CN116707573B - 一种变频信道组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了变频信道组件,包括三路射频通道，每路射频通道分别与电源及控制转换电路、一本振功分单元、二本振功分单元和选择开关单元连接；一本振功分单元将输入的一路一本振信号，通过功分分成三路一本振信号，分别送入三路射频通道；二本振功分单元将输入的一路二本振信号，通过功分分成三路二本振信号，分别送入三路射频通道；射频通道根据一本振信号和二本振信号对VHF波段至S波段的超宽带射频输入信号进行两次变频，然后通过放大、滤波和数控衰减实现中频输出；选择开关单元控制任一路射频通道的中频自检信号；电源及控制转换电路将输入的一路电源转换成三路射频通道中所需的电源，将外部控制命令转换成每一个射频通道的控制命令。
Description
技术领域
本发明涉及电子通信技术领域，具体为一种变频信道组件。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展及设备小型化使用特点，微波组件类产品面临着高集成、多功能、小型化的技术难点。现有实现路径为多部件单独设计后集成使用，造成产品体积较大，且单部件功能单一、拓展性差、无超宽带使用案例。并且传统信道组件体积较大、集成度差，无法实现超宽带变频输出、高镜像抑制及多通道输出等功能。
发明内容
为克服上述背景技术中现有实现路径为多部件单独设计后集成使用，造成产品体积较大，且单部件功能单一、拓展性差、无超宽带使用案例。并且传统信道组件体积较大、集成度差，无法实现超宽带变频输出、高镜像抑制及多通道输出等功能的缺点，本发明的目的在于提供一种变频信道组件。
为了达到以上目的，本发明采用如下的技术方案：
一种变频信道组件,包括三路射频通道，每路射频通道分别与电源及控制转换电路、一本振功分单元、二本振功分单元和选择开关单元连接；
所述一本振功分单元用于将外部输入的一路一本振信号，通过功分形式，分成三路一本振信号，分别送入三路射频通道；
所述二本振功分单元用于将外部输入的一路二本振信号，通过功分形式，分成三路二本振信号，分别送入三路射频通道；
所述射频通道根据所述一本振信号和二本振信号对VHF波段至S波段的超宽带射频输入信号进行两次变频，然后通过放大、滤波和数控衰减实现中频输出；
所述选择开关单元用于选择任一路射频通道的中频自检信号输出，供外部自检；
所述电源及控制转换电路用于将外部输入的一路电源转换成三路射频通道中所需的电源，所述电源及控制转换电路还用于将外部控制命令转换成每个射频通道的控制命令。
本发明的有益效果在于：该变频信道组件采用小型号设计理念，通过设定的一本振信号频率和二本振信号频率，使射频通道对超宽带射频输入信号进行两次变频，然后再经过放大、滤波和数控衰减实现可以覆盖VHF波段至S波段的超宽带变频，最后完成三路中频输出；通过选择开关单元控制任一路射频通道的中频自检信号，供外部自检，保证超宽带射频输入信号进行中频输出通信的可靠性。
在一些可能的实施方式中，所述射频通道包括依次相连的预选滤波器组、第一数控衰减器、第一低噪放、10dB衰减器、低通滤波器、一本振混频器、第一3dB衰减器、第二低噪放、第一带通滤波器、第二3dB衰减器、二本振混频器、第二数控衰减器、第二带通滤波器、第三低噪放、第四低噪放和第三带通滤波器；
所述预选滤波器组用于切换不同频段的滤波器通道进行滤波输出。
所述一本振功分单元将外部输入的一路一本振信号，通过功分形式，分成至少三路一本振信号，分别送入三路射频通道中的一本振混频器；
所述二本振功分单元将外部输入的一路二本振信号，通过功分形式，分成三路二本振信号，分别送入三路射频通道中的二本振混频器。
在一些可能的实施方式中，所述预选滤波器组包括依次相连的DC～3GHz低通滤波器、第一预选开关、四段滤波器通道和第二预选开关；所述第一预选开关和第二预选开关分别和所述四段滤波器通道中的每一个滤波器通道连接；所述四段滤波器通道包括0.22～1GHz滤波器通道、0.7～1.7GHz滤波器通道、1.4～2.3GHz滤波器和2～3GHz滤波器通道。
在一些可能的实施方式中，所述射频通道的控制命令包括
第一预选开关和第二预选开关的控制命令，用于控制所述第一预选开关和第二预选开关；
第一数控衰减器和第二数控衰减器的控制命令，用于控制所述第一数控衰减器和第二数控衰减器；
选择开关单元的控制命令，用于控制选择开关单元的开关。
在一些可能的实施方式中，三路射频通道中的每一路均设置有耦合器，所述第三带通滤波器、耦合器和选择开关单元依次连接。
