CN117560030B - 一种小型化的快速测频电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型化、低成本的快速测频电路，主要解决现有测频电路无法同时兼顾小体积、低成本、快速测频要求的问题。该测频电路包括用于信号预处理和频段区分的信号识别单元，与信号识别单元相连用于对信号做频率搬移和频率调整的信号处理单元，以及与信号处理单元相连用于为信号处理单元的频率搬移提供本振信号的本振产生单元；所述信号识别单元包括用于接入测频输入信号的信号预处理电路，以及与信号预处理电路均相连的基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元；其中，所述基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元均与信号处理单元相连。本发明能完成快速测频，电路实现可靠性高，工作稳定，节约成本，节省了体积。
Description
技术领域
本发明属于微波信号接收领域，具体地说，是涉及一种小型化的快速测频电路。
背景技术
随着电子技术的进一步发展，微波接收系统在应用中所需响应的速度越来越快，能够提前一步获取接收信号的信息，就能给接收系统中的频率搬移、信号解调留出更多的处理时间，也就能够更快的为微波发射系统预置好信号参数，提高微波收发系统的响应速度。在提升响应速度的同时，系统也对设备的体积和成本提出了更高的要求。
目前微波行业中对微波接收系统中频率测量的主要实现方式主要数字累计测频、接收机测频和频谱仪测频。数字累计测频成本较低，但测频速度慢，且可测量频率范围很小，无法对宽带信号实现测频功能；接收机测频速度高、测试频率范围宽，但其体积大，成本高，为接收系统带来极大的负担；频谱仪测频，可以满足宽频带测频，且其成本相对较低，但响应速度太慢，无法满足现有接收系统快速测频的要求，针对以上情况，一种小型化、低成本快速测频电路的出现就变的尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型化的快速测频电路，主要解决现有测频电路无法同时兼顾小体积、低成本、快速测频要求的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种小型化、低成本的快速测频电路，包括用于信号预处理和频段区分的信号识别单元，与信号识别单元相连用于对信号做频率搬移和频率调整的信号处理单元，以及与信号处理单元相连用于为信号处理单元的频率搬移提供本振信号的本振产生单元；所述信号识别单元包括用于接入测频输入信号的信号预处理电路，以及与信号预处理电路均相连的基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元；其中，所述基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元均与信号处理单元相连。
进一步地，在本发明中，所述信号处理单元包括与多路宽频段识别单元相连的宽频带搬移单元，与基准信号频段识别单元和宽频带搬移单元均相连的分频处理单元，以及与宽频带搬移单元和分频处理单元均相连的窄频带搬移单元；其中，所述宽频带搬移单元和窄频带搬移单元均与本振产生单元相连。
进一步地，在本发明中，所述本振产生单元包括100MHz时钟单元，以及与100MHz时钟单元相连的快速点频选择单元和快速扫频单元；其中，所述快速点频选择单元与宽频带搬移单元相连，所述快速扫频单元与所述窄频带搬移单元相连。
进一步地，在本发明中，所述预处理电路由依次连接的限幅器、前级宽带放大器和第一一分二功分器构成；其中，限幅器用于防止大信号输入损坏后级测频电路，前级宽带放大器用于提高被测信号幅度；第一一分二功分器用于将信号功分为两路分别作为基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元的输入；所述基准信号频段识别单元为一路滤波放大检波开关电路；所述多路宽频段识别单元由一个第一一分四功分器、四路滤波放大检波开关电路及一个第一四选一开关构成；其中，基准信号频段识别单元的一路滤波放大检波开关电路的输入端直接连接至第一一分二功分器的一个输出端，第一一分四功分器连接至第一一分二功分器的另一个输出端；基准信号频段识别单元的一路滤波放大检波开关电路的输出端直接连接至分频处理单元；第一四选一开关的输出端连接至宽频带搬移单元。
