CN203537380U

CN203537380U - 一种小型化微波收发信道装置

Info

Publication number: CN203537380U
Application number: CN201320707640.7U
Authority: CN
Inventors: 于乃益; 吴俊晨; 郭志昆
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2023-11-11

Abstract

本实用新型公开了一种小型化微波收发信道装置，它涉及通信领域中的中等容量小型微波通信信道设备。它由晶振参考源、频率综合器、本振切换开关、电源管理单元、差分滤波器、射频调制器、数控衰减器、发射滤波放大单元、功率放大器、耦合器、发检波器、射频收发开关、射频滤波器、低噪声放大器、接收滤波放大单元、一级混频器单元、自动增益控制放大器等部件组成。它采用高度集成的单片微波集成电路实现微波通信信道的小型化目的。它具有集成化程度高、轻便小巧、操作控制方便、性能稳定可靠、通用性好等优点，特别适用于中等容量微波通信系统中弹载和手持移动通信时作为微波收发信道的装置。

Description

一种小型化微波收发信道装置

技术领域

本实用新型涉及微波通信领域中的一种小型化微波收发信道装置，特别适用于上变频、下变频、综合器、功率放大器、低噪声放大器、自动增益控制放大器和晶振参考源为一体的小型化微波通信系统中作微波通信收发信道装置。

背景技术

传统的微波通信收发信道装置由于集成度低、结构复杂、缺乏电源管理，各单元以电缆连接，成本高，基本均采用机箱或插件的应用形式，由此造成的设备功耗高、体积大的缺点，极大的限制了微波通信在各领域中的广泛应用。

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种采用了可关闭的微波功率放大器、混频器、滤波放大单元，低功耗的晶振参考源，省电性能好；采用了集成的频率综合器，集成检波功能的可变增益放大器，无内部电缆连接，集成度高的一种小型化微波收发信道装置。本实用新型还具有体积小、结构简单、可靠性高等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：一种小型化微波收发信道装置，包括晶振参考源1、频率综合器2、本振切换开关3、电源管理单元4、差分滤波器5、射频调制器6、数控衰减器7、发射滤波放大单元8、功率放大器9、耦合器10、发检波器11、射频收发开关12、射频滤波器13、低噪声放大器14、接收滤波放大单元15和一级混频器单元16，其特征在于：还包括自动增益控制放大器17，其中差分滤波器5对外部送来的IQ差分信号进行差分滤波处理，并将滤波处理后的信号输送给射频调制器6；射频调制器6利用本振切换开关3的送来的本振信号将输入的差分信号调制成射频信号输出至数控衰减器7；数控衰减器7对射频调制器6的送来的射频信号进行功率衰减控制处理，并将处理后的信号输送给发射滤波放大单元8；发射滤波放大单元8对数控衰减器7送来的信号进行滤波和小信号放大处理，并将处理后的信号输送给功率放大器9;功率放大器9对发射滤波放大单元8送来的信号进行大功率放大，并将放大后的信号输送给耦合器10；耦合器10将功率放大器9输出的大功率信号输送给射频收发开关12，并耦合出一路小功率信号送给发检波器11；检波器11将耦合器10送来的射频信号转换成直流电压信号；射频收发开关12用来完成收发射频信号的切换，当发信道工作时，将耦合器10送来的大功率信号输送到射频滤波器13，当收信道工作时，将射频滤波器13送过来的信号输送到低噪声放大器14；射频滤波器13对发射的大功率信号或接收的信号进行滤波处理；低噪声放大器14对接收到的信号进行低噪声放大处理，处理完成的信号输送给接收滤波放大单元15；接收滤波放大单元15对低噪声放大器14输送过来的信号进行滤波和信号放大处理，处理完成后的信号输送给一级混频器单元16；一级混频器单元16将接收滤波放大单元15输送来的射频信号与本振切换开关3输送过来的本振信号进行混频，获得一个高中频信号输送给自动增益控制放大器17；晶振参考源1用来产生高频率稳定度和低相位噪声的参考信号输送给频率综合器2；频率综合器2以晶振参考源1送来的信号为参考产生混频所需的本振信号并将射频端口输出的信号输送给本振切换开关3；本振切换开关3用以切换本振信号送给射频调制器6或一级混频器单元16；频率综合器2的中频端口输出中频本振信号给自动增益控制放大器17；电源管理单元4的一个输出端口输出高低电平分别至射频调制器6的使能端口、发射滤波放大单元8的使能端口、功率放大器9的使能端口和发检波器11的使能端口，电源管理单元4的另一输出端口输出高低电平分别至本振切换开关3的切换控制端口、射频收发开关12的切换控制端口、低噪声放大器14的使能端口、接收滤波放大单元15的使能端口、一级混频器单元16的使能端口和自动增益控制放大器17的使能端口。

