CN210781075U - 一种Ku波段的高速视频解调接收机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种Ku波段的高速视频解调接收机，包括接收机，其特征在于：所述接收机采用两次变频，第一次变频实现由Ku波段变到S波段的固定带宽一中频，即LO1(一本振)随着射频输入以50MHz步进进行变化，从而保持一中频的中心频率不变，技术上，电路更为简单，只采用一路检波信号然后分别进行解调处理和电平指示处理就可实现该接收机的关键性能，不需要高速AD处理器所需的庞大的外围处理电路进行解调处理，再有一路检波进行电平指示处理，经济上，采样检波及高速运放的成本相比高速AD处理器大大降低，相应的装配工序减少，能耗降低，装出的成品产率、效率更高，采用的电平指示精度高。

Description

一种Ku波段的高速视频解调接收机

技术领域

本实用新型涉及微波通信组件技术领域，具体为一种Ku波段的高速视频解调接收机。

背景技术

接收机把接收到的Ku波段的微波高速调制信号解调成直观可视的视频信号，同时指示出接收到信号的电平大小，目前常用的是采用超外差接收机方案把射频信号变换成中频信号然后再进行AD处理的方案，指示接收信号电平大小则是另外通过检波电路处理，现有接收机存在方案复杂，产品构成所需器件多，采用高速AD进行解调处理，价格昂贵，指示接收的信号电平大小精度较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种Ku波段的高速视频解调接收机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种Ku波段的高速视频解调接收机，所述接收机采用两次变频，接收机频率最高工作到Ku波段，包括裸芯片，工艺涉及装架和键合，电路板采用复合介质板，对中频及数据电源处理部分采用环氧板，内部分单元为采用铝合金盒体，射频电缆在多个单元模块间电连接。

优选的，接收机为19英寸标准3U机箱。

优选的，接收机前面板包括：键盘、显示屏、视频输出(BNC-K)、 AGC输出(BNC-K)、电源开关和低噪放电源指示灯。

优选的，接收机后面板包括：AC220V座、1A保险丝、接地端、射频输入(N-50KFD)、中频检测输出(N-50KFD)、视频输出(BNC-K)、 AGC输出(BNC-K)、低噪放电源开关和+12V输出(BNC-K，提供给校验器使用)。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：一种Ku波段的高速视频解调接收机，技术上，电路更为简单，只采用一路检波信号然后分别进行解调处理和电平指示处理就可实现该接收机的关键性能，不需要高速AD处理器所需的庞大的外围处理电路进行解调处理，再有一路检波进行电平指示处理，经济上，采样检波及高速运放的成本相比高速AD处理器大大降低，相应的装配工序减少，能耗降低，装出的成品产率、效率更高，采用的电平指示精度高。

附图说明

图1为本实用新型的Ku波段高速视频解调接收机方案框图；

图2为本实用新型的采样检波处理部分原理图；

图3为本实用新型的输入小信号(-70dBm)时增益分配图；

图4为本实用新型的输入大信号(-25dBm)时增益分配图；

图5为本实用新型的检波处理电路原理图；

图6为本实用新型的本振单元原理框图；

图7为本实用新型的一本振相噪仿真图；

图8为本实用新型的二本振相噪仿真图；

图9为本实用新型的接收机第一次变频杂散计算图；

图10为本实用新型的接收机第二次变频杂散计算图；

图11为本实用新型的差动比例放大原理图；

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。

请参阅图1-11，本实用新型提供一种技术方案：一种Ku波段的高速视频解调接收机，所述接收机采用两次变频，第一次变频实现由Ku波段变到S波段的固定带宽一中频，即LO1(一本振)随着射频输入以50MHz步进进行变化，从而保持一中频的中心频率不变，高速视频解调技术，针对接收的调制信号有窄脉宽几十ns量级情况，首先，检波器的设计选取其响应时间就要比几十ns快，否则检波器可能就会吃掉一部分脉宽，从而使视频输出丢失信息。对此，选用响应时间为小于5ns的检波器，同时在电路设计时检波器的输入端不能加隔直电容而是直接把微波信号输入检波器，防止隔直电容对脉冲信号产生滤波效果，由于检波器直接输出是带有一定偏移电压的，即低电平不是0V，而是≥0.5V，为了实现标准的TTL电平，需要对检波电压进行减法处理，使低电平处于标准的0V左右，其次，检波后的运放处理中的运放也要选用高速运放，同样是为了避免运放响应时间对窄脉冲信号的影响，对此，选用一款双通道，速度达100MHz，且功耗相对多数高速运放较低的一款器件，这样经过检波并对电平处理之后，再经运放进行一定的比例放大，把检出的视频信号放大到TTL电平，同时为了提高视频输出的负载驱动能力，在对外输出又做了跟随器电路，防止视频输出带重负载时把TTL电平拉低；

