CN203930047U - 自适应上下变频装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自适应上下变频装置，包括下变频链路、上变频链路、本振模块、测频机以及基带处理控制模块。下变频链路接收外部输入的高频信号，并将其转换为中频基带信号。上变频链路接收外部输入的中频基带信号，并将其转换为高频信号输出。本振模块分别电性连接下变频链路和上变频链路，且本振模块包括第一本振单元和第二本振单元。基带处理控制模块接收下变频链路输出的中频基带信号，并进行处理后输出至上变频链路。测频机实时检测输入至下变频链路的高频信号的频率值，并将其传送至基带处理控制模块，基带处理控制模块接收该频率值后，发送频综控制信号至测频机，测频机根据该频综控制信号驱动第一本振单元输出相应的第一本振信号。

Description

自适应上下变频装置

技术领域

本实用新型涉及雷达变频领域，且特别涉及一种自适应上下变频装置。

背景技术

无线电技术是一种通过无线电波传播信号的技术。广泛应用于雷达发射、日常通信以及电视传播。而在雷达领域，由于雷达信号或波形作为雷达的一个重要特征，它对目标的检测、参数估值精度、分辨力和信息运载能力有重大影响。为提高雷达的抗干扰能力，雷达需工作在干扰较小的频率范围内。而目前，由于1GHz一下的频率范围已基本被日常通信和电视传播所占用，频谱拥挤，雷达基本上很少使用。而高于15GHz的频率信号，水分子以及氧气分子干扰严重，且天线加工难度很高，雷达也一般不使用。因此，雷达基本上工作在1～15GHz的微波频率范围内。然而，这么高的频率在进行数字信号处理时具有海量的运算需求，通用的DSP芯片的速度还很难满足要求。因此，为了让数字系统能应用在雷达领域，形成了各种变频系统。

但现有的变频系统不具备频率自适应功能，当雷达输入信号的频率、功率等因素发生变化时，现有变频系统无法实现自动调节变频参数使得变频输出满足要求。大大限制了雷达的工作频率、工作环境以及输入信号的功率值，使用不灵活。此外，现有的变频系统还普遍存在工作频率低、本振信号捷变带宽小、输入输出信号带宽小、输入输出信号功率调节范围小等缺点。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有变频系统无法实现频率自适应的问题，提供一种自适应上下变频装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种自适应上下变频装置，包括下变频链路、上变频链路、本振模块、基带处理控制模块以及测频机。下变频链路接收外部输入的高频信号，并将其转换为中频基带信号。上变频链路接收外部输入的中频基带信号，并将其转换为高频信号输出。本振模块分别电性连接下变频链路和上变频链路，且本振模块包括第一本振单元和第二本振单元。基带处理控制模块分别电性连接下变频链路和上变频链路，接收下变频链路输出的中频基带信号，并进行AD、频率搬移、调制、数字滤波、DA处理后输出至上变频链路。测频机分别电性连接基带处理控制模块和第一本振单元，测频机检测外部输入至下变频链路的高频信号的频率值，并将其传送至基带处理控制模 块，基带处理控制模块接收该频率值后，发送频综控制信号至测频机，测频机根据该频综控制信号驱动第一本振单元输出相应的第一本振信号。

