CN206164476U - 一种超宽带毫米波下变频系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型供一种超宽带毫米波下变频系统，包括毫米波接收天线、低噪放大器、本地振荡器、毫米波谐波混频器、带通滤波器，所述的毫米波接收天线接收的射频信号经低噪放大器后在毫米波谐波混频器中与所述的本地振荡器输出的本振信号混频后，通过带通滤波器滤波后输出中频信号；在所述的毫米波谐波混频器的本振信号输入端设置了低饱和功率的本振放大器。本实用新型中，由于在毫米波谐波混频器的本振信号输入端设置了低饱和功率的本振放大器使毫米波谐波混频器更好使用。

Description

一种超宽带毫米波下变频系统

技术领域

本实用新型涉及下变频器，特别涉及一种超宽带毫米波下变频系统。

背景技术

随着通信技术的发展，人们对多媒体的依赖，造成通信数据链路的日益拥堵增加，频谱带宽势在必行，于是出现了毫米波通信，也就是18～40GHz的通信，这个频段的数据带宽是以往的微波段的数据带宽总合的数十倍。虽然，通信发展了，但是通信安全隐患也随之严重起来。所以对毫米波段的频铺监测应然而生，所以才催生了8～40GHz超宽带毫米波下变频系统。

另外对火控雷达的监测也非常重要，这直接上升到国家安全问题。在如今的信息化战争面前，火控雷达是各种高尖端武器的标配，拿F-22和F-35战斗机来讲，战斗机的相控阵火控雷达，能对半径1300km内正在飞行的导弹，1秒钟扫描15次，并且随后对其全程跟踪。如果F-35要在这个范围内摧毁敌对目标，这个距离敌对目标是根本没有可能发现F-35的。在举个例子，阿帕其武装直升机，如果没有毫米波成像火控雷达，也不过只是一般的武装直升机；但是装上了毫米波成像火控雷达后，阿帕其武装直升机可以同时打击16个目标，攻击范围为60公里，就是毫米波成像火控雷达使阿帕其武装直升机成了坦克收割机。这可见对火控雷达的监测，做到提前预警有多么重要。通常火控雷达会用C波段频率进行粗略扫描，当确定危险后，会对目标用Ku和毫米波段(也就是12～40GHz这个频段)进行扫描，已确定目标各参数信息。

如今的电子对抗，已经不在是宽带的Ku频段以下的领域了，早已经跨越至毫米波段，甚至更高的频段了。

目前的超宽带毫米波下变频系统中谐波混频器不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型针对目前的超宽带毫米波下变频系统中谐波混频器不能满足要求的不足，提供一种在本振放大器LO端口添加了低饱和功率放大器的超宽带毫米波下变频系统。

本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种超宽带毫米波下变频系统，包括毫米波接收天线、低噪放大器、本地振荡器、毫米波谐波混频器、带通滤波器，所述的毫米波接收天线接收的射频信号经低噪放大器后在毫米波谐波混频器中与所述的本地振荡器输出的本振信号混频后，通过带通滤波器滤波后输出中频信号；在所述的毫米波谐波混频器的本振信号输入端设置了低饱和功率的本振放大器。

本实用新型中，由于在毫米波谐波混频器的本振信号输入端设置了低饱和功率的本振放大器使毫米波谐波混频器更好使用。

进一步的，上述的超宽带毫米波下变频系统中：所述的本地振荡器输出的本振信号为6.5～17GHz步进500MHz。

进一步的，上述的超宽带毫米波下变频系统中：在所述的低噪放大器输出端与毫米波谐波混频器的射频信号输入端之间还设置有镜频腔体滤波器。

进一步的，上述的超宽带毫米波下变频系统中：在所述的带通滤波器的输出端还设置有中频放大电路。

进一步的，上述的超宽带毫米波下变频系统中：所述的低噪放大电路选用的是微封装裸芯片，微封装裸芯片直接用H20E导电胶烧结在腔体上。

进一步的，上述的超宽带毫米波下变频系统中：所述的毫米波接收天线包括8～18.5GHz频段的第一毫米波接收天线，18.5～26.5GHz频段的第二毫米波接收天线和26.5～40GHz频段的第三毫米波接收天线；毫米波谐波混频器包括第一毫米波谐波混频器、第二毫米波谐波混频器和第三毫米波谐波混频器，所述的带通滤波器包括中心频率为6GHz±500MHz的第一带通滤波器、中心频率为5GHz±500MHz的第二带通滤波器和中心频率为7GHz±500MHz的第三带通滤波器；还包括切换开关；