射频接收电平高精度处理技术，针对产品要对外输出比较精准的反映接收到的射频信号电平大小的遥测电压情况，由于在接收机中采用了AGC电路，目的是无论接收信号电平大小，但解调出的视频信号电平是稳定的。而要反映接收信号电平大小则检波电压的选取位置就非常重要，如果直接选取检波器之后，由于内部AGC是闭环的，因此每次闭环后检波器后的电压是不变的，就无法反映接收信号电平的大小了，对此，把AGC电路设计成由放大衰减放大衰减的分立链路组成，其中衰减器的控制电压是跟随输入信号电平变化的。从控制衰减器的电压位置选取是能反映输入信号电平大小的，但一般衰减器的灵敏度较高，反映到控制电压上，就是电压波动很小的范围，实际输入信号电平可能变化了很大的范围，为了精准的线性反映输入信号电平大小，首先把衰减的控制电压由负压变为正压，此时，电压对应输入信号电平的斜率就成反斜率了，即输入信号越大反映出来的电压越低，为了把斜率反过来，采用运放组成差动比例放大电路(如下图11)，这样一方面可以使电压从小到大反映输入信号电平从小到大，同时由于差动是减法，比例放大又把范围拉大，这样就能实现精准的反映输入信号电平的大小，接收机频率最高工作到Ku波段，包括裸芯片，工艺涉及装架和键合，电路板采用复合介质板，对中频及数据电源处理部分采用环氧板，内部分单元为采用铝合金盒体，射频电缆在多个单元模块间电连接，接收机频率最高工作到Ku波段，部分电路设计采用了裸芯片，工艺涉及装架和键合，电路板采用复合介质板。对中频及数据电源处理部分则可采用环氧板，采用电装和贴装成熟工艺则可。内部分单元采用铝合金盒体可以起到较好的屏蔽作用，同时用射频电缆完成单元模块间的互连。

具体而言，接收机为19英寸标准3U机箱，接收机采用19英寸标准3U机箱，内部分单元模块设计，设计过程中兼顾电磁兼容设计、热设计以及可靠性设计等，同时便于互连和问题判断，前面板可对要求功能进行设置，后面板的N-50KFD经电缆与限幅低噪放相连，其余则与记录系统相连，该接收机机箱首先要求可以在工作频带内以1MHz 精度任意设置输入频率，并且在设置完成后频率显示自动消失，内部实现记忆功能。对此通过在前面板设置键盘和显示屏，通过内部带 flash的数据处理器进行处理，当数据处理器接收到键盘的输入频率信息后，经软件算法计算转换为两个本振对应的工作频率，同时在把数据存储到flash中进行记忆，再经历要求的时间清除显示屏上的频率信息，当下次开机时自动加载上次输入的F1频率信息。如需更换 F1频率，重新设置即可。

具体而言，接收机前面板包括：键盘、显示屏、视频输出(BNC-K)、 AGC输出(BNC-K)、电源开关和低噪放电源指示灯，分别与接收机内部电连接。

具体而言，接收机后面板包括：AC220V座、1A保险丝、接地端、射频输入(N-50KFD)、中频检测输出(N-50KFD)、视频输出(BNC-K)、AGC输出(BNC-K)、低噪放电源开关和+12V输出(BNC-K，提供给校验器使用，分别与接收机内部电连接。

工作原理：当本实用新型在使用时，该接收机采用两次变频实现所需功能。第一次变频实现由Ku波段变到S波段的固定带宽一中频，即LO1(一本振)随着射频输入以50MHz步进进行变化，从而保持一中频的中心频率不变；第二次变频通过键盘控制实现LO2(二本振)以1MHz精度进行带宽内的任意设置；

指标计算分析，1灵敏度计算，以最大中频带宽5MHz计算灵敏度如下，-174+10log(5×106)+3＝-104dBm，这是在理想情况下，而实际中频滤波器带宽要留有余量，而为了保证AGC的可靠电平控制，输出信号的信噪比要比灵敏度提高10dB左右，因此该应答接收机在最小输入信号电平为-94dBm时可以实现可靠AGC控制；

2增益分配计算，由于接收机前面还有一个低噪放加13米长电缆，因此分配到接收机的输入电平范围按-25dBm～-70dBm考虑，接收机整个链路增益设计≥71dB，末级放大器的P-1＝12.5dBm，在整个输入信号电平范围内接收通道工作在线性状态。输出信号电平设计在稳定输出1dBm左右；