进一步地，在本发明中，所述滤波放大检波开关电路包括依次连接的带通滤波器、第一放大器、耦合器、检波器和主控制器，以及与耦合器的另一输出端相连的链路开关；其中，基准信号频段识别单元的的带通滤波器与第一一分二功分器的一个输出端相连，基准信号频段识别单元的链路开关连接至分频处理单元；多路宽频段识别单元中的四个带通滤波器对应连接至第一一分四功分器的四个输出端；多路宽频段识别单元中的四个链路开关连接至第一四选一开关的输入端。
进一步地，在本发明中，所述分频处理单元由依次连接的二选一选择开关、分频器和第一低通滤波器构成；其中，二选一选择开关的两个输入端分别与基准信号频段识别单元的链路开关和宽频带搬移单元的输出端相连；所述宽频带搬移单元有依次连接的第一混频器和第二低通滤波器构成；其中，第一混频器的射频输入端与四选一选择开关的输出端相连，第一混频器的中频输出端与第二低通滤波器相连，第一混频器的本振输入端与快速点频选择单元相连；第二低通滤波器的输出端与二选一选择开关的一个输入端相连；所述窄频带搬移单元为一个第二混频器；其中，第二混频器的射频输入端与第一低通滤波器的输出端相连；第二混频器的本振输入端与快速点频单元的输出端相连。
进一步地，在本发明中，所述100MHz时钟单元经第二一分二功分器功分后分别进入到快速点频选择单元和快速扫频单元；所述快速点频选择单元由第二放大器、第二一分四分器、四路点频源及第二四选一开关构成；其中，四路点频源的输入端分别连接至第二一分四分器的四个输出端，四路点频源的输出端分别连接至二四选一开关的四个输入端，第二四选一开关的输出端连接至第一混频器的本振输入端；所述快速扫频单元由依次连接的第三放大器、第一锁相环、第四放大器、第五低通滤波器、快速数字直接合成器DDS、第三低通滤波器和第五放大器构成；其中，第三放大器的输入端与第二一分二功分器的输出端相连，第五放大器的输出端连接至第二混频器的本振输入端。
进一步地，在本发明中，所述点频源由依次连接的第二锁相环、第六放大器、第四低通滤波器构成；其中，四路点频源的四个第二锁相环的输入端分别连接至第二一分四分器的四个输出端；四路点频源的四个第四低通滤波器的输出端分别连接至二四选一开关的四个输入端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过前级信号预处理电路调整信号幅度，再通过多个宽频带识别单元，初步分辨被测信号所属频段，根据初测结果，无论被测信号输入哪个频段，都通过混频的方式将其搬移至基准信号频段，混频所需本振信号为点频信号，通过开关选择对应本振，速度快捷；再通过分频的方式，将基准信号频率范围缩小，经过窄频带搬移单元，以可以覆盖范围缩小后基准信号频率范围的快速扫频信号为本振（本振信号的产生方式为DDS快速扫频输出），进行二次混频，根据混频结果，推算接收信号的频率信息，逻辑清楚，电路简单，不耗费体积和大量成本，同样实现了快速测频的要求。
（2）本发明中的电路以现有成熟电路为基础，经过信号预处理、频段识别、宽带信号频率搬移、信号分频处理、窄带信号频率搬移，配合快速选择和快速扫频的本振产生电路，完成快速测频，电路实现可靠性高，工作稳定，节约成本，节省了体积，具有广泛的市场应用前景，适合推广应用。
附图说明
图1为本发明的整体结构原理框图。
图2为图1中的预处理电路原理图。
图3为图1中的多路宽频段识别单元及滤波放大检波开关电路原理图。
图4为图1中的信号处理单元电路原理图。
图5为图1中的快速点频选择单元及点频源电路原理图。
图6为图1中的100MHz时钟单元及快速扫频单元的原理图。
图7为本发明-实施例中的信号频率流向图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1所示，本发明公开的一种小型化的快速测频电路，包括用于信号预处理和频段区分的信号识别单元，与信号识别单元相连用于对信号做频率搬移和频率调整的信号处理单元，以及与信号处理单元相连用于为信号处理单元的频率搬移提供本振信号的本振产生单元。
