CN210629457U - 多带宽小型化频率源模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是多带宽小型化频率源模块，其结构包括中频处理单元、频综单元和上变频单元，所述的中频处理单元用于中频信号的选通滤波、放大；所述的上变频单元用于中频信号变频到X波段，以及滤波衰减和放大检波；所述的频综单元用于产生参考时钟，产生本振信号，以及检波。本实用新型的优点：结构设计有效，减小了体积，实现多种带宽的本振信号产生，多种带宽的中频信号的上变频、放大、滤波、耦合、检波、调制。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是多带宽小型化频率源模块。
背景技术
宽带频率源是雷达导引头中的关键组成部件，主要作用是产生宽带本振信号或导引头自检信号，其性能指标直接影响到整个雷达系统的性能。
现有技术的频率源模块结构复杂且体积较大，且中频输入信号宽带种类较少，适用性较差。
实用新型内容
本实用新型提出的是多带宽小型化频率源模块，其目的旨在克服现有技术存在的上述不足，实现设计小型化，且实现频率源模块的多带宽输入。
本实用新型的技术解决方案：多带宽小型化频率源模块，其特征包括中频处理单元、频综单元和上变频单元，
所述的中频处理单元用于中频信号的选通滤波、放大；
所述的上变频单元用于中频信号变频到X波段，以及滤波衰减和放大检波；
所述的频综单元用于产生参考时钟，产生本振信号，以及检波。
优选的，所述的中频处理单元包括FK频点功能电路、FN频点功能电路和FP频点功能电路，用于FK频点信号的开关滤波选通检波、FN频点信号的6倍频及滤波放大、FP频点的滤波放大检波中频信号通过开关选通。
优选的，所述的FK频点功能电路，中频信号输入后，通过二选一开关ISW0018DT选通FK支路，FK支路通过四选一开关Ma4agsw4选择不同带宽的中频滤波器，通过电阻耦合出耦合信号，主信号经中频放大器ILA-0102-0.6放大后送入混频器，混频后信号进入上变频单元；耦合信号经过检波器LTC5532检波输出，检波BIT通过低频接插件输出；
所述的FK频点信号带宽为20MHz时，中频滤波器为介质滤波器，1db带宽≥20MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥40dbc；
所述的FK频点信号带宽为100MHz时，中频滤波器为介质滤波器，1db带宽≥100MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥40dbc；
所述的FK频点信号带宽为200MHz时，中频滤波器为LTCC滤波器，1db带宽≥20MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥37dbc；
所述的FK频点信号带宽为400MHz时，中频滤波器为LC滤波器，1db带宽≥400MHz，制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥37dbc。
优选的，所述的FN频点功能电路，FN频点信号通过中频滤波器选通过后，通过三倍频器倍频输出，通过MEMS滤波器SIMF4R5/1-7D3选通fn信号的三次谐波，抑制二次及四次谐波；三倍频后信号通过二倍频器最终输出输出信号到MEMS滤波器SIMF9R2/2R4-7D1选通最终的输出信号；
所述的FN频点信号频率为单倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为LC滤波器，1db带宽≥234MHz，抑制点2GHz&2GHz±fn，抑制度≥40dbc；
所述的FN频点信号频率为三倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为MEMS滤波器，抑制点2*fn&4*fn，抑制度≥40dbc；
所述的FN频点信号频率为六倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为MEMS滤波器，抑制点3*fn&9*fn，抑制度≥40dbc；
所述的MEMS滤波器为2级级联使用，中间使用衰减器做隔离。
优选的，所述的FP频点功能电路，FP频点信号通过开关选通后，通过放大器HMC313E放大，然后通过开关HMC194MS8调制，输出位置通过电阻耦合，主信号直接输出，耦合信号通过NC3003L检波输出；
所述的FP频点信号带宽180MHz，经过LC滤波器，1db带宽≥180MHz，抑制点1350MHz，远抑制度＞30dbc。
优选的，所述的频综单元通过晶振产生100MHz正弦波，100MHz信号功分通过为100MHz-ATE端口直接输出；100MHz信号进入梳状谱发生器产生1.5GHz与2GHz信号，梳谱信号通过功分器后由FBAR滤波器滤波输出，信号耦合输出后通过检波器检波输出BIT信号；