上述自适应上下变频装置，其中，下变频链路包括下变频单元和中频下变频单元，下变频单元电性连接第一本振单元，中频下变频单元电性连接第二本振单元。

上述自适应上下变频装置，其中，下变频链路还包括自动增益控制单元，自动增益控制单元作为反馈回路并联于中频下变频单元。

上述自适应上下变频装置，其中，上变频链路包括中频上变频单元和上变频单元，中频上变频单元电性连接第二本振单元，上变频单元电性连接第一本振单元。

上述自适应上下变频装置，其中，中频下变频单元、自动增益控制单元以及中频上变频单元均采用混频器与滤波器共用技术。

上述自适应上下变频装置，其中，第一本振单元为调频时间小于100微妙的捷变频综模块。

上述自适应上下变频装置，其中，第二本振单元为点频源。

上述自适应上下变频装置，其中，上变频链路还包括增益放大单元和数控衰减单元，用于扩大上变频链路的输出功率范围。

上述自适应上下变频装置，其中，基带处理控制模块还包括功率标校单元，电性连接上变频链路，对上变频链路输出的高频信号进行标校，提高上变频链路的输出功率精度。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：输入至下变频链路的高频信号与本振模块输出的本振信号经下变频链路后形成满足基带处理控制模块运算要求的中低频信号。基带处理控制模块对该中低频信号进行采样以及调制后输出至上变频链路。基带处理控制模块输出的低频调制信号与本振单元输出的本振信号进行混频后转换为符合雷达发射的高频信号。通过设置测频机，测频机可实时检测输入至下变频链路的高频信号的频率，并将该频率值传送至基带处理控制模块，基带处理控制模块根据该频率值经处理后，发送频综控制信号至测频机，测频机根据该频综控制信号驱动第一本振单元输出相应的第一本振信号，使得下变频链路的输出频率满足要求，实现频率自适应的特点。

此外，下变频链路包括下变频单元和中频下变频单元，下变频单元将输入的高频信号转换为中频信号，而中频下变频单元可将中频信号进一步转换为低频信号。信号频率的进一步降低可降低对基带处理控制模块的处理要求，增加 基带处理控制模块的选型范围。同理，上变频链路包括中频上变频单元和上变频单元。通过增加自动增益控制单元作为反馈回路并联于中频下变频单元，该反馈回路可保证下变频链路的输出功率恒定在用户所需范围内，大大提高输出功率精度。采用混频器与滤波器共用技术来实现中频下变频单元、自动增益控制单元以及中频上变频单元不仅大大提高了系统可靠性和电磁屏蔽能力，同时也减小了系统体积、降低了维修难度和器材成本。设置第一本振单元为调频时间小于100微妙的捷变频综模块，使得本实用新型提供的种自适应上下变频装置具有快速跳频和上下变频功能。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本实用新型一实施例提供的自适应上下变频装置的基本组成示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供的自适应上下变频装置包括下变频链路1、上变频链路2、本振模块3、基带处理控制模块4以及测频机5。下变频链路1接收外部输入的高频信号，并将其转换为中频基带信号。上变频链路2接收外部输入的中频基带信号，并将其转换为高频信号输出。本振模块3分别电性连接下变频链路1和上变频链路2，且本振模块3包括第一本振单元301和第二本振单元302。基带处理控制模块4分别电性连接下变频链路1和上变频链路2，接收下变频链路1输出的中频基带信号，AD、频率搬移、调制、数字滤波、DA等处理后输出至上变频链路2。测频机5分别电性连接基带处理控制模块4和第一本振单元301，测频机5实时检测外部输入至下变频链路1的高频信号的频率值，并将其传送至基带处理控制模块4，基带处理控制模块4接收该频率值后，发送频综控制信号至测频机5，测频机5根据该频综控制信号驱动第一本振单元301输出相应的第一本振信号。

进一步的，下变频链路1包括下变频单元101和中频下变频单元102，下变频单元101电性连接第一本振单元301，中频下变频单元102电性连接第二本振单元302。上变频链路2包括中频上变频单元202和上变频单元201，中频上变频单元202电性连接第二本振单元302，上变频单元201电性连接第一本振单元301。其中，下变频单元101将输入的高频信号转换为中频信号，而中频下变频单元102可将中频信号进一步转换为低频信号。信号频率的进一步降低可降低 对基带处理控制模块4的处理要求，增加基带处理控制模块4的选型范围。同理，上变频链路2中的中频上变频单元202和上变频单元201也起到同样的技术效果。

具体使用时，输入下变频链路1的信号为一高频信号，该信号的频率值为8～12GHz，该输入信号与第一本振单元301输出的10～14Hz的捷变频信号经下频链路1中的下变频单元101混频后产生2GHz±250MHz的中频信号，该信号输入至中频下变频单元102，并与第二本振单元302输出的第二本振信号进行混频后形成300MHz±250MHz的基带信号，该信号经模数转换后输入至基带处理控制模块4。基带处理控制模块4对该输入信号进行频率搬移、调制、数字滤波、数模转换等处理后输出至上变频链路2中的中频上变频单元202。中频上变频单元202接收基带处理控制模块4处理后的基带信号，并将其与第二本振单元302输出的第二本振信号进行混频、滤波后形成2GHz±250MHz的中频信号，该中频信号与第一本振单元301输出的第一本振信号经上变频单元201混频后形成8～12GHz的雷达模拟信号。于本实施例中，基带处理控制模块4为具有数字处理功能的DSP芯片。然而，本实用新型对此不作任何限定。

