CN210274078U - 一种s频段微波通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种S频段微波通信系统，包括接收射频组件、发射射频组件和本振组件，所述的接收射频组件为12个，每个组件包括独立的16个接收通道；所述的发射射频组件包括16个发射通道，用于对接收通道进行幅相校准；所述的本振组件为接收射频组件和发射射频组件提供变频本振，变频本振与接收通道或发射通道的混频器混频。该通信系统包括192路下变频通道，具有自动增益控制功能，幅相一致性好，发射通道能够对接收通道进行幅相校准，通道隔离度高。

Description

一种S频段微波通信系统

技术领域

本实用新型属于雷达通信技术领域，具体地说，涉及一种S频段微波通信系统。

背景技术

在现代通信系统中，射频无线通信系统与我们息息相关，例如我们日常的手机、基站、WIFI产品、雷达、蓝牙、国防和航空航天等，这些产品和应用中都离不开射频发射机系统，特别是在雷达、国防和航空航天方面对发射机的性能要求更高。

S波段是指频率范围在2-4GHz的电磁波频段。S波段雷达主板具有分辨率高、可靠性好、非接触式测距测速等优点，使其在军事和民用上得到了广泛的应用。S频段微波通信系统在工作时，需要保障信号的幅相一致性和信号稳定性。

实用新型内容

针对现有技术中上述的不足，本实用新型提供一种S频段微波通信系统，该通信系统包括192路下变频通道，具有自动增益控制功能，幅相一致性好，发射通道能够对接收通道进行幅相校准，通道隔离度高。

为了达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：一种S频段微波通信系统，包括接收射频组件、发射射频组件和本振组件，所述的接收射频组件为12个，每个组件包括独立的16个接收通道；

所述的发射射频组件包括16个发射通道，用于对接收通道进行幅相校准；

所述的本振组件为接收射频组件和发射射频组件提供变频本振，变频本振与接收通道或发射通道的混频器混频。

所述的接收通道包括直流偏置器，与射频接口连接，用于接入射频信号；第一放大器，与直流偏置器的输出端连接，用于对射频信号进行放大；第一数控衰减器，与第一放大器的输出端连接，用于对放大后的信号进行第一级衰减；第一混频器，与第一数控衰减器的输出端连接，用于将射频信号与本振信号混频；第一低通滤波器，与第一混频器的输出端连接，用于对混频后的视频信号进行低通滤波；第二数控衰减器，与第一低通滤波器的输出端连接，用于对滤波后的射频信号进行第二级衰减；第二放大器，与第二数控衰减器的输出端连接，用于对第二次衰减后的射频信号进行放大；第三数控衰减器，与第二放大器的输出端连接，用于对第二次放大后的射频信号进行放大；第三放大器，与第三数控衰减器的输出端连接，用于对第三次衰减后的射频信号进行放大；第一衰减器，与第三放大器的输出端连接，用于对第三次放大后的射频信号进行衰减；第四放大器，与第一衰减器的输出端连接，用于对衰减后的射频信号进行放大；第五放大器，与第四放大器的输出端连接，用于对第四次放大后的射频信号进行放大；第一带通滤波器，与第五放大器的输出端连接，用于对第五次放大后的射频信号进行带通滤波，并输出中频信号。

所述的发射通道包括第二带通滤波器，接入射频信号，并对射频信号滤波后输出；第四数控衰减器，与第二带通滤波器的输出端连接，对滤波后的射频信号进行衰减后输出；第六放大器，与第四数控衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行放大后输出；第五数控衰减器，与第六放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行衰减后输出；第二混频器，与第五数控衰减器的输出端连接，将衰减后的射频信号与本振信号进行混频后输出；第二衰减器，与第二混频器的输出端连接，对混频后的射频信号进行衰减后输出；第三带通滤波器，与第二衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行带通滤波后输出；第三衰减器，与第三带通滤波器的输出端连接，对带通滤波后的射频信号进行衰减后输出；第七放大器，与第三衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行放大后输出；第八放大器，与第七放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行再次放大后输出；第二低通滤波器，与第八放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行低通滤波后输出发射信号。