其中，自动增益控制放大器17包括一级中频滤波器18、一级可变增益放大器19、二级中频滤波器20、二级混频器单元21、低通滤波器22和二级可变增益放大器23；其中一级中频滤波器18对一级混频器单元16送来的高中频信号进行带通滤波处理，处理完成后将信号送给一级可变增益放大器19；一级可变增益放大器19对一级中频滤波器18送来的信号进行功率放大处理，放大后的信号送给二级中频滤波器20；二级中频滤波器20将一级可变增益放大器19送来的信号进行带通滤波处理，处理完成后将信号送给二级混频器单元21；二级混频器单元21将二级中频滤波器20滤波处理后的信号与频率综合器2的中频端口输出的中频本振信号进行混频，获得低中频信号送给低通滤波器22；电源管理单元4将高低电平输出至二级混频器单元21的使能端口；低通滤波器22对二级混频器单元21送来的低中频信号做低通滤波处理，处理完成后将信号送给二级可变增益放大器23；二级可变增益放大器23对低通滤波器22送来的信号进行功率放大处理后送给外部作进一步的处理，其中二级可变增益放大器23可对其输出的信号进行功率检测，检测获得的信号反馈给二级可变增益放大器23和一级可变增益放大器19的增益控制端口，使它们根据中频信号的大小具有可变的增益。

本实用新型相比背景技术具有如下优点：

1.本实用新型实现了晶振参考源1、频率综合器2、本振切换开关3、电源管理单元4、差分滤波器5、射频调制器6、数控衰减器7、发射滤波放大单元8、功率放大器9、耦合器10、发检波器11、射频收发开关12、射频滤波器13、低噪声放大器14、接收滤波放大单元15、一级混频器单元16、自动增益控制放大器17各部分在同一块印制板上的物理连接，省去了电缆，从而减少了连接造成的功率损耗，提高了设备的实际使用的效率，节省的成本，还可以提高系统抗冲击振动能力，减少装配的难度。

2.本实用新型实现了射频调制器6、数控衰减器7、发射滤波放大单元8、功率放大器9、发检波器11、低噪声放大器14、接收滤波放大单元15、一级混频器单元16、自动增益控制放大器17各部分的可关闭功能，解决了各部分空闲时间消耗电能的问题，极大提高系统的效率，增加了通信的时间。

3.本实用新型集成了拥有双VCO和双输出的频率综合器2，方便配置，能够配置出多种使用频率，扩展了微波设备的使用领域。

4.本实用新型集成了自动增益控制放大器17，提高了系统的接收动态范围，自动增益控制放大器17内部拥有二级混频器单元20，将增益分配在中低两个部分，提高接收信号的平坦度，增加了通信的可靠性。

5.本实用新型实现了射频调制器6、一级混频器单元16、二级混频器单元20变频过程中对本振的较低电平要求和对本振的较高抑制，减轻了后级对本振抑制的压力。

6.本实用新型实现了微波收发信道的模块化，集成化程度高，体积小，重量轻，性能稳定可靠，维修方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电原理方框图。

