CN204177866U - 一种宽带测频电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种宽带测频电路，包括第一功分器、分频测频电路、干涉比相测频电路、AD采集模块和数字测频模块，第一功分器的输入端接输入信号，第一功分器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与分频测频电路的输入端相连，所述第二输出端与干涉比相测频电路的输入端相连，分频测频电路的输出端与AD采集模块的第一输入端相连，干涉比相测频电路的输出端与AD采集模块的第二输入端相连，AD采集模块的输出端与数字测频模块的输入端相连，数字测频模块的输出端作为宽带测频电路的输出端。本实用新型拓展了输入信号的带宽，保留了数字测频的精度，能够准确的计算出输入信号的频率，且电路体积较小。
Description
技术领域
本实用新型涉及测频领域，具体涉及一种宽带测频电路。
背景技术
高速数字电路的发展使得采样速率越来越高，计算能力越来越强，数字测频的应用也越来越广泛。瞬时测频(检测脉冲)是对信号载波频率的快速测量，在电子对抗领域有着重要应用。
目前通用测频技术主要分为数字测频和模拟测频，数字测频是通过采样将频率信息转化为数字信息，然后进行相关的计算，常用的方法包括计数法、傅里叶变换法和瞬时相关法等；模拟测频法是利用一定组合的高频器件将频率信息转化成幅度信息，再通过相关电路求解出信号频率，常用的方法包括多信道法、鉴频法和干涉比相法等，目前应用较多的是数字测频法和干涉比相法。
但是，对于高频宽带信号来说，数字测频法还需要和分频器结合起来，通过分频器将高频宽带信号的带宽降下来，但是测频带宽仍然有限制，干涉比相法通过对信号延迟后鉴相，利用相位差和频率的线性关系来推算出频率信息，通过不同的延迟组合来实现对频率的测量，但是，不同组合的延迟线会使得测频电路的体积较大。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种宽带测频电路，实现对宽带高频信号的高精度测量，在电路体积相对较小的情况下，满足宽带测频场合的工程应用。
本实用新型实施例提供了一种宽带测频电路，所述宽带测频电路包括第一功分器、分频测频电路、干涉比相测频电路、AD采集模块和数字测频模块，
所述第一功分器的输入端接输入信号，所述第一功分器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述分频测频电路的输入端相连，所述第二输出端与所述干涉比相测频电路的输入端相连；
所述分频测频电路的输出端与所述AD采集模块的第一输入端相连；
所述干涉比相测频电路的输出端与所述AD采集模块的第二输入端相连；
所述AD采集模块的输出端与所述数字测频模块的输入端相连；
所述数字测频模块的输出端作为所述宽带测频电路的输出端。
进一步地，所述宽带测频电路还包括限幅放大器，
所述限幅放大器的输入端接输入信号，所述限幅放大器的输出端与所述第一功分器的输入端相连。
进一步地，所述分频测频电路包括分频器、第一开关、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第二开关，
所述分频器的输入端与所述第一功分器的第一输出端相连，所述分频器的输出端与所述第一开关的第一端相连；
所述第一开关的第二端与所述第一低通滤波器的输入端相连，所述第一开关的第三端与所述第二低通滤波器的输入端相连；
所述第一低通滤波器的输出端与所述第二开关的第一端相连；
所述第二低通滤波器的输出端与所述第二开关的第二端相连；
所述第二开关的第三端与所述AD采集模块的第一输入端相连。
进一步地，所述干涉比相测频电路包括第二功分器、延迟线、第三功分器、电阻、第一90°电桥、第二90°电桥、第三90°电桥、第一检波器、第二检波器、第三检波器和第四检波器，
所述第二功分器的输入端与所述第一功分器的第二输出端相连，所述第二功分器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端经所述延迟线后与所述第三功分器的输入端相连，所述第二输出端与所述第一90°电桥的第一输入端相连；
所述第三功分器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述第二90°电桥的第一输入端相连，所述第二输出端与所述第三90°电桥的第一输入端相连；
所述第一90°电桥的第二输入端通过所述电阻接地，所述第一90°电桥的第一输出端与所述第二90°电桥的第二输入端相连，所述第一90°电桥的第二输出端与所述第三90°电桥的第二输入端相连；
所述第二90°电桥的第一输出端与所述第一检波器的输入端相连，所述第二90°电桥的第二输出端与所述第二检波器的输入端相连；
所述第三90°电桥的第一输出端与所述第三检波器的输入端相连，所述第三90°电桥的第二输出端与所述第四检波器的输入端相连；
所述第一检波器的输出端输出的信号、所述第二检波器的输出端输出的信号、所述第三检波器的输出端输出的信号和所述第四检波器的输出端输出的信号分别输入所述AD采集模块的第二输入端。