晶振产生的100MHz信号通过pdro产生10.8GHz信号，10.8GHz与梳谱产生的1GHz信号混频滤波产生11.8GHz信号，以上两个点频作为602#与603#直合本振频率点；
锁相模式点为8GHz到12GHz，步进10MHz，共601个点，锁相输出通过锁相环锁相产生1.405-2.415GHz信号，步进10MHz；锁相环鉴相频率5MHz，采用整数分频模式；锁相频率分别通过10.8GHz与11.8GHz产生8GHz到10.395GHz信号；8GHz到10.395GHz信号通过与2GHz信号混频产生10.395到12GHz信号，通过开关选通扩频，整个锁相频率输出为8GHz～12GHz。
优选的，所述的上变频单元完成中频信号的上变频、放大滤波和检波数控衰减；中频信号与本振信号混频后进入上变频单元，通过六路开关滤波器组，将信号时分为7-8GHz、8-9GHz、9-10GHz、10-11GHz、11-12GHz、12-13GHz等6路信号；处理后信号通过功分器分为发射激励支路与发射校准支路，发射激励支路与发射校准支路都通过开关与放大器电源调制实现支路的独立调制；
优选的，所述的发射激励支路与发射校准支路都工作在弱饱和状态，常温状态下饱和深度为6dB，发射激励支路通过功分器分成发射激励端口和发射ATE端口，发射校准端口输出端使用数控衰减器NC1325C实现校准支路的数控衰减功能；发射激励、发射ATE、发射校准端口都使用滤波器抑制谐波。
本实用新型的优点：结构设计有效，减小了体积，实现多种带宽的本振信号产生，多种带宽的中频信号的上变频、放大、滤波、耦合、检波、调制。
附图说明
图1是本实用新型多带宽小型化频率源模块的结构框图。
图2是图1中中频处理单元的结构框图。
图3是图1中频综单元的结构框图。
图4是图1中上变频单元的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，多带宽小型化频率源模块，其结构包括中频处理单元、频综单元和上变频单元，
所述的中频处理单元用于中频信号的选通滤波、放大；
所述的上变频单元用于中频信号变频到X波段，以及滤波衰减和放大检波；
所述的频综单元用于产生参考时钟，产生本振信号，以及检波。
如图2所示，所述的中频处理单元包括FK频点功能电路、FN频点功能电路和FP频点功能电路，用于FK频点信号的开关滤波选通检波、FN频点信号的6倍频及滤波放大、FP频点的滤波放大检波中频信号通过开关选通；
所述的FK频点功能电路，中频信号输入后，通过二选一开关ISW0018DT选通FK支路，FK支路通过四选一开关Ma4agsw4(开关隔离度＞45dbc，远大于滤波器抑制度)选择不同带宽的中频滤波器，通过电阻耦合出耦合信号，主信号经中频放大器ILA-0102-0.6(增益24dB、供电5V/30ma、通过衰减器调节中频信号进入混频器功率-5dbm)放大后送入混频器，混频后信号进入上变频单元；耦合信号经过检波器LTC5532检波输出，检波BIT通过低频接插件输出；
所述的FK频点信号带宽为20MHz时，中频滤波器为介质滤波器，1db带宽≥20MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥40dbc；
所述的FK频点信号带宽为100MHz时，中频滤波器为介质滤波器，1db带宽≥100MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥40dbc；
所述的FK频点信号带宽为200MHz时，中频滤波器为LTCC滤波器，1db带宽≥20MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥37dbc；
所述的FK频点信号带宽为400MHz时，中频滤波器为LC滤波器，1db带宽≥400MHz，制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥37dbc。
所述的FN频点功能电路，FN频点信号通过中频滤波器选通过后，通过三倍频器倍频输出，通过MEMS滤波器SIMF4R5/1-7D3选通fn信号的三次谐波，抑制二次及四次谐波；三倍频后信号通过二倍频器最终输出输出信号到MEMS滤波器SIMF9R2/2R4-7D1选通最终的输出信号；
所述的FN频点信号频率为单倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为LC滤波器，1db带宽≥234MHz，抑制点2GHz&2GHz±fn，抑制度≥40dbc；
所述的FN频点信号频率为三倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为MEMS滤波器，抑制点2*fn&4*fn，抑制度≥40dbc；
