CN118100871A - 一种可重构微波信号处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微波技术领域，提出了一种可重构微波信号处理器，包括多个级联的信号处理器单元；每个信号处理器单元包括金属层、介质基板、微带线电路、可变增益放大器，所述金属层位于所述介质基板的下表面，所述微带线电路设置于所述介质基板的上表面，通过微带线电路形成联接的双支节分支线耦合器、环路谐振器，所述可变增益放大器连接在所述环路谐振器上，通过调整所述可变增益放大器的增益，实现不同的信号处理功能。本发明通过调节可变增益放大器的增益，信号处理器可以快速重新配置，以执行不同的信号处理操作，包括积分、微分、希尔伯特变换。
Description
技术领域
本发明涉及微波技术领域，具体为一种基于耦合器、谐振器和可变增益放大器的可重构微波信号处理器。
背景技术
实时模拟信号处理技术是一种对模拟信号进行实时处理的技术，主要涉及对模拟信号进行采样、滤波、放大、变换等一系列处理。这种技术使用模拟方法对信号进行加工、变换等处理，通常应用在电子、通信、音视频、医疗和工业控制等领域。实时模拟信号处理技术的主要优点是实时性能好，处理速度较快，而且所使用的器件、设备体积小、价格低。然而，这种技术也存在一些局限性，例如难以实现复杂信号处理运算。目前已经成功的运算大多是在光学领域设计的，且只能执行某种特定功能，缺乏灵活性。
发明内容
为了解决现有运算多设计在光学领域且缺乏灵活性的问题，本发明提供了一种可重构微波信号处理器。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可重构微波信号处理器包括多个级联的信号处理器单元；每个信号处理器单元包括金属层、介质基板、微带线电路、可变增益放大器，所述金属层位于所述介质基板的下表面，所述微带线电路设置于所述介质基板的上表面，通过微带线电路形成联接的双支节分支线耦合器、环路谐振器，所述可变增益放大器连接在所述环路谐振器上；通过调整所述可变增益放大器的增益，实现不同的信号处理功能。
所述微带线电路包括第一馈线1和第二馈线2、第一半波长微带线3、第二半波长微带线4、第三半波长微带线5、第四半波长微带线6、第一四分之一波长微带线7、第二四分之一波长微带线8、第三四分之一波长微带线9、第四四分之一波长微带线10、第五四分之一波长微带线11；其中：
第一馈线1和第二馈线2分别对应信号处理器单元的输入和输出端口，第一半波长微带线3的两端分别连接第一馈线1和第二馈线2；
第一四分之一波长微带线7的一端连接在第一半波长微带线3和第一馈线1的连接处，第二四分之一波长微带线8的一端连接在第一半波长微带线3和第二馈线2的连接处，第一四分之一波长微带线7的另一端和第二四分之一波长微带线8的另一端分别连接在第二半波长微带线4的两端；
第三四分之一波长微带线9的两端分别连接第一半波长微带线3的中点和第二半波长微带线4的中点；
第三半波长微带线5的一端连接在第一四分之一波长微带线7与第二半波长微带线4的连接处，第四半波长微带线6的一端连接在第二四分之一波长微带线8与第二半波长微带线4的连接处，第三半波长微带线5的另一端连接第四四分之一波长微带线10的一端，第四半波长微带线6的另一端连接第五四分之一波长微带线11的一端；第四四分之一波长微带线10的另一端、第五四分之一波长微带线11的另一端之间通过可变增益放大器12连接。
通过第一半波长微带线3、第二半波长微带线4、第一四分之一波长微带线7、第二四分之一波长微带线8、第三四分之一波长微带线9的连接实现双支节分支线耦合器；
通过第二半波长微带线4、第三半波长微带线5、第四半波长微带线6、第四四分之一波长微带线10、第五四分之一波长微带线11的连接实现环路谐振器；
所述双支节分支线耦合器与所述环路谐振器之间通过第二半波长微带线4联接。
相邻两个信号处理器单元的连接方式为：第一个信号处理器单元的第二馈线2与第二个信号处理器单元的第一馈线1直接相连。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明通过调节可变增益放大器的增益，信号处理器可以快速重新配置，以执行不同的信号处理操作，包括积分、微分、希尔伯特变换。