耦合器将每一路射频通道的射频输入信号进行耦合输出，通过选择开关单元，任意输出一路耦合信号，供外部信号自检使用。
在一些可能的实施方式中，三路射频通道中的每一路均设置有限幅器，所述限幅器和预选滤波器组依次连接。
限幅器对每一路射频通道中超过门限的大功率输入射频输入信号限幅,起到保护后级敏感电路和器件的作用，使得变频信道组件具有保护功能，遇到强信号可以自我保护，避免损坏。
在一些可能的实施方式中，三路射频通道中的每一路均通过所述第一数控衰减器和第二数控衰减器实现常规工作模式、低噪声工作模式和低失真工作模式。
三种模式可选择任意工作状态使用，适用于在复杂电磁环境下正常使用。
在一些可能的实施方式中，当采用常规模式工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置衰减量为10dB。
在一些可能的实施方式中，当采用低噪声工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置为不衰减。
低噪声模式针对的是小信号输入的场景，前端链路增益较大，尤其是低噪放的作用明显，有效降低了链路噪声系数，提高了接收灵敏度。
在一些可能的实施方式中，当采用低失真工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置衰减量为30dB。
低失真模式主要针对大信号输入的场景，此时前端链路增益会降低甚至是衰减状态，目的就是再大信号时减弱非线性失真。
在一些可能的实施方式中，三路所述射频通道能独立工作，亦能同时工作，满足多频分时、同频同时使用要求。
附图说明
图1为本发明实施例变频信道组件的整体结构示意图；
图2为本发明实施例变频信道组件的具体实现结构示意图；
图3为本发明实施例预选滤波器组的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1所示，本实施例提供一种变频信道组件,包括三路射频通道，每路射频通道分别与电源及控制转换电路、一本振功分单元、二本振功分单元和选择开关单元连接。
所述射频通道包括依次相连的预选滤波器组、第一数控衰减器、第一低噪放、10dB衰减器、低通滤波器、一本振混频器、第一3dB衰减器、第二低噪放、第一带通滤波器、第二3dB衰减器、二本振混频器、第二数控衰减器、第二带通滤波器、第三低噪放、第四低噪放和第三带通滤波器，所述预选滤波器组用于切换不同频段的滤波器通道进行滤波输出。
所述预选滤波器组包括依次相连的DC～3GHz低通滤波器、第一预选开关、四段滤波器通道和第二预选开关；所述第一预选开关和第二预选开关分别和所述四段滤波器通道中的每一个滤波器通道连接；所述四段滤波器通道包括0.22～1GHz滤波器通道、0.7～1.7GHz滤波器通道、1.4～2.3GHz滤波器和2～3GHz滤波器通道。
所述一本振功分单元用于将外部输入的一路一本振信号，通过功分形式，分成三路一本振信号，分别送入三路射频通道中的一本振混频器。所述二本振功分单元用于将外部输入的一路二本振信号，通过功分形式，分成三路二本振信号，分别送入三路射频通道中的二本振混频器。
所述射频通道中的一本振混频器根据所述一本振信号对覆盖VHF波段至S波段的超宽带射频输入信号进行一次变频，所述射频通道中的二本振混频器根据所述二本振信号对覆盖VHF波段至S波段的超宽带射频输入信号进行二次变频。所述射频通道还对超宽带射频输入信号进行放大、滤波和数控衰减，实现中频输出。
所述选择开关单元用于选择任一路射频通道的中频自检信号输出，供外部自检，保证超宽带射频输入信号进行中频输出通信的可靠性。
所述电源及控制转换电路用于将外部输入的一路+12V电源转换成三路射频通道中所需的六路+5V电源，所述电源及控制转换电路还用于将外部控制命令转换成每个射频通道的控制命令。
所述射频通道的控制命令包括
第一预选开关和第二预选开关的控制命令，用于控制所述第一预选开关和第二预选开关；
第一数控衰减器和第二数控衰减器的控制命令，用于控制所述第一数控衰减器和第二数控衰减器；
选择开关单元的控制命令，用于控制选择开关单元的开关。
在一些实施方式中，三路射频通道中的每一路均设置有耦合器，所述第三带通滤波器、耦合器和选择开关单元依次连接。
耦合器将每一路射频通道的射频输入信号进行耦合输出，通过选择开关单元，任意输出一路耦合信号，供外部信号自检使用。
在一些实施方式中，三路射频通道中的每一路均设置有限幅器，所述限幅器和预选滤波器组依次连接。
限幅器对每一路射频通道中超过门限的大功率输入的射频输入信号限幅,起到保护后级敏感电路和器件的作用，使得变频信道组件具有保护功能，遇到强信号可以自我保护，避免损坏。