3镜像抑制的设计

由图1，在接收输入端采用了一级镜像抑制滤波器进行镜像抑制，由于采用低本振方案，一中频设计在S波段，因此镜像频点为 Ku-2IF1，滤波器对该点抑制可满足50dB以上。同时镜像滤波器的设置可以抑制一定的镜像噪声，改善系统的灵敏度；

4杂波抑制分析，一中频以3GHz设计，则第一次变频的杂波抑制计算如下，从图9可知，第一次变频的交调杂散最小为7阶，靠混频器即可抑制到60dB以上，对本振泄露，由于本振频率距离一中频 S波段较远，通过S波段的带通滤波器可以抑制到60dB以上，从图 10可知，第二次变频的交调杂散最小为11阶，靠混频器即可抑制到 60dB以上，对本振泄露，由于本振频率距离中频较远，通过混频器的LO/IF隔离及中频滤波器可以抑制到60dB以上，因此，最终输出信号的杂散抑制可以到60dB以上；

5邻道抑制分析，技术要求对相邻频道信号抑制≥40dB，该指标主要是指接收机在应用时，还会有另外一个机箱在工作，要求是其频率不会影响本接收机的工作，同时，本接收机也不能影响其它的机箱工作，但这个是和用户的频率设定有关系的，只要其它机子的工作频率不在用户设定频率的fo±50MHz范围内，此时，一中频的滤波器加上中频滤波器即可很容易满足该邻道抑制要求；

6检波及视频处理分析，如图5，对检波的要求，主要目的是反应输入信号电平的大小，有两种方式，一是在射频输入端进行检波放大处理，此处优点是简单明了，缺点是工作频段高，可选器件少，而且器件的动态要满足≥50dB，同时工作频率高之后空间耦合或泄露对小信号的检波影响就大，可能会造成检波的不稳定，经查询在Ku波段的检波器基本为包络检波器而不是对数检波器，包络检波器的动态一般≤35dB，且要求输入最小信号≥-20dBm，最大信号到+10dBm左右，这种检波器不适用于此处，另外一种则是在末级中频AGC电路，压控衰减器的位置取出检波电压，从该位置取电压是由于衰减器的控制电压在不同输入电平下而不同，而接收机一般均工作在线性状态，因此在此处取电压能反应输入信号的大小。但由于衰减器是负压控制，即电压越低，衰减反而越少，因此在此处取检波电压进运放时要注意极性处理问题；

7本振设计分析，如图6，本振单元采用锁相环技术为接收机提供两种本振，参考选用100MHz的恒温晶振用以实现频率稳定度和最终本振的相噪要求，一本振实现50MHz的大步进跳变及跳频带宽，二本振则实现1MHz步进，带宽为50MHz的跳变，根据面板设置的频率(输入射频的中心频率F1)，通过软件计算分别对一、二本振的控制数据进行配置，从而实现中频信号的不变，其中一本振PLL1采用集成锁相环实现，本振频率为XX.5GHz-XX.3GHz，频率步进50MHz，鉴相频率采用50MHz，整数锁相，相噪仿真结果如图7，二本振PLL2也采用集成锁相环实现，本振频率为2.975GHz-3.025GHz，频率步进 1MHz，鉴相频率采用50MHz，小数锁相，相噪仿真结果如图8，由相噪仿真曲线可知，相噪最终可以实现：≤-85dBc/Hz/1kHz，由于二本振采用了小数鉴相，会存在小数杂散，但步进为1MHz，根据经验，小数杂散可以抑制到55dB以上。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种Ku波段的高速视频解调接收机，包括接收机和裸芯片，其特征在于：所述接收机采用两次变频，接收机频率最高工作到Ku波段，裸芯片工艺涉及装架和键合，电路板采用复合介质板，对中频及数据电源处理部分采用环氧板，内部分单元为采用铝合金盒体，射频电缆在多个单元模块间电连接。

2.根据权利要求1所述的一种Ku波段的高速视频解调接收机，其特征在于：接收机为19英寸标准3U机箱。

3.根据权利要求1所述的一种Ku波段的高速视频解调接收机，其特征在于：接收机前面板包括：键盘、显示屏、视频输出(BNC-K)、AGC输出(BNC-K)、电源开关和低噪放电源指示灯。

4.根据权利要求1所述的一种Ku波段的高速视频解调接收机，其特征在于：接收机后面板包括：AC220V座、1A保险丝、接地端、射频输入(N-50KFD)、中频检测输出(N-50KFD)、视频输出(BNC-K)、AGC输出(BNC-K)、低噪放电源开关和+12V输出(BNC-K，提供给校验器使用)。

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