图2是本实用新型自动增益控制放大器17实施例的电原理方框图。

具体实施方式

参照图1至图2，本实用新型由晶振参考源1、频率综合器2、本振切换开关3、电源管理单元4、差分滤波器5、射频调制器6、数控衰减器7、发射滤波放大单元8、功率放大器9、耦合器10、发检波器11、射频收发开关12、射频滤波器13、低噪声放大器14、接收滤波放大单元15、一级混频器单元16、自动增益控制放大器17组成，图1是本实用新型实施例的电原理方框图，实施例按图1连接线路。图1中差分滤波器5的作用是对调制器送来的IQ差分信号滤波，滤波后分别输出到射频调制器6的输入端口，射频调制器6将信号通过本振由中频调制到射频；数控衰减器7的作用是通过衰减控制发射信号的大小，通过衰减控制的信号进入发射滤波放大单元8的输入端口，发射滤波放大单元8对信号进行射频滤波和小信号放大然后通过输出端口输入给功率放大器9的输入端口；功率放大器9的的作用是将信号放大到足够大的功率，输出端口与耦合器10的输入端口相连；耦合器10的耦合端口与发检波器的输入端口相连，耦合出一定比例的信号给发检波器11，使发检波器11能够检测出发射信号功率的大小；射频收发开关12的作用是对收发信号进行切换，它的一个分端口与耦合器10的输出端口相连、一个分端口与低噪声放大器14的输入端口相连、总端口与射频滤波器13的一个端口相连；低噪声放大器14的作用是对接收到的小信号进行低噪声放大，它的输出端口与接收滤波放大单元15的输入端口相连；一级混频器单元16的射频输入端口与接收滤波放大单元15的输出端口相连、输出端口与自动增益控制放大器17输入端口相连；晶振参考源1的输出端口与频率综合器2的参考输入端口相连；本振切换开关3的总端口与频率综合器2的射频输出端口相连、一个分端口与射频调制器6的本振输入端口相连、一个分端口与一级混频器单元16的本振输入端口相连；频率综合器2的中频输出端口与自动增益控制放大器17中的二级混频器单元21本振入口相连；电源管理单元4的一个输出端口与射频调制器6的使能端口、发射滤波放大单元8的使能端口、功率放大器9的使能端口、发检波器11的使能端口相连，一个输出端口与本振切换开关3的切换控制端口、射频收发开关12的切换控制端口、低噪声放大器14的使能端口、接收滤波放大单元15的的使能端口、一级混频器单元16的使能端口、自动增益控制放大器17中的二级混频器单元21的使能端口相连。

图2是本实用新型自动增益控制放大器17实施例的电原理方框图。图2中，自动增益控制放大器17的作用主要是将接收到的不同电平信号放大控制到同一电平以便输出给解调器，它包括一级中频滤波器18、一级可变增益放大器19、二级混频器单元20、低通滤波器21、二级可变增益放大器22，其中一级中频滤波器18的输入端口与一级混频器单元16的输出端口相连、输出端口与一级可变增益放大器19的输入端口相连；二级中频滤波器20的输入端口与一级可变增益放大器19的输出端口相连、输出端口与二级混频器单元21的输入端口相连；低通滤波器22的输入端口与二级混频器单元21的输出端口相连、输出端口与二级可变增益放大器23的输入端口相连；二级可变增益放大器23的检波端口与一级可变增益放大器19的增益控制端口和二级可变增益放大器23的增益控制端口相连，这样两级变增益放大器可以控制在相同的增益，确保信号有的更小的失真度。

本实用新型的频率综合器2采用Silicon Laboratories公司的Si4136应用于无线通信的集成多VCO的射频综合器制成，提高了设备的集成度，减轻了设备的重量。

本实用新型晶振参考源1、输出端频率f给频率综合器2提供高稳定的10MHz参考源，晶振参考源1采用C-MAC公司的CFPT-9000系列晶振，既保证了参考源的稳定度，又减少了功耗。