在本实施例中，所述信号识别单元包括用于接入测频输入信号的信号预处理电路，以及与信号预处理电路均相连的基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元；其中，所述基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元均与信号处理单元相连。所述信号处理单元包括与多路宽频段识别单元相连的宽频带搬移单元，与基准信号频段识别单元相连的分频处理单元，以及与宽频带搬移单元和分频处理单元均相连的窄频带搬移单元；其中，所述宽频带搬移单元和窄频带搬移单元均与本振产生单元相连。所述本振产生单元包括100MHz时钟单元，以及与100MHz时钟单元相连的快速点频选择单元和快速扫频单元；其中，所述快速点频选择单元与宽频带搬移单元相连，所述快速扫频单元与所述窄频带搬移单元相连。
如图2、图3所示，在本实施例中，所述预处理电路由依次连接的限幅器、前级宽带放大器和第一一分二功分器构成；其中，限幅器用于防止大信号输入损坏后级测频电路，前级宽带放大器用于提高被测信号幅度；第一一分二功分器用于将信号功分为两路分别作为基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元的输入；所述基准信号频段识别单元为一路滤波放大检波开关电路；所述多路宽频段识别单元由一个第一一分四功分器、四路滤波放大检波开关电路及一个第一四选一开关构成；其中，基准信号频段识别单元的一路滤波放大检波开关电路的输入端直接连接至第一一分二功分器的一个输出端，第一一分四功分器连接至第一一分二功分器的另一个输出端；基准信号频段识别单元的一路滤波放大检波开关电路的输出端直接连接至分频处理单元；第一四选一开关的输出端连接至宽频带搬移单元。
在本实施例中，所述滤波放大检波开关电路包括依次连接的带通滤波器、第一放大器、耦合器、检波器和主控制器，以及与耦合器的另一输出端相连的链路开关；其中，基准信号频段识别单元的的带通滤波器与第一一分二功分器的一个输出端相连，基准信号频段识别单元的链路开关连接至分频处理单元；多路宽频段识别单元中的四个带通滤波器对应连接至第一一分四功分器的四个输出端；多路宽频段识别单元中的四个链路开关连接至第一四选一开关的输入端。
五路滤波放大检波开关电路分别对应0.5GHz~4GHz频段，4GHz~7.5GHz频段，7.5GHz~11GHz频段，11GHz~14.5GHz频段，14.5GHz~18GHz频段，其中0.5GHz~4GHz频段为基准频段，其余频段为宽带信号频段，每一路均采用相同的信号检测原理，滤波器分选出对应频段的被测信号，第一放大器补偿链路损耗，耦合检波用于检测本频段是否有信号输入，若存在信号输入，则打通当前链路开关，关闭其他链路的开关。
如图4所示，对信号做频率搬移和频率调整的信号处理单元，主要为宽频带搬移单元、分频处理单元和窄频带搬移单元。所述分频处理单元由依次连接的二选一选择开关、分频器和第一低通滤波器构成；其中，二选一选择开关的两个输入端分别与基准信号频段识别单元的链路开关和宽频带搬移单元的输出端相连；所述宽频带搬移单元有依次连接的第一混频器和第二低通滤波器构成；其中，第一混频器的射频输入端与四选一选择开关的输出端相连，第一混频器的中频输出端与第二低通滤波器相连，第一混频器的本振输入端与快速点频选择单元相连；第二低通滤波器的输出端与二选一选择开关的一个输入端相连；所述窄频带搬移单元为一个第二混频器；其中，第二混频器的射频输入端与第一低通滤波器的输出端相连；第二混频器的本振输入端与快速点频单元的输出端相连。
宽频带搬移单元的作用为将4GHz~7.5GHz频段，7.5GHz~11GHz频段，11GHz~14.5GHz频段，14.5GHz~18GHz频段的信号通过对应的8GHz、11.5GHz、15GHz、18.5GHz点频本振搬移至基础频段0.5GHz~4GHz；分频处理单元中的分频器为10分频器，将0.5GHz~4GHz信号范围缩小至0.05GHz~0.4GHz，然后通过第二低通滤波器，滤除基频信号；窄频带搬移单元作用为将分频后的信号与快速扫频本振单元产生的0.05GHz~0.4GHz本振信号混频，将结果反馈给主控制器进行判断，若无信号传输给主控制器，则表示被测信号与扫频本振信号相同。
