CN205142190U - 一种x波段一次变频镜像抑制接收机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于气象雷达接收机领域，特别涉及一种X波段一次变频镜像抑制接收机。本实用新型包括前端隔离器，前端隔离器、电源转换电路的输出端均连接限幅低噪声放大器的号输入端，限幅低噪声放大器的输出端连接后端隔离器的输入端，后端隔离器的输出端连接镜像抑制混频器的输入端，镜像抑制混频器的两个信号输出端均连接功分器的输入端，功分器的输出端连接中频滤波器的输入端，中频滤波器的输出端连接中频放大器的输入端；镜像抑制混频器内部集成了第一单平衡混频器、第二单平衡混频器、90°电桥，借助90°电桥，使两个单平衡混频器产生的镜像产物相互抵消，有效地达到镜像抑制的能力，本实用新型还具有结构简单、稳定性好、可靠性高的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于气象雷达接收机领域，特别涉及一种X波段一次变频镜像抑制接收机。
背景技术
气象雷达是探测降水系统的主要手段，是对强对流天气进行监测和预警的主要手段，由于天气目标反射能力差别悬殊、变幻迅速、距离范围广，导致反射回波信号幅度变化范围大，气象雷达接收机需要具有低噪声、大动态、高性能、抗干扰能力强等特征。
现代雷达接收机均采用超外差式接收机体制，超外差式接收机具有高增益、高灵敏度、选择性好、适用性广的特点，超外差式接收机的噪声系数、动态范围性能均取决于接收前端低噪声放大器的性能，但是超外差式接收机最大的缺点在于存在镜像频率干扰，为了抑制接收机的镜像频率，需要在混频器之前加上一个选择滤波器，但是对于X波段一次变频的雷达接收机，一次变频的镜像频率一般都落在信号频率带宽附近，由于镜像频率与射频频率间隔很小，选择滤波器的转换带将很窄，而且转换滤波器需要有很高的品质因子和大的阶数，这样的滤波器很难实现，镜像频率无法通过射频滤波器滤除。
实用新型内容
本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种能够抑制镜像频率干扰的X波段一次变频镜像抑制接收机，而且进一步降低了低噪声放大器的噪声系数，提高了低噪声放大器的动态范围。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术措施：
一种X波段一次变频镜像抑制接收机，包括用于接收射频信号的前端隔离器，所述前端隔离器的信号输出端连接限幅低噪声放大器的信号输入端，所述限幅低噪声放大器的信号输入端还连接电源转换电路的信号输出端，限幅低噪声放大器的信号输出端连接后端隔离器的信号输入端，所述后端隔离器的信号输出端连接镜像抑制混频器的信号输入端，所述镜像抑制混频器的两个信号输出端均连接功分器的信号输入端，所述功分器的信号输出端连接中频滤波器的信号输入端，所述中频滤波器的信号输出端连接中频放大器的信号输入端，所述中频放大器的输出端输出中频信号。
本实用新型还可以通过以下技术措施进一步实现。
优选的，所述限幅低噪声放大器包括限幅电路和放大电路，所述限幅电路的信号输入端连接前端隔离器的信号输出端，所述限幅电路的信号输出端连接放大电路的信号输入端，所述放大电路的信号输入端连接电源转换电路的信号输出端，所述放大电路的信号输出端连接后端隔离器的信号输入端；
所述限幅电路包括第一限幅二极管和第二限幅二极管，所述第一限幅二极管和第二限幅二极管并联连接，所述第一限幅二极管的正极端连接前端隔离器的信号输出端、第二限幅二极管的负极端以及电容C1的一端，第一限幅二极管的负极端、第二限幅二极管的正极端均接地，所述电容C1的另一端连接电阻R1的一端、放大电路的信号输入端；
