CN211266864U - 多通道x波段上变频模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型是多通道X波段上变频模块，其结构包括混频单元、开关滤波单元、射频输入功合及耦合链路、发射链路和校准链路；混频单元、开关滤波单元和射频输入功合及耦合链路依次连接，射频输入功合及耦合链路、分别连接发射链路和校准链路。本实用新型的优点：结构设计合理，可实现射频信号多通道上变频、放大、滤波、耦合、检波、调制，有效提高了处理效率，改善了使用效果。

Description

多通道X波段上变频模块

技术领域

本实用新型涉及的是多通道X波段上变频模块。

背景技术

X波段上变频模块应用于微波发射系统，是系统重要部件，可实现对射频信号频率的提升，且不改变带宽。

现有技术的X波段上变频模块一般为单通道，效率较低，使用效果较差。

实用新型内容

本实用新型提出的是多通道X波段上变频模块，其目的旨在克服现有技术存在的上述不足，实现射频信号多通道进行上变频、放大、滤波、耦合、检波、调制。

本实用新型的技术解决方案：多通道X波段上变频模块，其结构包括混频单元、开关滤波单元、射频输入功合及耦合链路、发射链路和校准链路；混频单元、开关滤波单元和射频输入功合及耦合链路依次连接，射频输入功合及耦合链路、分别连接发射链路和校准链路。

优选的，所述的混频单元用于将输入的射频信号变频至X波段，混频器为HMC553；本振输入功率0dBm±3dBm，经一级放大后作为本振信号输入给混频器HMC553，混频器本振输入端功率为15-17dbm；中频输入电路端口放置衰减器；混频器产生的杂散由开关滤波单元抑制。

优选的，所述的开关滤波单元包括开关、滤波和放大电路，用于抑制杂散和信号增益。

本实用新型的优点：结构设计合理，可实现射频信号多通道上变频、放大、滤波、耦合、检波、调制，有效提高了处理效率，改善了使用效果。

附图说明

图1是本实用新型多通道X波段上变频模块的结构框图。

图2是图1中混频单元的结构原理图。

图3是图1中开关滤波单元的结构原理图。

图4是图1中射频输入功合及耦合链路的结构原理图。

图5是图1中发射链路的结构原理图。

图6是图1中校准链路的结构原理图。

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，多通道X波段上变频模块，其结构包括混频单元、开关滤波单元、射频输入功合及耦合链路、发射链路和校准链路；混频单元、开关滤波单元和射频输入功合及耦合链路依次连接，射频输入功合及耦合链路、分别连接发射链路和校准链路。

如图2所示，所述的混频单元用于将输入的射频信号变频至X波段，混频器为HMC553；

本振输入功率0dBm±3dBm，经一级放大后作为本振信号输入给混频器HMC553，混频器本振输入端功率为15-17dbm；中频输入电路端口放置衰减器(可改善混频器中频输入端的驻波)；混频器产生的杂散由开关滤波单元抑制。

如图3所示，所述的开关滤波单元包括开关、滤波和放大电路，用于抑制杂散和信号增益。

根据以上结构，本多通道X波段上变频模块通过输入端口接收中频信号与射频信号，通过开关选通后，耦合进入发射链路和校准链路，发射链路和校准链路都有自检功能，具有独立调制功能。

指标分析：

1)杂散指标分析

混频单元中混频器产生的杂散频率为：±mfLO±nfIF，m＝0、1、2、3…，n＝0、1、2、3…。结合混频器本身的杂散指标，中频一个两种，分别为IF1和IF2，IF1中心频率为1792MHz，中频带宽最大为420MHz；IF2 中心频率为1536MHz，中频带宽最大为1GHz；

当射频信号中心频率为8.5GHz时，对于IF1，本振信号为10292MHz，经计算，最近的杂散点为本振泄露、为10292MHz，滤波器型号为 SIMF8R4/1R2-8D2；一级滤波器抑制大于40db，故采用两级滤波器，中间使用一个放大器进行隔离，对本振抑制＞80db；

当射频信号中心频率为8GHz时，对于IF1，本振信号最近为9792MHz，经计算，最近的杂散点为本振泄露、为9792MHz，混频器对本振抑制＞5db，单个滤波器抑制＞38db，两级滤波器抑制＞81dbc；