该信道组件采用两次变频设计方案，射频输入信号的输入频率覆盖VHF波段至S波段为220MHz～3000MHz，最大瞬时带宽300MHz，一本振信号频率为4650MHz～7430MHz，步进10MHz，通过射频通道的一次变频后输出4430MHz的一中频信号，二本振信号频率为5044.4MHz，通过射频通道的二次变频后输出614.4MHz的二中频信号。
该变频信道组件采用小型号设计理念，通过设定的一本振信号频率和二本振信号频率，使射频通道对超宽带射频输入信号进行两次变频，然后再经过放大、滤波和数控衰减实现可以覆盖VHF波段至S波段的超宽带变频，最后完成三路中频输出；通过选择开关单元控制任一路射频通道的中频自检信号，供外部自检，保证超宽带射频输入信号进行中频输出通信的可靠性；通过预选滤波器组的频段划分，实现高镜像抑制功能。
在上述实施例的基础上，参见附图2所示，该变频信道组件的具体实现结构如下：
所述射频通道包括依次相连的预选滤波器组、第一数控衰减器、第一低噪放、10dB衰减器、低通滤波器、一本振混频器、第一3dB衰减器、第二低噪放、第一带通滤波器、第二3dB衰减器、二本振混频器、第二数控衰减器、第二带通滤波器、第三低噪放、第四低噪放和第三带通滤波器。
所述预选滤波器组用于切换不同频段的滤波器通道进行滤波输出,预选滤波器组包括依次相连的DC～3GHz低通滤波器、第一预选开关、四段滤波器通道和第二预选开关；所述第一预选开关和第二预选开关分别和所述四段滤波器通道中的每一个滤波器通道连接；所述四段滤波器通道包括0.22～1GHz滤波器通道、0.7～1.7GHz滤波器通道、1.4～2.3GHz滤波器和2～3GHz滤波器通道。
通过DC～3GHz低通滤波器对覆盖VHF波段至S波段的超宽带射频输入信号进行滤波，具备良好的通带特性及带外抑制能力，根据所选定的本振工作频率及射频工作带宽(本振工作频率是指一本振输入频率和二本振输入频率。本振工作频率和射频工作带宽都是根据实际使用设置的)，该变频信道组件一次混频的镜像频率在X波段(9080MHz～11860MHz)，考虑滤波器能实现性及最大中频输出带宽300MHz的指标要求，将预选滤波器组分为四段：0.22～1GHz滤波器通道、0.7～1.7GHz滤波器通道、1.4～2.3GHz滤波器和2～3GHz滤波器通道。预选滤波器组中的四段滤波器通道在X波段抑制均可达到30dB至60dB，综合DC～3GHz低通滤波器60dB抑制。第一低噪放对X波段信号的隔离以及所选用的镜频抑制一本混频器镜频抑制度为25dB以上，该组件一次混频的镜像抑制可达到100dB以上，通过合理设计预选滤波器组，实现了镜频抑制≥90dB的高抑制特点，能很好的抑制镜频干扰,提高该变频组件的抗干扰能力，使得混频效率高，满足设计指标要求。
一本振功分单元将外部输入的一路一本振信号，通过功分形式，分成三路一本振信号，分别送入三路射频通道中的一本振混频器。
二本振功分单元将外部输入的一路二本振信号，通过功分形式，分成三路二本振信号，分别送入三路射频通道中的二本振混频器。
控制命令包括:预选滤波器组中的预选开关控制命令，用于控制所述第一预选开关和第二预选开关；数控衰减器控制命令，用于控制所述第一数控衰减器和第二数控衰减器；选择开关单元控制命令，用于控制所述选择开关单元的开关。
三路射频通道中的每一路均设置有耦合器，所述第三带通滤波器、耦合器和选择开关单元依次连接。耦合器将每一路射频通道的射频输入信号进行耦合输出，通过选择开关单元，任意输出一路耦合信号，供外部信号自检使用。
三路射频通道中的每一路均设置有限幅器，所述限幅器和预选滤波器组依次连接。限幅器对每一路射频通道中超过门限的大功率输入射频输入信号限幅,起到保护后级敏感电路和器件的作用，使得变频信道组件具有保护功能，遇到强信号可以自我保护，避免损坏。
该变频信道组件的工作模式如下：三路射频通道中的每一路射频通道均通过所述第一数控衰减器和第二数控衰减器实现常规工作模式、低噪声工作模式和低失真工作模式。三种模式可选择任意工作状态使用，适用于在复杂电磁环境下正常使用。
当采用常规工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置衰减量为10dB。
当采用低噪声工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置为不衰减。低噪声模式针对的是小信号输入的场景，前端链路增益较大，尤其是低噪放的作用明显，有效降低了链路噪声系数，提高了接收灵敏度。