所述的通信系统还包括FPGA控制板，所述的FPGA控制板的部分输出端分别与每个接收通道的第一数控衰减器、第二数控衰减器和第三数控衰减器的控制端连接，控制第一数控衰减器、第二数控衰减器和第三数控衰减器的衰减量，所述的FPGA控制板的部分输出端分别与每个发射通道的第四数控衰减器和第五数控衰减器的控制端连接，控制第四数控衰减器和第五数控衰减器的衰减量。

所述的通信系统还包括多个十六路功分器，十六路功分器将变频本振信号功分为十六路信号输出，每个十六路功分器输出的信号输入一个接收射频组件或发射射频组件，与射频信号混频。

所述的十六路功分器为13个，一个十六路功分器输出的信号输入发射射频组件，每路输出信号各输入一个发射通道的混频器与射频信号混频；12个十六路功分器输出的信号以每个功分器为单位输入每个发射射频组件，每路输出信号各输入一个接收通道的混频器与射频信号混频。

所述的第一数控衰减器的位数为1位，所述的第二数控衰减器和第三数控衰减器的步进为0.5dB，最大衰减值为31.5dB；所述的第四数控衰减器和第五数控衰减器的步进为1dB，最大衰减值为31dB。

所述的第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第七放大器、第八放大器、第一低通滤波器和第一带通滤波器在任意20MHz带内平坦度不超过0.5dB。

所述的第一低通滤波器、第一带通滤波器、第二低通滤波器、第二带通滤波器和第三带通滤波器采用切比雪夫型滤波器。

所述的十六路功分器为带有放大器的有源本振功分器，十六路功分器的隔离度为20dB。

本实用新型的有益效果是：

(1)该通信系统包括192路下变频通道，具有自动增益控制功能，幅相一致性好，发射通道能够对接收通道进行幅相校准，通道隔离度高。

附图说明

图1为本实用新型通信系统组成框图；

图2为本实用新型接收通道原理框图；

图3为本实用新型发射通道原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1所示，一种S频段微波通信系统，包括接收射频组件、发射射频组件和本振组件，所述的接收射频组件为12个，每个组件包括独立的16个接收通道；

所述的发射射频组件包括16个发射通道，用于对接收通道进行幅相校准；

所述的本振组件为接收射频组件和发射射频组件提供变频本振，变频本振与接收通道或发射通道的混频器混频。本振组件采用现有的S波段通信系统中采用的本振组件，产生的变频本振信号的频率根据系统需求进行调整。

所述的通信系统还包括多个十六路功分器，十六路功分器将变频本振信号功分为十六路信号输出，每个十六路功分器输出的信号输入一个接收射频组件或发射射频组件，与射频信号混频。所述的十六路功分器为带有放大器的有源本振功分器，十六路功分器的隔离度为20dB。

所述的通信系统还包括FPGA控制板，FPGA控制板的输出端输出控制信号控制接收通道或发射通道的数控衰减器的衰减量。FPGA控制板可采用现有的通信雷达所采用的控制板，主要应用现有的通信雷达中的FPGA控制板控制数控衰减器的衰减量的功能。

如图2所示，所述的接收通道包括直流偏置器，与射频接口连接，用于接入射频信号，直流偏置器由5V电源进行供电；第一放大器，与直流偏置器的输出端连接，用于对射频信号进行放大；第一数控衰减器，与第一放大器的输出端连接，用于对放大后的信号进行第一级衰减，第一数控衰减器的位数为1位，衰减0dB或者10dB；第一混频器，与第一数控衰减器的输出端连接，用于将射频信号与本振信号混频；第一低通滤波器，与第一混频器的输出端连接，用于对混频后的视频信号进行低通滤波；第二数控衰减器，与第一低通滤波器的输出端连接，用于对滤波后的射频信号进行第二级衰减，所述的第二数控衰减器的步进为0.5dB，最大衰减值为31.5dB；第二放大器，与第二数控衰减器的输出端连接，用于对第二次衰减后的射频信号进行放大；第三数控衰减器，与第二放大器的输出端连接，用于对第二次放大后的射频信号进行放大；第三放大器，与第三数控衰减器的输出端连接，用于对第三次衰减后的射频信号进行放大；第一衰减器，与第三放大器的输出端连接，用于对第三次放大后的射频信号进行衰减；第四放大器，与第一衰减器的输出端连接，用于对衰减后的射频信号进行放大；第五放大器，与第四放大器的输出端连接，用于对第四次放大后的射频信号进行放大；第一带通滤波器，与第五放大器的输出端连接，用于对第五次放大后的射频信号进行带通滤波，并输出中频信号。