所述放大电路包括一级晶体管、二级晶体管以及三级晶体管，所述一级晶体管的信号输入端连接电容C1的另一端以及电阻R1的一端，一级晶体管的信号输出端连接电阻R2、微带线W1的一端，所述微带线W1的另一端连接电阻R3的一端以及二级晶体管的信号输入端，所述二级晶体管的信号输出端连接电阻R4、电容C4的一端，所述电容C4的另一端连接电容C7、电阻R5的一端以及三级晶体管的信号输入端，所述电容C7的另一端接地，所述三级晶体管的信号输出端连接电阻R6、电阻R28、电容C5的一端，所述电阻R6、电阻R28的另一端连接电源转换电路的信号输出端，所述电容C5的另一端连接后端隔离器的信号输入端，所述电阻R2、电阻R4的另一端均通过电容接地，电阻R2、电阻R4的另一端还连接电源转换电路的信号输出端，所述电阻R1、电阻R3、电阻R5的另一端均连接电源。
优选的，所述镜像抑制混频器包括第一单平衡混频器、第二单平衡混频器以及90°电桥，所述第一单平衡混频器的信号输入端连接后端隔离器的信号输出端，所述第二单平衡混频器的信号输入端连接功率放大器的信号输出端，所述功率放大器的信号输入端连接外部输入本振信号，所述第一单平衡混频器、第二单平衡混频器的信号输出端均连接90°电桥的信号输入端，所述90°电桥的两个信号输出端均连接功分器的信号输入端。
优选的，所述电源转换电路包括第一稳压块、第二稳压块以及DC-DC模块MAX1673，所述第一稳压块的信号输入端连接+12V直流电源，第一稳压块的信号输出端连接第二稳压块的信号输入端，第一稳压块的信号输出端还输出+9V直流电源至电阻R6、电阻R28的另一端，所述第二稳压块的信号输出端连接DC-DC模块MAX1673的信号输入端，所述DC-DC模块MAX1673的引脚4输出+5V直流电源至电阻R2、电阻R4的另一端。
优选的，所述中频滤波器为LC带通滤波器，所述LC带通滤波器包括电容和电感。
进一步的，所述一限幅二极管、第二限幅二极管的型号均为WI0001H，所述一级晶体管的型号为日本NEC公司生产的NE3210S01异质结晶体管，所述二级晶体管的型号为日本富士通公司生产的FHC40LG，所述三级晶体管的型号为Transcom公司生产的TC2384；所述前端隔离器、后端隔离器的型号均为DGXGBA1的微带隔离器。
进一步的，所述镜像抑制混频器的型号为美国HITTLE公司生产的HMC520LC4，所述功分器的型号为美国Mini-Circuits公司生产的JSPQW-100正交功分器，所述中频放大器的型号为美国WJ公司生产的AH114。
进一步的，所述第一稳压块、第二稳压块的型号分别为LM7809、LM7805的集成稳压块。
本实用新型的有益效果在于：
1)、本实用新型包括镜像抑制混频器的型号为美国HITTLE公司生产的HMC520LC4，内部集成了第一单平衡混频器、第二单平衡混频器以及90°电桥，借助90°电桥，使两个单平衡混频器产生的镜像产物相互抵消，有效地达到镜像抑制的能力，镜像抑制混频器之后为正交功分器，将镜像抑制混频器产生的两路相位相差90°的信号合成为一路信号输出，而且本实用新型还具有结构简单、稳定性好、成本低廉的特点。
值得特别指出的是：本实用新型只保护由物理部件以及连接各个物理部件之间的线路所构成的装置或者物理平台，而不涉及其中的软件部分。
2)、所述第一限幅二极管、第二限幅二极管的型号均为WI0001H，该型号限幅二极管具有体积小、性能可靠、装配方便的特点，所述一级晶体管的型号为日本NEC公司生产的NE3210S01异质结晶体管，该晶体管在X波段最佳噪声为0.35dB，有效降低了放大器的噪声系数，所述二级晶体管的型号为日本富士通公司生产的FHC40LG，该晶体管在X波段最佳噪声低至0.5dB，增益可达13dB，级间采用最佳增益匹配，用以保证放大器的增益指标，所述三级晶体管的型号为Transcom公司生产的TC2384，该晶体管在X波段输出P-1为23.5dBm，大幅度提高了放大器的输出功率，提高放大器的动态范围。
3)、所述前端隔离器、后端隔离器的型号均为DGXGBA1的微带隔离器，该隔离器插入损耗小于0.2dB，有效地减小了隔离器所带来的噪声，所述功分器的型号为美国Mini-Circuits公司生产的JSPQW-100正交功分器，所述中频放大器的型号为美国WJ公司生产的AH114，增益高达23.5dB，放大后输出功率大于21dBm。上述多个特定型号的部件互相配合，实现了本实用新型的最优设计。