进一步地，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器为无源低通滤波器。
进一步地，所述分频器为16分频器。
本实用新型实施例提供的宽带测频电路，通过第一功分器的第一输出端与分频测频电路的输入端相连，第一功分器的第二输出端与干涉比相测频电路的输入端相连，分频测频电路的输出端与AD采集模块的第一输入端相连，干涉比相测频电路的输出端与AD采集模块的第二输入端相连，即通过第一功分器将输入信号分为两路信号，其中一路信号经分频测频电路后输出到AD采集模块的第一输入端，另一路信号经干涉比相测频电路后输出到AD采集模块的第二输入端，AD采集模块的输出端与数字测频模块的输入端相连，通过干涉比相测频电路一方面为所述分频测频电路提供一个触发信号，另一方面能够作为粗测频来控制分频测频电路，从而拓展了输入信号的带宽，保留了数字测频的精度，能够准确的计算出输入信号的频率，且电路体积较小。
附图说明
图1是根据本实用新型第一实施例的宽带测频电路的结构图；
图2是根据本实用新型第二实施例的宽带测频电路的结构图；
图3是根据本实用新型第二实施例的宽带测频电路中的干涉比相测频电路获得的频率范围的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
在图1中示出了本实用新型的第一实施例。
图1是根据本实用新型第一实施例的宽带测频电路的结构图。如图1所示，所述宽带测频电路包括第一功分器11、分频测频电路12、干涉比相测频电路13、AD采集模块14和数字测频模块15。
第一功分器11的输入端接输入信号，第一功分器11的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与分频测频电路12的输入端相连，所述第二输出端与干涉比相测频电路13的输入端相连，分频测频电路12的输出端与AD采集模块14的第一输入端相连，干涉比相测频电路13的输出端与AD采集模块14的第二输入端相连。
即输入信号经第一功分器11后输出的信号分为两路信号，其中一路信号经分频测频电路12后输出到AD采集模块14的第一输入端，另一路信号经干涉比相测频电路13后输出到AD采集模块14的第二输入端。
所述输入信号可以为宽带高频脉冲信号也可以为连续波信号，其中一路信号通过分频测频电路12后将输入信号的频率成分和带宽都降下来，并且通过分频测频电路12能够将降下来的输入信号的频率分组，将经过分频测频电路12后的输入信号的其中一路信号输出到AD采集模块14的第一输入端，并输出到数字测频模块15进行测频，所述数字测频模块15可以采用瞬时相关法测得输入信号的频率，另一路信号通过干涉比相测频电路13输出到AD采集模块14的第二端，干涉比相测频电路13一方面为所述分频测频电路12提供一个触发信号，当干涉比相测频电路13检测到有脉冲信号的上升沿时，便触发所述分频测频电路12进行工作，因为分频测频电路12中包含分频器，分频器作为数字器件，会在脉冲信号为低电平时，将噪声也放大出来，即脉冲信号为低电平时，所述分频测频电路12的输出是杂乱的噪声，如果AD采集模块14采集了此时分频测频电路12的输出信号，就无法准确计算出输入信号的频率，干涉比相测频电路13另一方面作为粗测频，能够粗略确定输入信号频率的大致范围，将所述输入信号频率的大致范围提供给分频测频电路12，来控制分频测频电路12中的开关，从而能够精确的测得所述输入信号的频率。其中，所述分频测频电路12可包括分频器、开关滤波器和低通滤波器，所述干涉比相测频电路13可以为通过干涉比相法进行测频的所有电路。
AD采集模块14的输出端与数字测频模块15的输入端相连，数字测频模块15的输出端作为宽带测频电路的输出端。
AD采集模块14采集经分频测频电路12输出的信号，将所述分频测频电路12输出的信号输出到数字测频模块15进行处理，所述数字测频模块15可采用瞬时相关法进行频率测量。优选的，所述数字测频模块15还可包括抗干扰模块，通过对AD采集模块14采集到的信号进行抗干扰的算法，从而能够将噪声去除，进一步提高输出信号频率的测量精度。
本实用新型实施例提供的宽带测频电路，通过第一功分器将输入信号分为两路信号，其中一路信号经分频测频电路后输出到AD采集模块的第一输入端，另一路信号经干涉比相测频电路后输出到AD采集模块的第二输入端，AD采集模块的输出端与数字测频模块的输入端相连，通过干涉比相测频电路一方面为所述分频测频电路提供一个触发信号，另一方面能够作为粗测频来控制分频测频电路，从而拓展了输入信号的带宽，保留了数字测频的精度，能够准确的计算出输入信号的频率，且电路体积较小。
在图2中示出了本实用新型的第二实施例。
图2是根据本实用新型第二实施例的宽带测频电路的结构图。如图2所示，所述宽带测频电路包括第一功分器11、分频测频电路12、干涉比相测频电路13、AD采集模块14和数字测频模块15，其中，所述分频测频电路12包括分频器121、第一开关122、第一低通滤波器123、第二低通滤波器124和第二开关125，所述干涉比相测频电路13包括第二功分器131、延迟线132、第三功分器133、电阻、第一90°电桥134、第二90°电桥135、第三90°电桥136、第一检波器137、第二检波器138、第三检波器139和第四检波器1310。