于此同时，测频机5实时检测输入至下变频链路1的高频信号的频率值，并将该频率值传输至基带处理控制模块4，基带处理控制模块4接收该频率值并进行分析处理后反馈频综控制代码至测频机5。测频机5根据该频综控制代码驱动第一本振单元301输出不同的第一本振信号与输入至下变频链路1的高频信号进行混频。该种方式可通过检测输入高频信号的频率值自动选择与其相匹配的混频信号，从而使得输出信号满足要求。于本实施例中，下变频链路1的输出需控制在300MHz±250MHz范围内。

进一步的，为提高自适应上下变频装置的自适应性能，本实施例中，设置第一本振单元301为10～14GHz的捷变频综模块，其捷变带宽为4GHz，频率步进10MHz，跳频时间小于100微妙。短的频率步进以及短促的跳频时间，使得第一本振单元301具有快速跳频以及捷变频的功能，大大提高了本自适应上下变频装置的随输入信号变化的适应能力。此外，由于经下变频单元101混频后形成的中频信号，频率稳定，因此设置第二本振单元302为点频源，产生单一的点频信号，点频源具有输出频率稳定、干扰小以及设备简单成本低的优点。

于本实施例中，下变频链路1还包括自动增益控制单元103，自动增益控制单元103作为反馈回路并联于中频下变频单元102。将中频下变频单元102的输出负反馈信号反馈至中频下变频单元102的输入。当输入信号强度增加时，自 动增益控制单元103根据负反馈信号自动减小放大增益。相反的，当输入信号强度减小时，自动增益控制单元103根据负反馈信号自动增加放大增益，从而为达到控制中频下变频单元102的输出功率，使得当雷达输入信号功率-30dBm～0dBm变化时，中频下变频单元102输出功率均保持不变的技术效果。优选地，为进一步提高中频下变频单元102的输出功率的控制精度，下变频链路1还包括数控衰减器，该数控衰减器与自动增益控制单元103一起控制中频下变频的输出功率。

于此相应的，为扩大上变频链路2的输出功率的范围，上变频链路2还包括增益放大单元203和衰减单元204。增益放大单元203可将上变频链路2的输出功率控制在一定的动态范围内，而衰减单元204通过控制多个数控衰减器来实现输出功率的控制。于本实施例中，增益放大单元203可实现31dB的动态功率控制，而衰减单元204采用控制两个64dB的数控衰减器来实现上变频链路2的功率控制。理论上而言，增益放大单元203和衰减单元204两者组合后可实现159dB的动态范围。此外，为进一步提高上变频链路2的输出功率的控制精度，基带处理控制模块4还包括功率标校单元401，电性连接上变频链路2，对上变频链路2输出的高频信号的功率进行标校，提高上变频链路2的输出功率。于本实施例中，经功率标校单元401后的上变频链路2的输出功率可调可达100dB以上，衰减精度为±1dB，可调步进0.5dB。

进一步的，为提高自适应上下变频装置的可靠性和电磁屏蔽能力、减小了系统体积、降低了维修难度和器材成本。本实施例中，设置中频下变频单元102、自动增益控制单元103以及中频上变频单元202均采用混频器与滤波器共用技术。