所述的FN频点信号频率为六倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为MEMS滤波器，抑制点3*fn&9*fn，抑制度≥40dbc；
所述的MEMS滤波器为2级级联使用，中间使用衰减器做隔离。
所述的FP频点功能电路，FP频点信号通过开关选通后，通过放大器HMC313E(增益15db，P-114dbm，5V40ma)放大，然后通过开关HMC194MS8(插损1db，隔离50db)调制，输出位置通过电阻耦合，主信号直接输出，耦合信号通过NC3003L检波输出(NC3003L可将脉冲调制信号展宽到3ms以上，防止信号BIT误报)；
所述的FP频点信号带宽180MHz，经过LC滤波器，1db带宽≥180MHz，抑制点1350MHz，远抑制度＞30dbc。
如图3所示，所述的频综单元通过晶振产生100MHz正弦波，100MHz信号功分通过为100MHz-ATE端口直接输出；100MHz信号进入梳状谱发生器产生1.5GHz与2GHz信号，梳谱信号通过功分器后由FBAR滤波器滤波输出，信号耦合输出后通过检波器检波输出BIT信号；
晶振产生的100MHz信号通过pdro产生10.8GHz信号，10.8GHz与梳谱产生的1GHz信号混频滤波产生11.8GHz信号，以上两个点频作为602#与603#直合本振频率点；
锁相模式点为8GHz到12GHz，步进10MHz，共601个点，由图3可知，锁相输出通过锁相环锁相产生1.405-2.415GHz信号，步进10MHz；锁相环鉴相频率5MHz，采用整数分频模式(经计算，锁相产生的相位噪声为小于-105dbc/Hz@1KHz可以满足使用需求)；锁相频率分别通过10.8GHz与11.8GHz产生8GHz到10.395GHz信号；8GHz到10.395GHz信号通过与2GHz信号混频产生10.395到12GHz信号，通过开关选通扩频，整个锁相频率输出为8GHz～12GH。
如图4所示，所述的上变频单元完成中频信号的上变频、放大滤波和检波数控衰减；中频信号与本振信号混频后进入上变频单元，通过六路开关滤波器组，将信号时分为7-8GHz、8-9GHz、9-10GHz、10-11GHz、11-12GHz、12-13GHz等6路信号；处理后信号通过功分器分为发射激励支路与发射校准支路，发射激励支路与发射校准支路都通过开关与放大器电源调制实现支路的独立调制；
为保证产品输出信号在全温段、全频段满足平坦度要求，产品发射支路与校准支路都工作在弱饱和状态，常温状态下饱和深度为6dB左右，发射激励支路通过功分器分成发射激励端口和发射ATE端口，发射校准端口输出端使用数控衰减器NC1325C来实现校准支路的数控衰减功能；发射激励、发射ATE、发射校准端口都使用滤波器抑制谐波，以满足整机使用需求。
本多带宽小型化频率源模块的提供电源为+6V、-5V、12V，其中+6V电源为放大器、倍频器、开关、鉴相器、梳状谱使用，-5V为开关，+12V为晶振、VCO供电。
技术指标：
1)输入信号
中频输入信号：
A)频率fk，带宽20MHz；B)频率fk，带宽100MHz；
C)频率fk，带宽200MHz；D)频率fk，带宽400MHz；
C)频率fn，带宽234MHz；D)频率fp，带宽180MHz。
功率：(-5±3)dBm
2)输出信号
A)100M输出
功率：(0±1.5)dBm(全温)，常温下(0±1)dBm
单边带相位噪声：
≤-150dBc/Hz@1KHz(静态)
≤-140dBc/Hz@1KHz(振动)
稳定度：±2×10-7
频率精确度：冷机24小时以上，开机30分钟后的100M输出信号与标准频率的偏差在±50Hz以内。
频率稳定度：冷机24小时以上，开机3分到30分时间范围内，100M信号频率变化在30Hz范围以内。
当频率超出范围时可调。
B)1500M输出
输出功率:(5±1.5)dBm(全温)，常温下(5±1)dBm
单边带相位噪声：
≤-115dBc/Hz@1K(静态)
≤-125dBc/Hz@5K～10M(静态)
≤-105dBc/Hz@1K～5K(振动)
杂散：≤-75dBc；
谐波≤-40dBc
C)2000M输出
输出功率：(2±1.5)dBm(全温)，常温下(2±1)dBm
单边带相位噪声：
≤-115dBc/Hz@1K(静态)
≤-125dBc/Hz@5K～10M(静态)
≤-105dBc/Hz@1K～5K(振动)
杂散：≤-75dBc；
谐波≤-40dBc
D)LO1捷变频输出
a.直合模式：
602#，603#
输出功率：
LO1-ATE(-5±2.5)dBm(全温)，常温下(-5±1.8)dBm
LO1(5±2.5)dBm(全温)，常温下(5±1.8)dBm