如图3所示，所述的发射通道包括第二带通滤波器，接入射频信号，并对射频信号滤波后输出；第四数控衰减器，与第二带通滤波器的输出端连接，对滤波后的射频信号进行衰减后输出，第四数控衰减器的步进为1dB，最大衰减值为31dB；第六放大器，与第四数控衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行放大后输出；第五数控衰减器，与第六放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行衰减后输出，第五数控衰减器的步进为1dB，最大衰减值为31dB，两级数控衰减器级联后，最大衰减范围可达62dB，可实现+20dBm至-40dBm输出；第二混频器，与第五数控衰减器的输出端连接，将衰减后的射频信号与本振信号进行混频后输出；第二衰减器，与第二混频器的输出端连接，对混频后的射频信号进行衰减后输出；第三带通滤波器，与第二衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行带通滤波后输出，第三带通滤波器能够有效抑制射频带外信号，抑制高达60dB；第三衰减器，与第三带通滤波器的输出端连接，对带通滤波后的射频信号进行衰减后输出；第七放大器，与第三衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行放大后输出；第八放大器，与第七放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行再次放大后输出；第二低通滤波器，与第八放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行低通滤波后输出发射信号。

所述的第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第七放大器、第八放大器、第一低通滤波器和第一带通滤波器在任意20MHz带内平坦度不超过0.5dB。可使任何发射链路或者接收链路增益平坦度满足任意20MHz带内平坦度不超过1.0dB。发射通道的最高增益可达25dB，输入功率为-5dBm时，输出功率可达+25dBm，接近1dB输出压缩点。

所述的第一低通滤波器、第一带通滤波器、第二低通滤波器、第二带通滤波器和第三带通滤波器采用切比雪夫型滤波器。切比雪夫型滤波器具有最大平坦响应，可使任何接收链路相位平坦度满足任意20MHz带内平坦度不超过4度。任何发射链路增益平坦度满足任意20MHz带内平坦度不超过6度。

所述的FPGA控制板的部分输出端分别与每个接收通道的第一数控衰减器、第二数控衰减器和第三数控衰减器的控制端连接，控制第一数控衰减器、第二数控衰减器和第三数控衰减器的衰减量，所述的FPGA控制板的部分输出端分别与每个发射通道的第四数控衰减器和第五数控衰减器的控制端连接，控制第四数控衰减器和第五数控衰减器的衰减量。

所述的十六路功分器为13个，一个十六路功分器输出的信号输入发射射频组件，每路输出信号各输入一个发射通道的混频器与射频信号混频；12个十六路功分器输出的信号以每个功分器为单位输入每个发射射频组件，每路输出信号各输入一个接收通道的混频器与射频信号混频。

本申请的接收组件适用于功率为-74dBm～-14dBm的射频，当输入功率为-74dBm时，第一级衰减0dB，第二、第三数控衰减器置数衰减1.5dB，输出功率为+5dBm；

输入功率为-14dBm时，第一级衰减10dB，第二、第三数控衰减器置数衰减55.5dB，输出功率为+5dBm；

当输入功率介于-74dBm～-14dBm时，自动调整数控衰减器置数值(-74dBm～-24dBm，第一级衰减0dB；其他第一级衰减10dB)，使输出功率为+5dBm。

在接收通道中，输出杂散来源于以下几个方面：射频及其谐波泄露至输出频段内的杂散和本振及其谐波泄露至输出频段内的杂散远远高于中频频率，被中频滤波器抑制，抑制高达50dB以上。

第一混频器的射频本振隔离度达40dB，功分器隔离度20dB，射频信号从一个通道通过链路泄露至另一个通道的隔离度大于60dB，因此本申请能有效保证通道间的隔离度。

本申请的发射组件对中频及其谐波泄露至输出频段内的杂散抑制高达60dB，中频与本振的三阶及以上交调落在带外，抑制高达50dB。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种S频段微波通信系统，其特征在于：包括接收射频组件、发射射频组件和本振组件，所述的接收射频组件为12个，每个组件包括独立的16个接收通道；