附图说明
图1为本实用新型的电路组成框图；
图2为本实用新型的电路原理图；
图3为本实用新型的电源转换电路原理图。
图中的附图标记含义如下：
10—前端隔离器20—电源转换电路21—第一稳压块
22—第二稳压块23—DC-DC模块MAX1673
30—限幅低噪声放大器40—后端隔离器
50—镜像抑制混频器60—功分器70—中频滤波器
80—中频放大器
V1—第一限幅二极管V2—第二限幅二极管N1—一级晶体管
N2—二级晶体管N3—三级晶体管
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型包括用于接收射频信号的前端隔离器10，所述前端隔离器10的信号输出端连接限幅低噪声放大器30的信号输入端，所述限幅低噪声放大器30的信号输入端还连接电源转换电路20的信号输出端，限幅低噪声放大器30的信号输出端连接后端隔离器40的信号输入端，所述后端隔离器40的信号输出端连接镜像抑制混频器50的信号输入端，所述镜像抑制混频器50的两个信号输出端均连接功分器60的信号输入端，所述功分器60的信号输出端连接中频滤波器70的信号输入端，所述中频滤波器70的信号输出端连接中频放大器80的信号输入端，所述中频放大器80的输出端输出中频信号。
如图1、2所示，所述限幅低噪声放大器30包括限幅电路和放大电路，所述限幅电路的信号输入端连接前端隔离器10的信号输出端，所述限幅电路的信号输出端连接放大电路的信号输入端，所述放大电路的信号输入端连接电源转换电路20的信号输出端，所述放大电路的信号输出端连接后端隔离器40的信号输入端；
所述限幅电路包括第一限幅二极管V1和第二限幅二极管V2，所述第一限幅二极管V1和第二限幅二极管V2并联连接，所述第一限幅二极管V1的正极端连接前端隔离器10的信号输出端、第二限幅二极管V2的负极端以及电容C1的一端，第一限幅二极管V1的负极端、第二限幅二极管V2的正极端均接地，所述电容C1的另一端连接电阻R1的一端、放大电路的信号输入端；
所述放大电路包括一级晶体管N1、二级晶体管N2以及三级晶体管N3，所述一级晶体管N1的信号输入端连接电容C1的另一端以及电阻R1的一端，一级晶体管N1的信号输出端连接电阻R2、微带线W1的一端，所述微带线W1的另一端连接电阻R3的一端以及二级晶体管N2的信号输入端，所述二级晶体管N2的信号输出端连接电阻R4、电容C4的一端，所述电容C4的另一端连接电容C7、电阻R5的一端以及三级晶体管N3的信号输入端，所述电容C7的另一端接地，所述三级晶体管N3的信号输出端连接电阻R6、电阻R28、电容C5的一端，所述电阻R6、电阻R28的另一端连接电源转换电路20的信号输出端，所述电容C5的另一端连接后端隔离器40的信号输入端，所述电阻R2、电阻R4的另一端均通过电容接地，电阻R2、电阻R4的另一端还连接电源转换电路20的信号输出端，所述电阻R1、电阻R3、电阻R5的另一端均连接电源。
如图2所示，所述镜像抑制混频器50包括第一单平衡混频器、第二单平衡混频器以及90°电桥，所述第一单平衡混频器的信号输入端连接后端隔离器40的信号输出端，所述第二单平衡混频器的信号输入端连接功率放大器的信号输出端，所述功率放大器的信号输入端连接外部输入本振信号，所述第一单平衡混频器、第二单平衡混频器的信号输出端均连接90°电桥的信号输入端，所述90°电桥的两个信号输出端均连接功分器60的信号输入端。
所述中频滤波器70为LC带通滤波器，所述LC带通滤波器包括电容和电感，通过LC带通滤波器的谐振，产生频率的通带和阻带，所述中频滤波器70中心频率为60MHz，带宽为30MHz。
本实用新型在使用时，可以与现有技术中的软件配合实现信号输出。下面结合现有技术中的软件对本实用新型信号进行输出，但是必须指出的是：与本实用新型相配合的软件不是本实用新型的创新部分，也不是本实用新型的组成部分。