附图说明
图1为本发明实施例的可重构微波信号处理器的结构示意图；
图2为本发明的可重构微波信号处理器的信号处理单元结构示意图；
图3为本发明实施例的可重构微波信号处理器的积分功能ADS仿真结果(S参数)；
图4为本发明实施例的可重构微波信号处理器的微分功能ADS仿真结果(S参数)；
图5为本发明实施例的可重构微波信号处理器的希尔伯特变换功能ADS仿真结果：(a)S参数，(b)相位。
附图标记：
第一馈线1，第二馈线2，
第一半波长微带线3，第二半波长微带线4，第三半波长微带线5，第四半波长微带线6，第一四分之一波长微带线7，第二四分之一波长微带线8，第三四分之一波长微带线9，第四四分之一波长微带线10，第五四分之一波长微带线11，
可变增益放大器12。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
一种可重构微波信号处理器，包括多个级联的信号处理器单元，每个信号处理器单元，包括：金属层、介质基板、微带线电路、可变增益放大器，所述金属层位于所述介质基板的下表面，所述微带线电路设置于所述介质基板的上表面，通过微带线电路形成联接的双支节分支线耦合器、环路谐振器，所述可变增益放大器连接在所述环路谐振器上；通过调整所述可变增益放大器的增益，实现不同的信号处理功能。图1为由两个信号处理器单元级联而成的微波信号处理器的结构示意图。
如图2所示，所述微带线电路包括第一馈线1和第二馈线2、第一半波长微带线3、第二半波长微带线4、第三半波长微带线5、第四半波长微带线6、第一四分之一波长微带线7、第二四分之一波长微带线8、第三四分之一波长微带线9、第四四分之一波长微带线10、第五四分之一波长微带线11；其中：
第一馈线1和第二馈线2分别对应信号处理器单元的输入和输出端口，第一半波长微带线3的两端分别连接第一馈线1和第二馈线2；
第一四分之一波长微带线7的一端连接在第一半波长微带线3和第一馈线1的连接处，第二四分之一波长微带线8的一端连接在第一半波长微带线3和第二馈线2的连接处，第一四分之一波长微带线7的另一端和第二四分之一波长微带线8的另一端分别连接在第二半波长微带线4的两端；
第三四分之一波长微带线9的两端分别连接第一半波长微带线3的中点和第二半波长微带线4的中点；
第三半波长微带线5的一端连接在第一四分之一波长微带线7与第二半波长微带线4的连接处，第四半波长微带线6的一端连接在第二四分之一波长微带线8与第二半波长微带线4的连接处，第三半波长微带线5的另一端连接第四四分之一波长微带线10的一端，第四半波长微带线6的另一端连接第五四分之一波长微带线11的一端；第四四分之一波长微带线10的另一端、第五四分之一波长微带线11的另一端之间通过可变增益放大器12连接。
所述两个级联的信号处理器单元，第一个信号处理器单元的第二馈线2与第二个信号处理器单元的第一馈线1直接相连。
实施例：
以一个5.8GHz中心频率的可重构微波信号处理器为例，该可重构微波信号处理器由两个信号处理器单元级联而成，使用介质基板选择的产品型号为F4BDZ294，相对介电常数为2.94，介质基板厚度为0.508mm，微带线厚度为0.035mm。第一馈线1、第二馈线2的宽度均为1.25mm，长度均为16.8mm，第一半波长微带线3、第二半波长微带线4、第三四分之一波长微带线9的宽度均为2.10mm，第一四分之一波长微带线7、第二四分之一波长微带线8的宽度均为0.17mm，第三半波长微带线5、第四半波长微带线6、第四四分之一波长微带线10、第五四分之一波长微带线11的宽度均为1.25mm，可变增益放大器12的增益范围为-3dB～3dB。每个信号处理器单元提供270°相位旋转，由两个信号处理器单元级联而成的微波信号处理器实现180°(270°*2-360°)相位旋转。
本实施例中设计的5.8GHz中心频率的可重构微波信号处理器的结构示意图如图1所示，可变增益放大器增益为-3dB时的积分功能ADS仿真结果如图3所示，可变增益放大器增益为3dB时的微分功能ADS仿真结果如图4所示，可变增益放大器增益为0时的希尔伯特变换功能ADS仿真结果如图5所示。通过调节技术方案中可变增益放大器的增益，该处理器可实现积分、微分、希尔伯特变换信号处理功能。