第一功分器11的输入端接输入信号，第一功分器11的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与分频测频电路12的输入端相连，所述第二输出端与干涉比相测频电路13的输入端相连，分频测频电路12的输出端与AD采集模块14的第一输入端相连，干涉比相测频电路13的输出端与AD采集模块14的第二输入端相连，AD采集模块14的输出端与数字测频模块15的输入端相连，数字测频模块15的输出端作为所述宽带测频电路的输出端。
其中，所述分频测频电路12中的分频器121的输入端与第一功分器11的第一输出端相连，即分频器121的输入端用于接收第一功分器11分出的其中一路信号，分频器121的输出端与第一开关122的第一端相连，第一开关122的第二端与第一低通滤波器123的输入端相连，第一开关122的第三端与第二低通滤波器124的输入端相连，第一低通滤波器123的输出端与第二开关125的第一端相连，第二低通滤波器124的输出端与第二开关125的第二端相连，第二开关125的第三端与AD采集模块14的第一输入端相连。
在本实施例中，通过分频器121能够将输入信号的频率和带宽都降下来，然后通过第一开关122将频率降下来后的输入信号进行分组，通过第一低通滤波器123或第二低通滤波器124滤除对应的谐波，AD采集模块14采集经过第一低通滤波器123和第二低通滤波器124的信号，通过瞬时相关法测得输入信号的频率。所述第一低通滤波器123和所述第二低通滤波器124优选为无源低通滤波器(LC低通滤波器)，LC低通滤波器的体积比较小，经济实惠，且能达到滤波效果。
其中，所述干涉比相测频电路13中的第二功分器131的输入端与第一功分器11的第二输出端相连，第二功分器131的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端经所述延迟线132后与第三功分器133的输入端相连，所述第二输出端与所述第一90°电桥134的第一输入端相连，第三功分器133的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述第二90°电桥135的第一输入端相连，所述第二输出端与所述第三90°电桥136的第一输入端相连，第一90°电桥134的第二输入端通过电阻接地，第一90°电桥134的第一输出端与第二90°电桥135的第二输入端相连，第一90°电桥134的第二输出端与第三90°电桥136的第二输入端相连，第二90°电桥135的第一输出端与第一检波器137的输入端相连，第二90°电桥135的第二输出端与第二检波器138的输入端相连，第三90°电桥136的第一输出端与第三检波器139的输入端相连，第三90°电桥136的第二输出端与第四检波器1310的输入端相连，第一检波器137的输出端输出的信号、第二检波器138的输出端输出的信号、第三检波器139的输出端输出的信号和第四检波器1310的输出端输出的信号分别输入AD采集模块14的第二输入端。
在本实施例中，干涉比相测频电路13的基本思想是将输入信号的频率信息转化为相位信息再转化成幅度信息进行处理，根据相位所对应的幅度信息推算出输入信号的大致频率范围。将频率信息转化为相位信息的器件比较简单，如图2所示，经过第二功分器131和两条长度不同的传输线将频率信息转化为了相位信息，即通过第二功分器131将输入信号的另一路信号分为两路，然后经过长度不同的传输线(其中一路信号经过延迟线132，另一路信号直接输入第一90°电桥134的第一输入端)后生成所需要的相位差，这个相位差值正比于频率和两条传输线的电长度差，如果两条传输线的长度差为l，那么对于某一频率，两者电长度差为由此造成的两个信号的相位差的增量将为这是一个正比于频率的量，用干涉测频电路进行频率的粗略测量，要求相位差的增量刚好在一个周期内时才不会存在模糊，因此，要求两条传输线的长度差较小，从而使得整个宽带测频电路的体积较小。
完成频率到相位的转化后，再经过第一90°电桥134、第二90°电桥135、第三90°电桥136、第一检波器137、第二检波器138和第三检波器139后将相位差值转化为可以测量的幅度信息，从而根据相位对应的幅度信息推算出输入信号的频率的大致范围。具体地，将相位差值转化为可测量的幅度信息为现有技术，在此不再赘述。
所述干涉比相测频电路13一方面作为粗测频，能够测量得到输入信号频率的大致范围，根据所述获得的输入信号的频率的大致范围来控制分频测频电路12中的第一开关122，另一方面所述干涉测频电路能够为所述分频测频电路12提供一个触发信号，控制所述分频测频电路12的工作，AD采集模块14采集分频测频电路12输出的信号后输入到数字测频模块15，所述数字测频模块15采用瞬时相关法获得输入信号的频率。