当采用低失真工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置衰减量为30dB。低失真模式主要针对大信号输入的场景，此时前端链路增益会降低甚至是衰减状态，目的就是再大信号时减弱非线性失真。
三路射频通道既能独立工作，亦能同时工作，满足多频分时、同频同时使用要求。
同频同时使用要求具体如下：当三路射频通道输入频率相同时，三路射频通道可同时工作，预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，三路射频通道中的第一数控衰减器、第二数控衰减器和第三带通滤波器可根据各滤波器通道使用情况分别设置。
多频分时使用要求具体如下：当三路射频通道输入频率不相同时，三路射频通道同一时刻仅可工作一路，选择使用的一路，根据输入信号频率，设置相应的一本振信号输入频率；选择使用另外一路时，根据输入信号频率，设置相应的一本振信号输入频率。
综上，该变频信道组件在常规工作模式、低噪声工作模式和低失真工作模式的工作流程以及满足同频同时和多频分时使用要求的的工作流程具体如下：
当射频输入信号的输入频率为0.22～1GHz时，预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率切换至0.22～1GHz滤波器通道，其中，三路射频通道均可同时输入，或选择任意其中一个通道输入；射频输入信号经过限幅器、预选滤波器组中的DC～3GHz低通滤波器和0.22～1GHz滤波器通道、第一数控衰减器、第一低噪放、10dB衰减器和低通滤波器后，进入到一本振混频器。
一本振信号经一本振功分单元输入，一本振信号输入频率在4650MHz～5430MHZ范围内选择，射频输入信号经过一本振混频器后，得到4430MHz的一中频信号，4430MHz的一中频信号经过第一3dB衰减器、第二低噪放、第一带通滤波器、第二3dB衰减器后，进入二本振混频器。
二本振信号经二本振功分单元输入，二本振信号输入频率设为5044.4MHz，4430MHz的一中频信号经过二本振混频器后，得到614.4MHz的二中频信号；614.4MHz的二中频信号经过第二数控衰减器、第二带通滤波器、第三低噪放、第四低噪放、第三带通滤波器和耦合器后，输出中频信号。
当射频输入信号的输入频率为0.7～1.7GHz时,预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率切换至0.7～1.7GHz滤波器通道，其中，三路射频通道均可同时输入，或选择任意其中一个通道输入；射频输入信号经过限幅器、预选滤波器组中的DC～3GHz低通滤波器和0.7～1.7GHz滤波器通道、第一数控衰减器、第一低噪放、10dB衰减器和低通滤波器后，进入到一本振混频器。
一本振信号经一本振功分单元输入，一本振信号输入频率在5130MHz～6130MHZ范围内选择，射频输入信号经过一本振混频器后，得到4430MHz的一中频信号，4430MHz的一中频信号经过第一3dB衰减器、第二低噪放、第一带通滤波器、第二3dB衰减器后，进入二本振混频器。
二本振信号经二本振功分单元输入，二本振信号输入频率设为5044.4MHz，4430MHz的一中频信号经过二本振混频器后，得到614.4MHz的二中频信号；614.4MHz的二中频信号经过第二数控衰减器、第二带通滤波器、第三低噪放、第四低噪放、第三带通滤波器和耦合器后，输出中频信号。
当射频输入信号的输入频率为1.4～2.3GHz时,预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率切换至1.4～2.3GHz滤波器通道，其中，三路射频通道均可同时输入，或选择任意其中一个通道输入；射频输入信号经过限幅器、预选滤波器组中的DC～3GHz低通滤波器和1.4～2.3GHzHz滤波器通道、第一数控衰减器、第一低噪放、10dB衰减器和低通滤波器后，进入到一本振混频器。
一本振信号经一本振功分单元输入，一本振信号输入频率在5830MHz～6730MHZ范围内选择，射频输入信号经过一本振混频器后，得到4430MHz的一中频信号，4430MHz的一中频信号经过第一3dB衰减器、第二低噪放、第一带通滤波器、第二3dB衰减器后，进入二本振混频器。
二本振信号经二本振功分单元输入，二本振信号输入频率设为5044.4MHz，4430MHz的一中频信号经过二本振混频器后，得到614.4MHz的二中频信号；614.4MHz的二中频信号经过第二数控衰减器、第二带通滤波器、第三低噪放、第四低噪放、第三带通滤波器和耦合器后，输出中频信号。