于本实施例中，为进一步提高自适应上下变频装置的性能，下变频链路1还包括信号隔离器、耦合器等信号处理单元。此外，由于下变频链路1中包括多个下变频单元101和中频下变频单元102；同样的，上变频链路2也包括多个上变频单元201和中频上变频单元202。因此，本自适应上下变频装置还包括多个功分器(图未示出)，功分器将输入至下变频链路1的高频输入信号分为多路输入至下变频单元101。同理，还将本振模块3输出的第一本振信号和第二本振信号分为多路输出，将输出至上变频链路2的多路信号合成一路输出，大大简化了电路复杂度，降低了制造成本。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：输入至下变频链路1的高频信号与本振模块3输出的本振信号经下变频链路1后形成满足基带 处理控制模块4运算要求的中低频信号。基带处理控制模块4对该中低频信号进行采样以及调制后输出至上变频链路2。基带处理控制模块4输出的低频调制信号与本振单元3输出的本振信号进行混频后转换为符合雷达发射的高频信号。通过设置测频机5，测频机5可实时检测输入至下变频链路1的高频信号的频率，并将该频率值传送至基带处理控制模块4，基带处理控制模块4根据该频率值经处理后，发送频综控制信号至测频机5，测频机5根据该频综控制信号驱动第一本振单元101输出相应的第一本振信号，使得下变频链路1的输出频率满足要求，实现频率自适应的特点。

此外，下变频链路1包括下变频单元101和中频下变频单元102，下变频单元101将输入的高频信号转换为中频信号，而中频下变频单元102可将中频信号进一步转换为低频信号。信号频率的进一步降低可降低对基带处理控制模块4的处理要求，增加基带处理控制模块4的选型范围。同理，上变频链路2包括中频上变频单元202和上变频单元201。通过增加自动增益控制单元103作为反馈回路并联于中频下变频单元102，该反馈回路可保证下变频链路1的输出功率恒定在用户所需范围内，大大提高输出功率精度。采用混频器与滤波器共用技术来实现中频下变频单元102、自动增益控制单元103以及中频上变频单元202不仅大大提高了系统可靠性和电磁屏蔽能力，同时也减小了系统体积、降低了维修难度和器材成本。设置第一本振单元301为调频时间小于100微妙的捷变频综模块，使得本实用新型提供的种自适应上下变频装置具有快速跳频和上下变频功能。

虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (9)

1.一种自适应上下变频装置，其特征在于，包括：

下变频链路，接收外部输入的高频信号，并将其转换为中频基带信号；

上变频链路，接收外部输入的中频基带信号，并将其转换为高频信号输出；

本振模块，分别电性连接所述下变频链路和上变频链路，且所述本振模块包括第一本振单元和第二本振单元；

基带处理控制模块，分别电性连接所述下变频链路和上变频链路，接收所述下变频链路输出的中频基带信号，并进行AD、频率搬移、调制、数字滤波、DA处理后输出至上变频链路；

测频机，分别电性连接所述基带处理控制模块和第一本振单元，所述测频机实时检测外部输入至所述下变频链路的高频信号的频率值，并将其传送至基带处理控制模块，基带处理控制模块接收该频率值后，发送频综控制信号至测频机，所述测频机根据该频综控制信号驱动第一本振单元输出相应的第一本振信号。

2.根据权利要求1所述的自适应上下变频装置，其特征在于，所述下变频链路包括下变频单元和中频下变频单元，所述下变频单元电性连接所述第一本振单元，所述中频下变频单元电性连接所述第二本振单元。

3.根据权利要求2所述的自适应上下变频装置，其特征在于，所述下变频链路还包括自动增益控制单元，所述自动增益控制单元作为反馈回路并联于所述中频下变频单元。

4.根据权利要求1所述的自适应上下变频装置，其特征在于，所述上变频链路包括中频上变频单元和上变频单元，所述中频上变频单元电性连接所述第二本振单元，所述上变频单元电性连接所述第一本振单元。

5.根据权利要求2或3或4所述的自适应上下变频装置，其特征在于，所述中频下变频单元、自动增益控制单元以及中频上变频单元均采用混频器与滤波器共用技术。

6.根据权利要求1所述的自适应上下变频装置，其特征在于，所述第一本振单元为调频时间小于100微妙的捷变频综模块。

7.根据权利要求1所述的自适应上下变频装置，其特征在于，所述第二本振单元为点频源。

8.根据权利要求1所述的自适应上下变频装置，其特征在于，所述上变频链路还包括增益放大单元和数控衰减单元，用于扩大上变频链路的输出功率范围。

9.根据权利要求1所述的自适应上下变频装置，其特征在于，所述基带处理控制模块还包括功率标校单元，电性连接所述上变频链路，对所述上变频链路输出的高频信号进行标校，提高上变频链路的输出功率精度。