所述的第一毫米波接收天线经过低噪放大器放大后与第一毫米波谐波混频器的射频输入端相连；第一毫米波谐波混频器的中频输出端经过第一带通 滤波器后接所述的中频通道选择开关的第一输入端；

所述的第二毫米波接收天线经过低噪放大器放大后与第二毫米波谐波混频器的射频输入端相连；第二毫米波谐波混频器的中频输出端经过第二带通滤波器后接所述的中频通道选择开关的第二输入端

所述的第三毫米波接收天线经过低噪放大器放大后与第三毫米波谐波混频器的射频输入端相连；第三毫米波谐波混频器的中频输出端经过第二带通滤波器后接所述的中频通道选择开关的第三输入端。

以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型原理图。

图2为本实用新型实施例原理图。

图3为本实用新型实施例宽带毫米波谐波混频器原理图。

具体实施方式

实施例一，如图1和图2所示，本实施例是一种从8GHz到40GHz全带宽覆盖；共有32GHz带宽的超宽带毫米波下变频系统。包括3个超宽带的通道：第一个通道是将8～18.5GHz的微波信号下变到6GHz±500MHz中频；第二个通道是将18.5～26.5GHz的毫米波信号下变到5GHz±500MHz中频；第三个通道是将26.5～40GHz的毫米波信号下变到7GHz±500MHz中频；其中每个通道包含了低噪声放大器、镜频腔体滤波器、宽带毫米波谐波混频器、中频腔体滤波器，中频放大电路、中频通道选择开关。系统还包括一个6.5～16.5GHz频率源、以及一个电源电路，和一个数字控制电路。

本实施例中的三个变频通道，将3个频段的天线信号与本振信号，通过2次谐波混频器，下变频到所需要的4～7G中频信号。每个通道工作原理：天线将接收到的信号，送到低噪放电路中去放大，然后在将放大的信号送到镜频腔体滤波器滤波，滤波后的信号送到宽带毫米波谐波混频器，在宽带毫米波 谐波混频器中与本振信号进行混频，输出的中频信号，送到中频腔体滤波器滤波，然后再将信号送到中频放大电路，然后在将信号送到中频通道选择开关。

本实施例中，低噪放电路中选用的是微封装裸芯片，用的是“微组装生产工艺”，芯片直接用H20E导电胶烧结在腔体上。

如图3所示：对谐波混频器的学术理论分析。

由图3推导公式可得：混频电流和时变电导分别为；

i(t)＝2IS[2l1(aVL)cosωLt+2l3(aVL)cos3ωLt+L]

g(t)＝2alS[I0(aVL)+2I2(aVL)cos2ωLt+2I4(aVL)cos4ωLt+L]

由上2公式可得(1):i(t)中只有本振频率的奇次谐波，没有偶次谐波和直流分量。因此单一的谐波混频器内部无需设置直流通路。(2)：g(t)中只有本振频率的偶次谐波，没有奇次谐波。因此不可能实现奇波混频。所以，我们可以用本振的2次和4次谐波来混频，从而得到较大的功率。(3)由公式可以看出，i(t)和g(t)的谐波幅度是单管的相应谐波幅度的二倍。(4)谐波混频的精髓在于IF、LO、RF三种频率进行匹配，合适的利用或抑制空闲频率，提高变频效率，如RF端口对输入信号匹配，对LO、IF和其他频率失配。其核心思想是将闲置频率反射到混频二级管中在次进行混频，将需要的频率匹配输出；闲置频率不断的被反射到混频二级管中，其能量不断的在被转化成我们需要的频率的能量。由能量守恒得之，我们需要的谐波幅度会增大，而我们不需要的2阶分量LO-IF和LO+IF被抑制掉。

本实施例中，模块要求完成8～40GHz这个超宽带的频率分成3段，然后下变频到4～7.5GHz，最后输入到中频处理系统。

组件采用模块化的结构设计，主要由3路变频通道和一个超宽带PLL、电源三部分组成，各模块主要功能描述如下：

系统包括3个超宽带的通道：第一个通道是将8～18.5GHz的微波信号下 变到6GHz±500MHz中频；第二个通道是将18.5～26.5GHz的毫米波信号下变到5GHz±500MHz中频；第三个通道是将26.5～40GHz的毫米波信号下变到7GHz±500MHz中频；其中每个通道包含了低噪声放大器电路、镜频腔体滤波器、宽带毫米波谐波混频器、中频腔体滤波器，中频放大电路、中频通道选择开关。系统还包括一个6.5～16.5GHz频率源、以及一个电源电路，和一个数字控制电路。