静态下单边带相位噪声：≤-86dBc/Hz@100Hz，≤-105dBc/Hz@1KHz≤-110dBc/Hz@10KHz，≤-118dBc/Hz@100K～500KHz,≤-125dBc/Hz@1MHz，≤-128dBc/Hz@2MHz～10MHz，
振动下单边带相位噪声：≤-70dBc/Hz@100Hz～300Hz(参考)≤-98dBc/Hz@1K～5K
降低上述相噪，减小0～8M内总面积。
b.锁相模式：
频率间隔：Δf＝10MHz；频率转换时间：50us(相位稳定)
开机默认点为301#，无效频率码时为301#频点
输出功率：
LO1-ATE(-5±2.5)dBm(全温)，常温下(-5±1.8)dBm
LO1(5±2.5)dBm(全温)，常温下(5±1.8)dBm
静态下单边带相位噪声：≤-86dBc/Hz@100Hz，≤-98dBc/Hz@1KHz
振动下单边带相位噪声：≤-70dBc/Hz@100Hz～300Hz(参考)≤-95dBc/Hz@1K～5K
杂散：≤-80dBc@±1MHz(以内)
≤-70dBc@±1MHz～±10MHz(含±1MHz)
≤-60dBc@±10MHz～±100MHz(含±20MHz)
≤-50dBc@±700MHz(以内)
所有杂散指标满足要求。
谐波：≤-40dBc
LO1各输出之间隔离度≥40dB
E)发射输出
频率：FT、FT_ATE、FT_CAL f0±3GHz
PFT fp±90MHz
功率：FT(11±2.5)dBm(全温)
FT_ATE(0±2.5)dBm(全温)
FT_CAL(4±2.5)dBm(全温)
PFT(13±2.5)dBm(全温)
杂散：FT、FT_ATE、FT_CAL：同LO1
PFT：≤-50dBc(带内)，≤-25dBc(1035MHz及以远)
谐波：FT≤-80dBc(16GHz及以远)
FT_ATE、FT_CAL≤-50dBc(16GHz及以远)
相噪：FT、FT_ATE、FT_CAL同LO1
信号调制：FT、PFT共用发射预调制；
调制信号TTL高电平时有信号输出，TTL低电平为关断；
调制深度≥70dB
隔离度≥50dB
脉冲调制延时≤200ns
不同模块间脉冲调制延时一致性≤50ns
调制输出信号上升下降沿≤20ns
衰减控制：FT_CAL的功率可数控衰减
衰减控制响应时间≤1us
2)BIT检测含100M-BIT,1500M-BIT,2000M-BIT,LO1-BIT，发射中频-BIT，FT-BIT，FT_CAL-BIT，PFT-BIT。(功率比下限值降低5dB时报错)
以上所述各部件均为现有技术，本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，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 (8)
1.多带宽小型化频率源模块，其特征包括中频处理单元、频综单元和上变频单元，
所述的中频处理单元用于中频信号的选通滤波、放大；
所述的上变频单元用于中频信号变频到X波段，以及滤波衰减和放大检波；
所述的频综单元用于产生参考时钟，产生本振信号，以及检波。
2.如权利要求1所述的多带宽小型化频率源模块，其特征是所述的中频处理单元包括FK频点功能电路、FN频点功能电路和FP频点功能电路，用于FK频点信号的开关滤波选通检波、FN频点信号的6倍频及滤波放大、FP频点的滤波放大检波中频信号通过开关选通。
3.如权利要求2所述的多带宽小型化频率源模块，其特征是所述的FK频点功能电路，中频信号输入后，通过二选一开关ISW0018DT选通FK支路，FK支路通过四选一开关Ma4agsw4选择不同带宽的中频滤波器，通过电阻耦合出耦合信号，主信号经中频放大器ILA-0102-0.6放大后送入混频器，混频后信号进入上变频单元；耦合信号经过检波器LTC5532检波输出，检波BIT通过低频接插件输出；
所述的FK频点信号带宽为20MHz时，中频滤波器为介质滤波器，1db带宽≥20MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥40dbc；
所述的FK频点信号带宽为100MHz时，中频滤波器为介质滤波器，1db带宽≥100MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥40dbc；
所述的FK频点信号带宽为200MHz时，中频滤波器为LTCC滤波器，1db带宽≥20MHz，抑制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥37dbc；
所述的FK频点信号带宽为400MHz时，中频滤波器为LC滤波器，1db带宽≥400MHz，制点2GHz&2GHz±fk，抑制度≥37dbc。