所述的发射射频组件包括16个发射通道，用于对接收通道进行幅相校准；

所述的本振组件为接收射频组件和发射射频组件提供变频本振，变频本振与接收通道或发射通道的混频器混频。

2.根据权利要求1所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的接收通道包括直流偏置器，与射频接口连接，用于接入射频信号；第一放大器，与直流偏置器的输出端连接，用于对射频信号进行放大；第一数控衰减器，与第一放大器的输出端连接，用于对放大后的信号进行第一级衰减；第一混频器，与第一数控衰减器的输出端连接，用于将射频信号与本振信号混频；第一低通滤波器，与第一混频器的输出端连接，用于对混频后的视频信号进行低通滤波；第二数控衰减器，与第一低通滤波器的输出端连接，用于对滤波后的射频信号进行第二级衰减；第二放大器，与第二数控衰减器的输出端连接，用于对第二次衰减后的射频信号进行放大；第三数控衰减器，与第二放大器的输出端连接，用于对第二次放大后的射频信号进行放大；第三放大器，与第三数控衰减器的输出端连接，用于对第三次衰减后的射频信号进行放大；第一衰减器，与第三放大器的输出端连接，用于对第三次放大后的射频信号进行衰减；第四放大器，与第一衰减器的输出端连接，用于对衰减后的射频信号进行放大；第五放大器，与第四放大器的输出端连接，用于对第四次放大后的射频信号进行放大；第一带通滤波器，与第五放大器的输出端连接，用于对第五次放大后的射频信号进行带通滤波，并输出中频信号。

3.根据权利要求2所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的发射通道包括第二带通滤波器，接入射频信号，并对射频信号滤波后输出；第四数控衰减器，与第二带通滤波器的输出端连接，对滤波后的射频信号进行衰减后输出；第六放大器，与第四数控衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行放大后输出；第五数控衰减器，与第六放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行衰减后输出；第二混频器，与第五数控衰减器的输出端连接，将衰减后的射频信号与本振信号进行混频后输出；第二衰减器，与第二混频器的输出端连接，对混频后的射频信号进行衰减后输出；第三带通滤波器，与第二衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行带通滤波后输出；第三衰减器，与第三带通滤波器的输出端连接，对带通滤波后的射频信号进行衰减后输出；第七放大器，与第三衰减器的输出端连接，对衰减后的射频信号进行放大后输出；第八放大器，与第七放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行再次放大后输出；第二低通滤波器，与第八放大器的输出端连接，对放大后的射频信号进行低通滤波后输出发射信号。

4.根据权利要求3所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的通信系统还包括FPGA控制板，所述的FPGA控制板的部分输出端分别与每个接收通道的第一数控衰减器、第二数控衰减器和第三数控衰减器的控制端连接，控制第一数控衰减器、第二数控衰减器和第三数控衰减器的衰减量，所述的FPGA控制板的部分输出端分别与每个发射通道的第四数控衰减器和第五数控衰减器的控制端连接，控制第四数控衰减器和第五数控衰减器的衰减量。

5.根据权利要求3所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的通信系统还包括多个十六路功分器，十六路功分器将变频本振信号功分为十六路信号输出，每个十六路功分器输出的信号输入一个接收射频组件或发射射频组件，与射频信号混频。

6.根据权利要求5所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的十六路功分器为13个，一个十六路功分器输出的信号输入发射射频组件，每路输出信号各输入一个发射通道的混频器与射频信号混频；12个十六路功分器输出的信号以每个功分器为单位输入每个发射射频组件，每路输出信号各输入一个接收通道的混频器与射频信号混频。

7.根据权利要求3所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的第一数控衰减器的位数为1位，所述的第二数控衰减器和第三数控衰减器的步进为0.5dB，最大衰减值为31.5dB；所述的第四数控衰减器和第五数控衰减器的步进为1dB，最大衰减值为31dB。

8.根据权利要求3所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第七放大器、第八放大器、第一低通滤波器和第一带通滤波器在任意20MHz带内平坦度不超过0.5dB。

9.根据权利要求3所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的第一低通滤波器、第一带通滤波器、第二低通滤波器、第二带通滤波器和第三带通滤波器采用切比雪夫型滤波器。

10.根据权利要求5所述的S频段微波通信系统，其特征在于：所述的十六路功分器为带有放大器的有源本振功分器，十六路功分器的隔离度为20dB。

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