以上实例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，任何未背离本发明的精神实质和原理下所作的改变、修饰、简化、替代，在技术方案基础上所作的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可重构微波信号处理器，其特征在于，包括多个级联的信号处理器单元；每个信号处理器单元包括金属层、介质基板、微带线电路、可变增益放大器，所述金属层位于所述介质基板的下表面，所述微带线电路设置于所述介质基板的上表面，通过微带线电路形成联接的双支节分支线耦合器、环路谐振器，所述可变增益放大器连接在所述环路谐振器上；通过调整所述可变增益放大器的增益，实现不同的信号处理功能。
2.如权利要求1所述的一种可重构微波信号处理器，其特征在于，
所述微带线电路包括第一馈线(1)和第二馈线(2)、第一半波长微带线(3)、第二半波长微带线(4)、第三半波长微带线(5)、第四半波长微带线(6)、第一四分之一波长微带线(7)、第二四分之一波长微带线(8)、第三四分之一波长微带线(9)、第四四分之一波长微带线(10)、第五四分之一波长微带线(11)，其中：
第一馈线(1)和第二馈线(2)分别对应信号处理器单元的输入和输出端口，第一半波长微带线(3)的两端分别连接第一馈线(1)和第二馈线(2)；
第一四分之一波长微带线(7)的一端连接在第一半波长微带线(3)和第一馈线(1)的连接处，第二四分之一波长微带线(8)的一端连接在第一半波长微带线(3)和第二馈线(2)的连接处，第一四分之一波长微带线(7)的另一端和第二四分之一波长微带线(8)的另一端分别连接在第二半波长微带线(4)的两端；
第三四分之一波长微带线(9)的两端分别连接第一半波长微带线(3)的中点和第二半波长微带线(4)的中点；
第三半波长微带线(5)的一端连接在第一四分之一波长微带线(7)与第二半波长微带线(4)的连接处，第四半波长微带线(6)的一端连接在第二四分之一波长微带线(8)与第二半波长微带线(4)的连接处，第三半波长微带线(5)的另一端连接第四四分之一波长微带线(10)的一端，第四半波长微带线(6)的另一端连接第五四分之一波长微带线(11)的一端；第四四分之一波长微带线(10)的另一端、第五四分之一波长微带线(11)的另一端之间通过可变增益放大器(12)连接。
3.如权利要求2所述的一种可重构微波信号处理器，其特征在于，
通过第一半波长微带线(3)、第二半波长微带线(4)、第一四分之一波长微带线(7)、第二四分之一波长微带线(8)、第三四分之一波长微带线(9)的连接实现双支节分支线耦合器；
通过第二半波长微带线(4)、第三半波长微带线(5)、第四半波长微带线(6)、第四四分之一波长微带线(10)、第五四分之一波长微带线(11)的连接实现环路谐振器；
所述双支节分支线耦合器与所述环路谐振器之间通过第二半波长微带线(4)联接。
4.如权利要求2所述的一种可重构微波信号处理器，其特征在于，相邻两个信号处理器单元的连接方式为:第一个信号处理器单元的第二馈线(2)与第二个信号处理器单元的第一馈线(1)直接相连。
5.如权利要求2所述的一种可重构微波信号处理器，其特征在于，所述信号处理单元：
介质基板的产品型号为F4BDZ294，相对介电常数为2.94，介质基板厚度为0.508mm，微带线厚度为0.035mm；
第一馈线1、第二馈线2的宽度均为1.25mm，长度均为16.8mm；
第一半波长微带线3、第二半波长微带线4、第三四分之一波长微带线9的宽度均为2.10mm；
第一四分之一波长微带线7、第二四分之一波长微带线8的宽度均为0.17mm；
第三半波长微带线5、第四半波长微带线6、第四四分之一波长微带线10、第五四分之一波长微带线11的宽度均为1.25mm；
可变增益放大器12的增益范围为-3dB～3dB。
6.如权利要求5所述的一种可重构微波信号处理器，其特征在于，每个信号处理器单元提供270°相位旋转，由两个信号处理器单元级联而成的微波信号处理器实现180°相位旋转。
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