4.如权利要求2所述的多带宽小型化频率源模块，其特征是所述的FN频点功能电路，FN频点信号通过中频滤波器选通过后，通过三倍频器倍频输出，通过MEMS滤波器SIMF4R5/1-7D3选通fn信号的三次谐波，抑制二次及四次谐波；三倍频后信号通过二倍频器最终输出输出信号到MEMS滤波器SIMF9R2/2R4-7D1选通最终的输出信号；
所述的FN频点信号频率为单倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为LC滤波器，1db带宽≥234MHz，抑制点2GHz&2GHz±fn，抑制度≥40dbc；
所述的FN频点信号频率为三倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为MEMS滤波器，抑制点2*fn&4*fn，抑制度≥40dbc；
所述的FN频点信号频率为六倍，带宽为234MHz时，中频滤波器为MEMS滤波器，抑制点3*fn&9*fn，抑制度≥40dbc；
所述的MEMS滤波器为2级级联使用，中间使用衰减器做隔离。
5.如权利要求2所述的多带宽小型化频率源模块，其特征是所述的FP频点功能电路，FP频点信号通过开关选通后，通过放大器HMC313E放大，然后通过开关HMC194MS8调制，输出位置通过电阻耦合，主信号直接输出，耦合信号通过NC3003L检波输出；
所述的FP频点信号带宽180MHz，经过LC滤波器，1db带宽≥180MHz，抑制点1350MHz，远抑制度＞30dbc。
6.如权利要求1所述的多带宽小型化频率源模块，其特征是所述的频综单元通过晶振产生100MHz正弦波，100MHz信号功分通过为100MHz-ATE端口直接输出；100MHz信号进入梳状谱发生器产生1.5GHz与2GHz信号，梳谱信号通过功分器后由FBAR滤波器滤波输出，信号耦合输出后通过检波器检波输出BIT信号；
晶振产生的100MHz信号通过pdro产生10.8GHz信号，10.8GHz与梳谱产生的1GHz信号混频滤波产生11.8GHz信号，以上两个点频作为602#与603#直合本振频率点；
锁相模式点为8GHz到12GHz，步进10MHz，共601个点，锁相输出通过锁相环锁相产生1.405-2.415GHz信号，步进10MHz；锁相环鉴相频率5MHz，采用整数分频模式；锁相频率分别通过10.8GHz与11.8GHz产生8GHz到10.395GHz信号；8.385GHz到10.395GHz信号通过与2GHz信号混频产生10.395到12GHz信号，通过开关选通扩频，整个锁相频率输出为8GHz～12GHz。
7.如权利要求1所述的多带宽小型化频率源模块，其特征是所述的上变频单元完成中频信号的上变频、放大滤波和检波数控衰减；中频信号与本振信号混频后进入上变频单元，通过六路开关滤波器组，将信号时分为7-8GHz、8-9GHz、9-10GHz、10-11GHz、11-12GHz、12-13GHz等6路信号；处理后信号通过功分器分为发射激励支路与发射校准支路，发射激励支路与发射校准支路都通过开关与放大器电源调制实现支路的独立调制。
8.如权利要求7所述的多带宽小型化频率源模块，其特征是所述的发射激励支路与发射校准支路都工作在弱饱和状态，常温状态下饱和深度为6dB，发射激励支路通过功分器分成发射激励端口和发射ATE端口，发射校准端口输出端使用数控衰减器NC1325C实现校准支路的数控衰减功能；发射激励、发射ATE、发射校准端口都使用滤波器抑制谐波。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114070307A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-02-18 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种宽带快速切换频率合成电路 |
| CN115267664A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-11-01 | 北京中科睿信科技有限公司 | 一种平面射频仿真阵列校准设备和方法 |
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2019
- 2019-11-19 CN CN201921995428.9U patent/CN210629457U/zh active Active
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| CN115267664B (zh) * | 2022-08-01 | 2023-10-20 | 北京中科睿信科技有限公司 | 一种平面射频仿真阵列校准设备和方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |