功率放大器进行3级放大，最大功率输出30dBm。在功放的工作中，通过耦合器耦合部分输出功率给检波器进行检测，如果检测到由于各种原因(例如功放过热导致功率降低、激励器故障等)导致输出功率变化，则调整链路的增益，以维持总的输出功率不变。
在本公开实施例中，信号模拟功放模块的指标如下：
输出信号最大功率：30dBm；
工作频率范围：0.1GHz～18GHz；
固定增益：35dB；
驻波比：≤1.5；
带内波动：6dB；
杂散抑制：≥60dBc；
P1dB：≥30dBm。
图8是本公开实施例提供的一种信号产生方法的流程图。该方法由图1所示的系统执行，该方法包括：
801：根据上位机的命令，生成指定频点和样式的数字基带信号；对所述数字基带信号进行数模转换，输出频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号。
802：提供频率分别为11GHz、5GHz、9GHz、13GHz的多路本振信号。
803：基于所述模拟中频信号所处的频段，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号；利用选出的所述本振信号对所述模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号。
804：根据系统输出功率需求，对所述目标模拟信号进行功率放大。
可选地，该方法还包括：
将所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号通过带通滤波和增益放大后与开关滤波后的本振信号进行上变频，变频后的信号放大后通过开关滤波器分段输出频率范围为18GHz～26GHz、25GHz～33GHz或32GHz～40GHz信号至所述信号模拟功放模块。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种信号产生系统，其特征在于，所述信号产生系统包括：信号模拟基带模块、信号模拟频综模块、信号模拟上变频模块和信号模拟功放模块；
所述信号模拟基带模块，用于根据上位机的命令，生成指定频点和样式的数字基带信号；对所述数字基带信号进行数模转换，输出频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号；
所述信号模拟频综模块，用于提供频率分别为11GHz、5GHz、9GHz、13GHz的多路本振信号；
所述信号模拟上变频模块，用于基于所述模拟中频信号所处的频段，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号；利用选出的所述本振信号对所述模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号；
所述信号模拟功放模块，用于根据系统输出功率需求，对所述目标模拟信号进行功率放大。
2.根据权利要求1所述的信号产生系统，其特征在于，所述信号模拟基带模块，包括：ARM、FPGA、两个DAC、时钟单元、信号放大单元、混频单元和滤波器单元，
所述ARM的输入端用于接收所述上位机的命令，所述ARM的输出端分别和所述FPGA及一个DAC连接，所述FPGA的两个输出端口分别和两个DAC的输入端连接，所述两个DAC的输出端和所述混频单元的输入端连接，所述混频单元的输出端和所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端和所述滤波器单元的输入端连接，所述滤波器单元的输出端用于输出所述模拟中频信号，所述时钟单元用于分别为所述FPGA、所述DAC及所述混频单元提供时钟信号。
3.根据权利要求2所述的信号产生系统，其特征在于，所述FPGA包括：基带信号产生单元、存储回放单元、脉冲调制单元、脉冲产生单元；
所述基带信号产生单元，用于根据所述上位机的命令中的信号类型参数，生成基带信号；
所述脉冲产生单元，用于根据所述上位机的命令中的脉冲参数控制所述脉冲调制单元对所述基带信号进行脉冲调制，或者控制所述脉冲调制单元不对所述基带信号进行调制；
所述存储回放单元，用于存储所述脉冲产生单元输出的信号，并对所述脉冲产生单元输出的信号进行回放。
4.根据权利要求1至3任一项所述的信号产生系统，其特征在于，所述频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号按照频段从低到高分为第一～第五频率信号，
所述信号模拟上变频模块，包括：第一单刀五掷开关、第二单刀五掷开关以及连接在所述第一单刀五掷开关和所述第二单刀五掷开关之间的5条通路，所述5条通路，包括：
第一通路，所述第一通路不设置电子元器件，所述第一通路用于传输所述第一频率信号；
第二通路，所述第二通路包括第一混频器和第一滤波器，所述第一混频器用于对所述第二频率信号和11GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第一滤波器输出；
第三通路，所述第三通路包括第二混频器和第二滤波器，所述第二混频器用于对所述第三频率信号和5GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第二滤波器输出；
第四通路，所述第四通路包括第三混频器和第三滤波器，所述第三混频器用于对所述第四频率信号和9GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第三滤波器输出；
第五通路，所述第五通路包括第四混频器和第四滤波器，所述第四混频器用于对所述第五频率信号和13GHz的本振信号进行混频，然后通过所述第四滤波器输出。
5.根据权利要求1至3任一项所述的信号产生系统，其特征在于，所述信号模拟上变频模块还用于将所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号通过带通滤波和增益放大后与开关滤波后的本振信号进行上变频，变频后的信号放大后通过开关滤波器分段输出频率范围为18GHz～26GHz、25GHz～33GHz或32GHz～40GHz信号至所述信号模拟功放模块。
6.根据权利要求5所述的信号产生系统，其特征在于，所述信号模拟上变频模块，还包括：
第五滤波器、第一增益放大器、混频器、第二增益放大器、第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第六～第八滤波器、倍频器、开关滤波器和第一驱动放大器，
所述第五滤波器的输入端用于输入所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号，所述第五滤波器的输出端和所述第一增益放大器的输入端连接，所述倍频器的输入端用于接收本振信号，所述倍频器的输出端和所述开关滤波器的输入端连接，所述开关滤波器的输出端和所述第一驱动放大器的输入端连接，所述第一增益放大器的输出端与所述第一驱动放大器的输出端分别和所述混频器的两个输入端连接，所述混频器的输出端和所述第二增益放大器的输入端连接，所述第二增益放大器的输出端和所述第一单刀三掷开关连接，所述第一单刀三掷开关和所述第二单刀三掷开关之间的三条通路分别布置有所述第六滤波器、所述第七滤波器和所述第八滤波器。
7.根据权利要求1至3任一项所述的信号产生系统，其特征在于，所述信号模拟频综模块包括第一MCU、宽带PLL、第一单刀四掷开关、第二单刀四掷开关、第九～第十二滤波器，
所述第一MCU的输出端和所述宽带PLL的输入端连接，所述宽带PLL的输出端和所述第一单刀四掷开关连接，所述第一单刀四掷开关和所述第二单刀四掷开关之间的四条通路分别布置有所述第九滤波器、所述第十滤波器、所述第十一滤波器和所述第十二滤波器；
所述第九～第十二滤波器分别为5GHz带通滤波器、9GHz带通滤波器、11GHz带通滤波器、13GHz带通滤波器。
8.根据权利要求1至3任一项所述的信号产生系统，其特征在于，所述信号模拟功放模块包括：第二驱动放大器、第三增益放大器、功率放大器、耦合器、检波器、ADC和第二MCU，
所述第二驱动放大器的输入端用于接收所述信号模拟上变频模块输出的目标模拟信号，所述第二驱动放大器的输出端和所述第三增益放大器的输入端连接，所述第三增益放大器的输出端和所述功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端和所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的一个输出端用于输出功率放大后的目标模拟信号，所述耦合器的另一个输出端和所述检波器的输入端连接，所述检波器的输出端和所述ADC的输入端连接，所述ADC的输出端和所述第二MCU的输入端连接，所述第二MCU的输出端分别和所述第二驱动放大器、所述第三增益放大器及所述功率放大器的增益控制端连接。
9.一种信号产生方法，其特征在于，所述方法包括：
根据上位机的命令，生成指定频点和样式的数字基带信号；对所述数字基带信号进行数模转换，输出频率处于0.1GHz～7.5GHz范围内的模拟中频信号；
提供频率分别为11GHz、5GHz、9GHz、13GHz的多路本振信号；
基于所述模拟中频信号所处的频段，选择频率与所述模拟中频信号所处的频段对应的本振信号；利用选出的所述本振信号对所述模拟中频信号进行上变频，输出频率处于0.1GHz～18GHz范围内的目标模拟信号；
根据系统输出功率需求，对所述目标模拟信号进行功率放大。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述目标模拟信号中频率处于8GHz～16GHz范围内的信号通过带通滤波和增益放大后与开关滤波后的本振信号进行上变频，变频后的信号放大后通过开关滤波器分段输出频率范围为18GHz～26GHz、25GHz～33GHz或32GHz～40GHz信号。
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