如图5、图6所示，为信号处理单元频率搬移提供本振信号的本振产生单元包含两种频率源，所述100MHz时钟单元经第二一分二功分器功分后分别进入到快速点频选择单元和快速扫频单元；所述快速点频选择单元由第二放大器、第二一分四分器、四路点频源及第二四选一开关构成；其中，四路点频源的输入端分别连接至第二一分四分器的四个输出端，四路点频源的输出端分别连接至二四选一开关的四个输入端，第二四选一开关的输出端连接至第一混频器的本振输入端；所述快速扫频单元由依次连接的第三放大器、第一锁相环、第四放大器、第五低通滤波器、快速数字直接合成器DDS、第三低通滤波器和第五放大器构成；其中，第三放大器的输入端与第二一分二功分器的输出端相连，第五放大器的输出端连接至第二混频器的本振输入端。
其中，所述点频源由依次连接的第二锁相环、第六放大器、第四低通滤波器构成；其中，四路点频源的四个第二锁相环的输入端分别连接至第二一分四分器的四个输出端；四路点频源的四个第四低通滤波器的输出端分别连接至二四选一开关的四个输入端。
4路点频源以单环锁相产生，四路同时工作，频率分别为8GHz、11.5GHz、15GHz、18.5GHz，通过开关选择输出，开关切换时间为ns级。第二种为一路快速扫频源，将100MHz信号通过单环锁出2.4GHz时钟信号，作为DDS的时钟信号，然后用DDS快速数字直接合成器件，快速生成0.05GHz~0.4GHz频段的扫频信号，为窄带混频电路提供本振信号。
如图7所示，本实施例对各种频段的被测信号均设计好其频率处理流向，被测信号频率范围为0.5GHz~18GHz，将其分为5段，第一段为0.5GHz~4GHz频段，作为基准信号频段，第二段为4GHz~7.5GHz频段，第三段为7.5GHz~11GHz频段，第四段为11GHz~14.5GHz频段，第五段为14.5GHz~18GHz频段，第二段到第五段频段分别通过对应的8GHz、11.5GHz、15GHz、18.5GHz点频本振，混频至0.5GHz~4GHz基准信号频段，至此所有信号频段都搬移至0.5GHz~4GHz。再通过10分频器，将频率范围缩小至0.05GHz~0.4GHz频率，然后与快速扫频本振单元产生的0.05GHz~0.4GHz本振信号混频，混频结果无信号输出，表示被测信号与扫频本振信号相同，即可按照信号处理流向反推出输入被测射频信号的频率。
本发明专利通过前级信号预处理电路调整信号幅度，再通过多个宽频带识别单元，初步分辨被测信号所属频段，根据初测结果，无论被测信号输入哪个频段，都通过混频的方式将其搬移至基准信号频段，混频所需本振信号为点频信号，通过开关选择对应本振，速度快捷；再通过分频的方式，将基准信号频率范围缩小，经过窄频带搬移单元，以可以覆盖范围缩小后基准信号频率范围的快速扫频信号为本振（本振信号的产生方式为DDS快速扫频输出），进行二次混频，根据混频结果，推算接收信号的频率信息，逻辑清楚，电路简单，不耗费体积和大量成本，同样实现了快速测频的要求。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种小型化的快速测频电路，其特征在于，包括用于信号预处理和频段区分的信号识别单元，与信号识别单元相连用于对信号做频率搬移和频率调整的信号处理单元，以及与信号处理单元相连用于为信号处理单元的频率搬移提供本振信号的本振产生单元；所述信号识别单元包括用于接入测频输入信号的信号预处理电路，以及与信号预处理电路均相连的基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元；其中，所述基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元均与信号处理单元相连；
所述信号处理单元包括与多路宽频段识别单元相连的宽频带搬移单元，与基准信号频段识别单元和宽频带搬移单元均相连的分频处理单元，以及与分频处理单元相连的窄频带搬移单元；其中，所述宽频带搬移单元和窄频带搬移单元均与本振产生单元相连；宽频带搬移单元的作用为将4GHz~7.5GHz频段，7.5GHz~11GHz频段，11GHz~14.5GHz频段，14.5GHz~18GHz频段的信号通过对应的8GHz、11.5GHz、15GHz、18.5GHz点频本振搬移至基础频段0.5GHz~4GHz；分频处理单元中的分频器为10分频器，将0.5GHz~4GHz信号范围缩小至0.05GHz~0.4GHz，然后通过第二低通滤波器，滤除基频信号；窄频带搬移单元作用为将分频后的信号与快速扫频本振单元产生的0.05GHz~0.4GHz本振信号混频，将结果反馈给主控制器进行判断，若无信号传输给主控制器，则表示被测信号与扫频本振信号相同；