当中频信号为IF2时，本振频率为10036MHz，经计算，杂散为 1*L0-2*IF，杂散落在微波通带内，不能通过滤波器抑制，只能通过混频器本身进行抑制，通过混频器交互调分量可知，1*L0-2*IF的抑制为 72dbc，本振频率为10036MHz，滤波器抑制＞40db，通过两级滤波器抑制＞80dbc，输出射频信号为8-9GHz；

当射频信号中心频率为9.5GHz时，对于IF1，本振信号为11292MHz，经计算，最近的杂散点为本振泄露、为11292MHz，滤波器型号为 SIMS9R6/1R2-8D3(通带带宽9-10.2GHz、插损≤2.4db、抑制≥ 40db@8.2&10.95GHz、抑制≥37db@10.8GHz，一级滤波器对本振抑制为40db，故采用两级滤波器，中间使用一个放大器进行隔离，对本振抑制＞80db；

当射频信号中心频率为9GHz时，对于IF1，本振信号为10792MHz，经计算，最近的杂散点为本振泄露、为10792MHz，混频器对本振抑制＞ 10db，单个滤波器抑制＞37db，两级滤波器抑制＞84dbc；

当射频信号中心频率为9.5GHz时，对于IF2，本振信号为11036MHz，经计算，杂散为1*L0-2*IF，杂散落在微波通带内，不能通过滤波器抑制，只能通过混频器本身进行抑制，通过混频器交互调分量可知，1*L0-2*IF 的抑制为72dbc；本振频率为11036MHz，滤波器抑制＞40db，通过两级滤波器抑制＞80dbc；输出射频信号为9-10GHz；

当射频信号中心频率为10.5GHz时，对于IF1，本振信号为8708MHz，经计算，杂散为2*L0-4*IF、2*L0-3*IF，落在微波通带内，不能通过滤波器抑制，只能通过混频器本身进行抑制，通过混频器交互调分量可知， 2*L0-4*IF、2*L0-3*IF的抑制大于96dbc；带外最近的杂散点为本振泄露、为8708MHz，滤波器型号为SIMF10R5/1R8-10D2(通带带宽 9.7-11.2GHz、插损≤2.2db、抑制≥40db@9.1&12.1GHz、抑制≥ 37db@9.2GHz)；一级滤波器对本振抑制为40db，故采用两级滤波器，中间使用一个放大器进行隔离，对本振抑制＞80db；

当射频信号中心频率为11GHz时，对于IF1，本振信号为9208MHz，经计算，带外最近的杂散点为本振泄露、为9208MHz，一级滤波器抑制为 37db，两级滤波器加混频器抑制＞84db；

当射频信号中心频率为10.5GHz时，对于IF2，本振信号为8964MHz，经计算，杂散为1*L0+2*IF，杂散落在微波通带内，不能通过滤波器抑制，只能通过混频器本身进行抑制，通过混频器交互调分量可知，1*L0+2*IF 的抑制为72dbc；本振频率为11036MHz，滤波器抑制＞40db，通过两级滤波器抑制＞80dbc；输出射频信号为10-11GHz；

当射频信号中心频率为11.5GHz时，对于IF1，本振信号为9708MHz，经计算，杂散为2*L0-4*IF落在微波通带内，不能通过滤波器抑制，只能通过混频器本身进行抑制，通过混频器交互调分量可知，2*L0-4*IF的抑制大于100dbc；带外最近的杂散点为本振泄露，为9708MHzz，使用滤波器型号为SIMF11R4/1R2-3(通带带宽10.975-12.025GHz、插损≤3.5db、抑制≥40db@9.9&12.9GHz、抑制≥35db@10.3GHz)；一级滤波器对本振抑制为40db，故采用两级滤波器，中间使用一个放大器进行隔离，对本振抑制＞80db；

当射频信号中心频率为12GHz时，对于IF1，本振信号为10208MHz，经计算，一级滤波器对本振抑制为＞35db，故采用两级滤波器，中间使用一个放大器进行隔离，对本振抑制＞70db；

当射频信号中心频率为11.5GHz时，对于IF2，本振信号为9964MHz，经计算，杂散为1*L0+2*IF，杂散落在微波通带内，不能通过滤波器抑制，只能通过混频器本身进行抑制，通过混频器交互调分量可知，1*L0+2*IF 的抑制为72dbc；本振频率为9964MHz，滤波器抑制＞35db，通过两级滤波器抑制＞70dbc；输出射频信号为11-12GHz；