如图3所示，所述电源转换电路20包括第一稳压块21、第二稳压块22以及DC-DC模块MAX167323，将输入的+12V电源分别稳压至+9V电源、+5V电源，其中+9V电源通过限流电阻供给放大电路的三级晶体管N3，+5V电源通过限流电阻分别供给一级晶体管N1、二级晶体管N2，同时将+5V电源输出至DC-DC模块MAX167323来获取-1V的负电压，接收机所需的正负电源均采用穿芯电容由壳体背面输送至正面，有效避免高频时电源与射频串扰引起的自激现象，提高放大器的可靠性与稳定性。
所述第一限幅二极管、第二限幅二极管的型号均为WI0001H，该型号限幅二极管具有体积小、性能可靠、装配方便的特点，所述一级晶体管的型号为日本NEC公司生产的NE3210S01异质结晶体管，该晶体管在X波段最佳噪声为0.35dB，有效降低了放大器的噪声系数，所述二级晶体管的型号为日本富士通公司生产的FHC40LG，该晶体管在X波段最佳噪声低至0.5dB，增益可达13dB，级间采用最佳增益匹配，用以保证放大器的增益指标，所述三级晶体管的型号为Transcom公司生产的TC2384，该晶体管在X波段输出P-1为23.5dBm，大幅度提高了放大器的输出功率，提高放大器的动态范围；所述前端隔离器10、后端隔离器40的型号均为DGXGBA1的微带隔离器。
所述前端隔离器、后端隔离器的型号均为DGXGBA1的微带隔离器，该隔离器插入损耗小于0.2dB，有效地减小了隔离器所带来的噪声，所述功分器的型号为美国Mini-Circuits公司生产的JSPQW-100正交功分器，所述中频放大器的型号为美国WJ公司生产的AH114，增益高达23.5dB，放大后输出功率大于21dBm。
所述第一稳压块21、第二稳压块22的型号分别为LM7809、LM7805的集成稳压块。
如图1、2所示，所述前端隔离器10接收射频信号，并将射频信号传送至限幅低噪声放大器30，当小功率信号输入时，所述限幅电路不工作，处于截止状态，信号直接输出至后面的放大电路进行放大，所述放大电路接收电源转换电路20送来的+5V、+9V电源，当大功率信号输入时，限幅二极管开始工作，处于导通状态，将输入的大功率反射回去，从而保护后面的放大电路；所述后端隔离器40接收到放大电路送来的信号后，将信号传送至镜像抑制混频器50中的第一单平衡混频器，所述第二单平衡混频器的信号输入端连接来自功率放大器的本振信号，两路信号经过90°电桥后形成相位相差90°的两路中频信号，借助90°电桥使第一单平衡混频器、第二单平衡混频器产生的镜像产物相互抵消，抑制镜像频率，然后将两路中频信号送入功分器60合成产生一路中频信号，产生的中频信号再经过中频滤波器70滤除杂波和谐波，保证了输出中频信号的频谱纯度，最后经过中频放大器80输出中频信号。
Claims (8)
1.一种X波段一次变频镜像抑制接收机，其特征在于：包括用于接收射频信号的前端隔离器(10)，所述前端隔离器(10)的信号输出端连接限幅低噪声放大器(30)的信号输入端，所述限幅低噪声放大器(30)的信号输入端还连接电源转换电路(20)的信号输出端，限幅低噪声放大器(30)的信号输出端连接后端隔离器(40)的信号输入端，所述后端隔离器(40)的信号输出端连接镜像抑制混频器(50)的信号输入端，所述镜像抑制混频器(50)的两个信号输出端均连接功分器(60)的信号输入端，所述功分器(60)的信号输出端连接中频滤波器(70)的信号输入端，所述中频滤波器(70)的信号输出端连接中频放大器(80)的信号输入端，所述中频放大器(80)的输出端输出中频信号。
2.如权利要求1所述的一种X波段一次变频镜像抑制接收机，其特征在于：所述限幅低噪声放大器(30)包括限幅电路和放大电路，所述限幅电路的信号输入端连接前端隔离器(10)的信号输出端，所述限幅电路的信号输出端连接放大电路的信号输入端，所述放大电路的信号输入端连接电源转换电路(20)的信号输出端，所述放大电路的信号输出端连接后端隔离器(40)的信号输入端；