本实用新型集成在一块长度为65毫米、宽度尺寸为45毫米、高度为10毫米的印制板上。

Claims

1.一种小型化微波收发信道装置，包括晶振参考源（1）、频率综合器（2）、本振切换开关（3）、电源管理单元（4）、差分滤波器（5）、射频调制器（6）、数控衰减器（7）、发射滤波放大单元（8）、功率放大器（9）、耦合器（10）、发检波器（11）、射频收发开关（12）、射频滤波器（13）、低噪声放大器（14）、接收滤波放大单元（15）和一级混频器单元（16），其特征在于：还包括自动增益控制放大器（17），其中差分滤波器（5）对外部送来的IQ差分信号进行差分滤波处理，并将滤波处理后的信号输送给射频调制器（6）；射频调制器（6）利用本振切换开关（3）的送来的本振信号将输入的差分信号调制成射频信号输出至数控衰减器（7）；数控衰减器（7）对射频调制器（6）的送来的射频信号进行功率衰减控制处理，并将处理后的信号输送给发射滤波放大单元（8）；发射滤波放大单元（8）对数控衰减器（7）送来的信号进行滤波和小信号放大处理，并将处理后的信号输送给功率放大器（9）;功率放大器（9）对发射滤波放大单元（8）送来的信号进行大功率放大，并将放大后的信号输送给耦合器（10）；耦合器（10）将功率放大器（9）输出的大功率信号输送给射频收发开关（12），并耦合出一路小功率信号送给发检波器（11）；检波器（11）将耦合器（10）送来的射频信号转换成直流电压信号；射频收发开关（12）用来完成收发射频信号的切换，当发信道工作时，将耦合器（10）送来的大功率信号输送到射频滤波器（13），当收信道工作时，将射频滤波器（13）送过来的信号输送到低噪声放大器（14）；射频滤波器（13）对发射的大功率信号或接收的信号进行滤波处理；低噪声放大器（14）对接收到的信号进行低噪声放大处理，处理完成的信号输送给接收滤波放大单元（15）；接收滤波放大单元（15）对低噪声放大器（14）输送过来的信号进行滤波和信号放大处理，处理完成后的信号输送给一级混频器单元（16）；一级混频器单元（16）将接收滤波放大单元（15）输送来的射频信号与本振切换开关（3）输送过来的本振信号进行混频，获得一个高中频信号输送给自动增益控制放大器（17）；晶振参考源（1）用来产生高频率稳定度和低相位噪声的参考信号输送给频率综合器（2）；频率综合器（2）以晶振参考源（1）送来的信号为参考产生混频所需的本振信号并将射频端口输出的信号输送给本振切换开关（3）；本振切换开关（3）用以切换本振信号送给射频调制器（6）或一级混频器单元（16）；频率综合器（2）的中频端口输出中频本振信号给自动增益控制放大器（17）；电源管理单元（4）的一个输出端口输出高低电平分别至射频调制器（6）的使能端口、发射滤波放大单元（8）的使能端口、功率放大器（9）的使能端口和发检波器（11）的使能端口，电源管理单元（4）的另一输出端口输出高低电平分别至本振切换开关（3）的切换控制端口、射频收发开关（12）的切换控制端口、低噪声放大器（14）的使能端口、接收滤波放大单元（15）的使能端口、一级混频器单元（16）的使能端口和自动增益控制放大器（17）的使能端口。

2.根据权利要求1所述的一种小型化微波收发信道装置，其特征在于：自动增益控制放大器（17）包括一级中频滤波器（18）、一级可变增益放大器（19）、二级中频滤波器（20）、二级混频器单元（21）、低通滤波器（22）和二级可变增益放大器（23）；其中一级中频滤波器（18）对一级混频器单元（16）送来的高中频信号进行带通滤波处理，处理完成后将信号送给一级可变增益放大器（19）；一级可变增益放大器（19）对一级中频滤波器（18）送来的信号进行功率放大处理，放大后的信号送给二级中频滤波器（20）；二级中频滤波器（20）将一级可变增益放大器（19）送来的信号进行带通滤波处理，处理完成后将信号送给二级混频器单元（21）；二级混频器单元（21）将二级中频滤波器（20）滤波处理后的信号与频率综合器（2）的中频端口输出的中频本振信号进行混频，获得低中频信号送给低通滤波器（22）；电源管理单元（4）将高低电平输出至二级混频器单元（21）的使能端口；低通滤波器（22）对二级混频器单元（21）送来的低中频信号做低通滤波处理，处理完成后将信号送给二级可变增益放大器（23）；二级可变增益放大器（23）对低通滤波器（22）送来的信号进行功率放大处理后送给外部作进一步的处理，其中二级可变增益放大器（23）可对其输出的信号进行功率检测，检测获得的信号反馈给二级可变增益放大器（23）和一级可变增益放大器（19）的增益控制端口，使它们根据中频信号的大小具有可变的增益。