在本实施例中，所述输入信号可以为宽带高频脉冲信号或者连续波信号，所述输入信号的频率优选为6GHz～18GHz，所述分频器121优选为16分频器121，过大的分频器121会影响测频精度，当所述分频器121为16分频器时，所述宽带测频电路的测频精度可以达到16MHz，当输入信号的频率为6GHz～18GHz、采用16分频器进行分频时，为了满足最大1.125GHz的最高数字测频频率，AD采集模块14的采样率为优选为2.5GHz。
优选的，所述宽带测频电路还包括限幅放大器16，所述限幅放大器16的输入端接输入信号，所述限幅放大器16的输出端与所述第一功分器11的输入端相连。
输入信号的功率通常会有一个范围，不会是一个固定的功率值，比如说输入信号的功率范围为0～-30dBm，当在所述宽带测频电路中增加一个增益40dB、限幅值在10dBm的限幅放大器16后，输出都为10dBm，从而将输入信号的功率稳定为一个固定的输出值。由于检波器的输出跟功率值的关系比较大，当增加限幅放大器16后能够保证输入到检波器的功率值恒定，会使最终的结果更为准确。
下面，以输入信号的频率为6GHz～18GHz为例，分频器121采用16分频器为例来说明本实用新型的工作原理。
首先，频率范围为6GHz～18GHz的输入信号经限幅放大器16后将输入信号的功率值稳定为一个固定的输出值，再将信号通过第一功分器11后分为两路信号，其中一路信号经分频测频电路12后输出到AD采集模块14的第一输入端，另一路信号经干涉比相测频电路13后输出到AD采集模块14的第二输入端，对于输入到分频测频电路12的其中一路信号来说，该信号经过16分频器121后将输入信号的频率降为375MHz～1.125GHz，通过第一低通滤波器123和第二低通滤波器124将频率分为两组，其中，通过第一低通滤波器123的频率为375MHz～625MHz，通过第二低通滤波器124的频率为625MHz～1125MHz。
所述干涉比相测频电路13一方面能够测量出输入信号频率的大致范围，另一方面为所述分频测频电路12提供一个触发信号，如图3所示，图3是根据本实用新型第二实施例的宽带测频电路中干涉比相测频电路获得的频率范围的示意图，图中，横坐标表述输入信号对应的频率，纵坐标表示相位差对应的余弦值，其中，图3为延迟线132的长度为2cm时，输入信号的相位差对应的余弦值，从图3中可以看出，通过干涉比相测频电路13之后，能够获得频率的范围会在6GHz～11GHz或者10GHz～18GHz，当干涉比相测频电路13获得输入信号的频率范围在6GHz～11GHz内时，所述分频测频电路12中的第一开关122切换到第一低通滤波器123对应的支路，通过第一低通滤波器123滤除375MHz～625MHz，当干涉比相测频电路13获得输入信号的频率范围在10GHz～18GHz内时，所述分频测频电路12中的第一开关122切换到第二低通滤波器124对应的支路，通过第二低通滤波器124滤除625MHz～1125MHz的谐波，通过第二开关125将两条支路连接起来，从而能够节省输入AD采集模块14的端口，AD采集模块14采集经过第一低通滤波器123或第二低通滤波器124的信号后输出到数字测频模块15，所述数字测频模块15利用瞬时相关法测得输入信号的频率。
本实用新型实施例提供的宽带测频电路，通过第一功分器将输入信号分为两路信号，其中一路信号经分频测频电路后输出到AD采集模块的第一输入端，另一路信号经干涉比相测频电路后输出到AD采集模块的第二输入端，AD采集模块的输出端与数字测频模块的输入端相连，通过干涉比相测频电路一方面为所述分频测频电路提供一个触发信号，另一方面能够作为粗测频来控制分频测频电路，从而拓展了输入信号的带宽，保留了数字测频的精度，能够准确的计算出输入信号的频率，且电路体积较小。
值得注意的是，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的构思和原则的前提下所做的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种宽带测频电路，其特征在于，所述宽带测频电路包括第一功分器、分频测频电路、干涉比相测频电路、AD采集模块和数字测频模块，
所述第一功分器的输入端接输入信号，所述第一功分器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述分频测频电路的输入端相连，所述第二输出端与所述干涉比相测频电路的输入端相连；
所述分频测频电路的输出端与所述AD采集模块的第一输入端相连；
所述干涉比相测频电路的输出端与所述AD采集模块的第二输入端相连；
所述AD采集模块的输出端与所述数字测频模块的输入端相连；
所述数字测频模块的输出端作为所述宽带测频电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的宽带测频电路，其特征在于，所述宽带测频电路还包括限幅放大器，
所述限幅放大器的输入端接输入信号，所述限幅放大器的输出端与所述第一功分器的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的宽带测频电路，其特征在于，所述分频测频电路包括分频器、第一开关、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第二开关，