所述本振产生单元包括100MHz时钟单元，以及与100MHz时钟单元相连的快速点频选择单元和快速扫频单元；其中，所述快速点频选择单元与宽频带搬移单元相连，所述快速扫频单元与所述窄频带搬移单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种小型化的快速测频电路，其特征在于，所述预处理电路由依次连接的限幅器、前级宽带放大器和第一一分二功分器构成；其中，限幅器用于防止大信号输入损坏后级测频电路，前级宽带放大器用于提高被测信号幅度；第一一分二功分器用于将信号功分为两路分别作为基准信号频段识别单元和多路宽频段识别单元的输入；所述基准信号频段识别单元为一路滤波放大检波开关电路；所述多路宽频段识别单元由一个第一一分四功分器、四路滤波放大检波开关电路及一个第一四选一开关构成；其中，基准信号频段识别单元的一路滤波放大检波开关电路的输入端直接连接至第一一分二功分器的一个输出端，第一一分四功分器连接至第一一分二功分器的另一个输出端；基准信号频段识别单元的一路滤波放大检波开关电路的输出端直接连接至分频处理单元；第一四选一开关的输出端连接至宽频带搬移单元。
3.根据权利要求2所述的一种小型化的快速测频电路，其特征在于，所述滤波放大检波开关电路包括依次连接的带通滤波器、第一放大器、耦合器、检波器和主控制器，以及与耦合器的另一输出端相连的链路开关；其中，基准信号频段识别单元的的带通滤波器与第一一分二功分器的一个输出端相连，基准信号频段识别单元的链路开关连接至分频处理单元；多路宽频段识别单元中的四个带通滤波器对应连接至第一一分四功分器的四个输出端；多路宽频段识别单元中的四个链路开关连接至第一四选一开关的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种小型化的快速测频电路，其特征在于，所述分频处理单元由依次连接的二选一选择开关、分频器和第一低通滤波器构成；其中，二选一选择开关的两个输入端分别与基准信号频段识别单元的链路开关和宽频带搬移单元的输出端相连；所述宽频带搬移单元由依次连接的第一混频器和第二低通滤波器构成；其中，第一混频器的射频输入端与四选一选择开关的输出端相连，第一混频器的中频输出端与第二低通滤波器相连，第一混频器的本振输入端与快速点频选择单元相连；第二低通滤波器的输出端与二选一选择开关的一个输入端相连；所述窄频带搬移单元为一个第二混频器；其中，第二混频器的射频输入端与第一低通滤波器的输出端相连；第二混频器的本振输入端与快速点频单元的输出端相连。
5.根据权利要求4所述的一种小型化的快速测频电路，其特征在于，所述100MHz时钟单元经第二一分二功分器功分后分别进入到快速点频选择单元和快速扫频单元；所述快速点频选择单元由第二放大器、第二一分四分器、四路点频源及第二四选一开关构成；其中，四路点频源的输入端分别连接至第二一分四分器的四个输出端，四路点频源的输出端分别连接至二四选一开关的四个输入端，第二四选一开关的输出端连接至第一混频器的本振输入端；所述快速扫频单元由依次连接的第三放大器、第一锁相环、第四放大器、第五低通滤波器、快速数字直接合成器DDS、第三低通滤波器和第五放大器构成；其中，第三放大器的输入端与第二一分二功分器的输出端相连，第五放大器的输出端连接至第二混频器的本振输入端。
6.根据权利要求5所述的一种小型化的快速测频电路，其特征在于，所述点频源由依次连接的第二锁相环、第六放大器、第四低通滤波器构成；其中，四路点频源的四个第二锁相环的输入端分别连接至第二一分四分器的四个输出端；四路点频源的四个第四低通滤波器的输出端分别连接至二四选一开关的四个输入端。
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2024
- 2024-01-12 CN CN202410044362.4A patent/CN117560030B/zh active Active
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|---|---|
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