整个X波段通道变频链路的中频频率为IF1时杂散抑制保证到＜ -70dBc@带内，杂散＜-80dbc@带外。

2)功率指标分析

发射链路末级放大器为NC10153，P-1为21dbm，发射链路功率可达到最大16±2dbm，通过预留的衰减器进行调节输出功率；校准链路末级放大器使用NC10153，P-1为21dbm，功率可达最大16±2dbm，放大器工作在弱饱和状态，高低温条件下功率变化小，可满足全温度要求。

3)谐波指标分析

发射端口1末级放大器有滤波器MEMS、型号SIMF10/4-9D2，对放大器二次谐波(16-24GHz)抑制＞40db，使用一个低通滤波器型号BWLF-12G (考虑MEMS滤波器寄生通带问题)，对24-40GHz抑制＞40db可以满足谐波＞60dbc的要求；

校准端口使用两个低通滤波器型号为BWLF-12G，抑制＞20db@16GHz 可以满足谐波＞35dbc的要求。

4)调制指标分析

控制各链路上的开关，达到50db调制深度，通过控制链路上放大器的电源打开关断可达40db调制深度，综上，调制深度可满足＞70db要求，开关切换速度＜50ns，放大器开关电速度通过MOS管与MOS管驱动器可＜80ns，综上调制速度30-100ns。

5)端口隔离指标分析

由调制深度分析可知，端口隔离度＞90db，可满足泄露功率要求。

6)相位噪声恶化指标分析

电路保证有源器件(如放大器)不处于深度饱和，链路相位恶化指标可以达到要求：X波段≤2dB。电路中预留衰减器，调节增益、避免放大器处于深度饱和状态。

7)输入端口隔离度指标分析

输入端口使用中电13所吸收式开关NC1601C-118A、隔离度为55dbc，可满足隔离度＞50db。

8)校准输出端口隔离度指标分析

任意两路之间都采用两级PIN开关，分别是MACOM公司的MA4AGSW2 与MA4AGSW1，MA4AGSW2与MA4AGSW1的隔离度分别为45db与40db，综上校准端口隔离度＞45db，可以满足技术要求。

校准端口使用PIN开关、开关速度＜80ns，可满足开关转换时间＜ 150ns的要求。

8)开关滤波器指标分析

开关滤波部分使用PIN开关与MEMS滤波器，每个滤波器的带宽≥ 1GHz，开关速度＜80ns，可以满足切换时间＜500ns的要求。

9)BIT自检指标分析

功率自检使用中电13所得脉冲检波芯片NC3003L，通过调节主通道耦合功率，通过使用合适大小的温补衰减器，可满足技术要求。

10)衰减控制指标分析

使用数控衰减器中电13所NC1325C-118PD、衰减步进为5db、最大衰减量为35db、衰减响应时间＜20ns，可以满足技术要求。

11)输入输出VSWR指标分析

输入输出端口的驻波指标主要由端口处的芯片的驻波指标决定，端口处的芯片驻波指标均满足小于1.8:1。

13)功耗指标分析

使用的器件功耗：+5V/650mA～700mA，-5V/80mA。功耗满足指标要求：+5V/1.1A、-5V/0.3A。

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 (3)

1.多通道X波段上变频模块，其特征包括混频单元、开关滤波单元、射频输入功合及耦合链路、发射链路和校准链路；混频单元、开关滤波单元、射频输入功合及耦合链路、发射链路和校准链路依次连接，通过开关滤波器单元中的开关切换四个上变频通道，从而实现多通道X波段信号上变频。

2.如权利要求1所述的多通道X波段上变频模块，其特征是所述的混频单元用于将输入的射频信号变频至X波段，混频器为HMC553；本振输入功率0dBm±3dBm，经一级放大后作为本振信号输入给混频器HMC553，混频器本振输入端功率为15-17dbm；中频输入电路端口放置衰减器；混频器产生的杂散由开关滤波单元抑制。

3.如权利要求1所述的多通道X波段上变频模块，其特征是所述的开关滤波单元包括开关、滤波和放大电路，用于抑制杂散和信号增益。

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