所述限幅电路包括第一限幅二极管(V1)和第二限幅二极管(V2)，所述第一限幅二极管(V1)和第二限幅二极管(V2)并联连接，所述第一限幅二极管(V1)的正极端连接前端隔离器(10)的信号输出端、第二限幅二极管(V2)的负极端以及电容C1的一端，第一限幅二极管(V1)的负极端、第二限幅二极管(V2)的正极端均接地，所述电容C1的另一端连接电阻R1的一端、放大电路的信号输入端；
所述放大电路包括一级晶体管(N1)、二级晶体管(N2)以及三级晶体管(N3)，所述一级晶体管(N1)的信号输入端连接电容C1的另一端以及电阻R1的一端，一级晶体管(N1)的信号输出端连接电阻R2、微带线W1的一端，所述微带线W1的另一端连接电阻R3的一端以及二级晶体管(N2)的信号输入端，所述二级晶体管(N2)的信号输出端连接电阻R4、电容C4的一端，所述电容C4的另一端连接电容C7、电阻R5的一端以及三级晶体管(N3)的信号输入端，所述电容C7的另一端接地，所述三级晶体管(N3)的信号输出端连接电阻R6、电阻R28、电容C5的一端，所述电阻R6、电阻R28的另一端连接电源转换电路(20)的信号输出端，所述电容C5的另一端连接后端隔离器(40)的信号输入端，所述电阻R2、电阻R4的另一端均通过电容接地，电阻R2、电阻R4的另一端还连接电源转换电路(20)的信号输出端，所述电阻R1、电阻R3、电阻R5的另一端均连接电源。
3.如权利要求2所述的一种X波段一次变频镜像抑制接收机，其特征在于：所述镜像抑制混频器(50)包括第一单平衡混频器、第二单平衡混频器以及90°电桥，所述第一单平衡混频器的信号输入端连接后端隔离器(40)的信号输出端，所述第二单平衡混频器的信号输入端连接功率放大器的信号输出端，所述功率放大器的信号输入端连接外部输入本振信号，所述第一单平衡混频器、第二单平衡混频器的信号输出端均连接90°电桥的信号输入端，所述90°电桥的两个信号输出端均连接功分器(60)的信号输入端。
4.如权利要求2所述的一种X波段一次变频镜像抑制接收机，其特征在于：所述电源转换电路(20)包括第一稳压块(21)、第二稳压块(22)以及DC-DC模块MAX1673(23)，所述第一稳压块(21)的信号输入端连接+12V直流电源，第一稳压块(21)的信号输出端连接第二稳压块(22)的信号输入端，第一稳压块(21)的信号输出端还输出+9V直流电源至电阻R6、电阻R28的另一端，所述第二稳压块(22)的信号输出端连接DC-DC模块MAX1673(23)的信号输入端，所述DC-DC模块MAX1673(23)的引脚4输出+5V直流电源至电阻R2、电阻R4的另一端。
5.如权利要求1所述的一种X波段一次变频镜像抑制接收机，其特征在于：所述中频滤波器(70)为LC带通滤波器，所述LC带通滤波器包括电容和电感。
6.如权利要求2所述的一种X波段一次变频镜像抑制接收机，其特征在于：所述一限幅二极管(V1)、第二限幅二极管(V2)的型号均为WI0001H，所述一级晶体管(N1)的型号为日本NEC公司生产的NE3210S01异质结晶体管，所述二级晶体管(N2)的型号为日本富士通公司生产的FHC40LG，所述三级晶体管(N3)的型号为Transcom公司生产的TC2384；所述前端隔离器(10)、后端隔离器(40)的型号均为DGXGBA1的微带隔离器。
7.如权利要求3所述的一种X波段一次变频镜像抑制接收机，其特征在于：所述镜像抑制混频器(50)的型号为美国HITTLE公司生产的HMC520LC4，所述功分器(60)的型号为美国Mini-Circuits公司生产的JSPQW-100正交功分器，所述中频放大器(80)的型号为美国WJ公司生产的AH114。
8.如权利要求4所述的一种X波段一次变频镜像抑制接收机，其特征在于：所述第一稳压块(21)、第二稳压块(22)的型号分别为LM7809、LM7805的集成稳压块。
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160406 Termination date: 20201030 |