所述分频器的输入端与所述第一功分器的第一输出端相连，所述分频器的输出端与所述第一开关的第一端相连；
所述第一开关的第二端与所述第一低通滤波器的输入端相连，所述第一开关的第三端与所述第二低通滤波器的输入端相连；
所述第一低通滤波器的输出端与所述第二开关的第一端相连；
所述第二低通滤波器的输出端与所述第二开关的第二端相连；
所述第二开关的第三端与所述AD采集模块的第一输入端相连。
4.根据权利要求1所述的宽带测频电路，其特征在于，所述干涉比相测频电路包括第二功分器、延迟线、第三功分器、电阻、第一90°电桥、第二90°电桥、第三90°电桥、第一检波器、第二检波器、第三检波器和第四检波器，
所述第二功分器的输入端与所述第一功分器的第二输出端相连，所述第二功分器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端经所述延迟线后与所述第三功分器的输入端相连，所述第二输出端与所述第一90°电桥的第一输入端相连；
所述第三功分器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述第二90°电桥的第一输入端相连，所述第二输出端与所述第三90°电桥的第一输入端相连；
所述第一90°电桥的第二输入端通过所述电阻接地，所述第一90°电桥的第一输出端与所述第二90°电桥的第二输入端相连，所述第一90°电桥的第二输出端与所述第三90°电桥的第二输入端相连；
所述第二90°电桥的第一输出端与所述第一检波器的输入端相连，所述第二90°电桥的第二输出端与所述第二检波器的输入端相连；
所述第三90°电桥的第一输出端与所述第三检波器的输入端相连，所述第三90°电桥的第二输出端与所述第四检波器的输入端相连；
所述第一检波器的输出端输出的信号、所述第二检波器的输出端输出的信号、所述第三检波器的输出端输出的信号和所述第四检波器的输出端输出的信号分别输入所述AD采集模块的第二输入端。
5.根据权利要求3所述的宽带测频电路，其特征在于，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器为无源低通滤波器。
6.根据权利要求3所述的宽带测频电路，其特征在于，所述分频器为16分频器。
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| CN201420677511.2U Active CN204177866U (zh) | 2014-11-13 | 2014-11-13 | 一种宽带测频电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107024618A (zh) * | 2016-02-02 | 2017-08-08 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种基于信号自相关的宽带微波信号比相系统 |
| CN108667484A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-10-16 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 非相干扩频数字收发信机瞬时测频与解调方法 |
-
2014
- 2014-11-13 CN CN201420677511.2U patent/CN204177866U/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107024618A (zh) * | 2016-02-02 | 2017-08-08 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种基于信号自相关的宽带微波信号比相系统 |
| CN107024618B (zh) * | 2016-02-02 | 2019-05-17 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种基于信号自相关的宽带微波信号比相系统 |
| CN108667484A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-10-16 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 非相干扩频数字收发信机瞬时测频与解调方法 |
| CN108667484B (zh) * | 2018-03-26 | 2020-03-31 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 非相干扩频数字收发信机瞬时测频与解调方法 |
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