当射频输入信号的输入频率为2～3GHz时,预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率切换至2～3GHz滤波器通道，其中，三路射频通道均可同时输入，或选择任意其中一个通道输入；射频输入信号经过限幅器、预选滤波器组中的DC～3GHz低通滤波器和2～3GHz滤波器通道、第一数控衰减器、第一低噪放、10dB衰减器和低通滤波器后，进入到一本振混频器。
一本振信号经一本振功分单元输入，一本振信号输入频率在6430MHz～7430MHZ范围内选择，射频输入信号经过一本振混频器后，得到4430MHz的一中频信号，4430MHz的一中频信号经过第一3dB衰减器、第二低噪放、第一带通滤波器、第二3dB衰减器后，进入二本振混频器。
二本振信号经二本振功分单元输入，二本振信号输入频率设为5044.4MHz，4430MHz的一中频信号经过二本振混频器后，得到614.4MHz的二中频信号；614.4MHz的二中频信号经过第二数控衰减器、第二带通滤波器、第三低噪放、第四低噪放、第三带通滤波器和耦合器后，输出中频信号。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种变频信道组件，其特征在于：包括三路射频通道，每路射频通道分别与电源及控制转换电路、一本振功分单元、二本振功分单元和选择开关单元连接；所述一本振功分单元用于将外部输入的一路一本振信号，通过功分形式，分成三路一本振信号，分别送入三路射频通道；所述二本振功分单元用于将外部输入的一路二本振信号，通过功分形式，分成三路二本振信号，分别送入三路射频通道；所述射频通道根据所述一本振信号和二本振信号对VHF波段至S波段的超宽带射频输入信号进行两次变频，然后通过放大、滤波和数控衰减实现中频输出；所述选择开关单元用于选择任一路射频通道的中频自检信号输出，供外部自检；所述电源及控制转换电路用于将外部输入的一路电源转换成三路射频通道中所需的电源，所述电源及控制转换电路还用于将外部控制命令转换成每个射频通道的控制命令。
2.根据权利要求1所述的变频信道组件，其特征在于：所述射频通道包括依次相连的预选滤波器组、第一数控衰减器、第一低噪放、10dB衰减器、低通滤波器、一本振混频器、第一3dB衰减器、第二低噪放、第一带通滤波器、第二3dB衰减器、二本振混频器、第二数控衰减器、第二带通滤波器、第三低噪放、第四低噪放和第三带通滤波器；所述预选滤波器组用于切换不同频段的滤波器通道进行滤波输出。
3.根据权利要求2所述的变频信道组件，其特征在于：所述预选滤波器组包括依次相连的DC～3GHz低通滤波器、第一预选开关、四段滤波器通道和第二预选开关；所述第一预选开关和第二预选开关分别和所述四段滤波器通道中的每一个滤波器通道连接；所述四段滤波器通道包括0.22～1GHz滤波器通道、0.7～1.7GHz滤波器通道、1.4～2.3GHz滤波器和2～3GHz滤波器通道。
4.根据权利要求3所述的变频信道组件，其特征在于：所述射频通道的控制命令包括第一预选开关和第二预选开关的控制命令，用于控制所述第一预选开关和第二预选开关；第一数控衰减器和第二数控衰减器的控制命令，用于控制所述第一数控衰减器和第二数控衰减器；选择开关单元的控制命令，用于控制选择开关单元的开关。
5.根据权利要求4所述的变频信道组件，其特征在于：三路射频通道中的每一路均设置有耦合器，所述第三带通滤波器、耦合器和选择开关单元依次连接。
6.根据权利要求4或5所述的变频信道组件，其特征在于：三路射频通道中的每一路均设置有限幅器，所述限幅器和预选滤波器组依次连接。
7.根据权利要求6所述的变频信道组件，其特征在于：三路射频通道中的每一路均通过所述第一数控衰减器和第二数控衰减器实现常规工作模式、低噪声工作模式和低失真工作模式。
8.根据权利要求7所述的变频信道组件，其特征在于：当采用常规工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置衰减量为10dB。
9.根据权利要求7所述的变频信道组件，其特征在于：当采用低噪声工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置为不衰减。
10.根据权利要求7所述的变频信道组件，其特征在于：当采用低失真工作模式时，所述预选滤波器组中的第一预选开关和第二预选开关根据射频输入信号的输入频率，切换至相应滤波器通道，所述第一数控衰减器和第一数控衰减器设置衰减量为30dB。
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