各模块功能：

1)、电源模块将15V电转换为模块需要的直流电5V、6V、3.3V等，为其他器件提供电源；

2)、本振模块提供变频所需要的本振信号6.5～17GHz步进500MHz，输出信号经过滤波放大；

3)、个变频通道模块，将3个频段的天线信号与本振信号，通过2次谐波混频器，上变到我们需要的4～7G中频信号。每个通道工作原理：天线将接收到的信号，送到低噪放电路中去以，然后在将放大的信号送到镜频腔体滤波器去，然后在将信号送到宽带毫米波谐波混频器，然后在将信号送到中频腔体滤波器，然后在将信号送到中频放大电路，然后在将信号送到中频通道选择开关。

如图2所示，本实施例的规格如下：

按照图2所示接口关系，接线。

1、三路输入信号：(2.92-K头)

射频信号(SK1)：8～18GHz 1路；

射频信号(SK2)：18～26.5GHz 1路；

射频信号(SK3)：26.5～40GHz 1路；

2、参考输入：(SMA接头)

参考信号(SK4)：100MHz 1路；

输入功率：≥5dBm。

3、中频输出：(SMA接头)

中频信号(SK5)：4～7GHz 1路；(分别变成了3个频点)

“注：18GHz±500MHz选择(8～18GHz这路)。

26GHz±500MHz选择(18～26.5GHz这路)。”

4、NF：≤10dB；(设计保证)。

5、增益Gan：≥15dB。

6、工作模式：放大(≥15dB)；直通(相较放大模式少了15dB增益)。

7、切换速度：≤1ms。(设计保证)。

8、中频抑制：≥50dBc。

9、镜频抑制：≥50dBc。

10、VSWR：≤2：1(设计保证)。

11、控制方式：J30J-15，并口方式。

12、相位噪声：-95dBc/Hz@10KHz 18GHz(设计保证)。

Claims (6)

1.一种超宽带毫米波下变频系统，包括毫米波接收天线、低噪放大器、本地振荡器、毫米波谐波混频器、带通滤波器，所述的毫米波接收天线接收的射频信号经低噪放大器后在毫米波谐波混频器中与所述的本地振荡器输出的本振信号混频后，通过带通滤波器滤波后输出中频信号；其特征在于：在所述的毫米波谐波混频器的本振信号输入端设置了低饱和功率的本振放大器。

2.根据权利要求1所述的超宽带毫米波下变频系统，其特征在于：所述的本地振荡器输出的本振信号为6.5～17GHz步进500MHz。

3.根据权利要求1所述的超宽带毫米波下变频系统，其特征在于：在所述的低噪放大器输出端与毫米波谐波混频器的射频信号输入端之间还设置有镜频腔体滤波器。

4.根据权利要求1所述的超宽带毫米波下变频系统，其特征在于：在所述的带通滤波器的输出端还设置有中频放大电路。

5.根据权利要求1所述的超宽带毫米波下变频系统，其特征在于：所述的低噪放大电路选用的是微封装裸芯片，微封装裸芯片直接用H20E导电胶烧结在腔体上。

6.根据权利要求1所述的超宽带毫米波下变频系统，其特征在于：所述的毫米波接收天线包括8～18.5GHz频段的第一毫米波接收天线，18.5～26.5GHz频段的第二毫米波接收天线和26.5～40GHz频段的第三毫米波接收天线；毫米波谐波混频器包括第一毫米波谐波混频器、第二毫米波谐波混频器和第三毫米波谐波混频器，所述的带通滤波器包括中心频率为6GHz±500MHz的第一带通滤波器、中心频率为5GHz±500MHz的第二带通滤波器和中心频率为7GHz±500MHz的第三带通滤波器；还包括中频通道选择开关；

所述的第一毫米波接收天线经过低噪放大器放大后与第一毫米波谐波混频器的射频输入端相连；第一毫米波谐波混频器的中频输出端经过第一带通滤波器后接所述的中频通道选择开关的第一输入端；

所述的第二毫米波接收天线经过低噪放大器放大后与第二毫米波谐波混频器的射频输入端相连；第二毫米波谐波混频器的中频输出端经过第二带通滤波器后接所述的中频通道选择开关的第二输入端

所述的第三毫米波接收天线经过低噪放大器放大后与第三毫米波谐波混频器的射频输入端相连；第三毫米波谐波混频器的中频输出端经过第二带通滤波器后接所述的中频通道选择开关的第三输入端。