CN211457127U - 一种Ka波段超宽带、大动态接收信道装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，属于通信技术领域，包括接收模块、频率合成模块、控制模块和电源模块；接收模块通过通道切换和两次变频完成对超宽带、大动态Ka波段信号的接收；所述频率合成模块与接收模块连接，发送两路本振信号，所述控制模块与频率合成模块、控制模块分别连接，所述电源模块与接收模块、频率合成模块、控制模块分别连接供电。本方案采用“双通道分立”设计，低噪放通道和直通通道分立，放大通道和直通通道分立，实现对大动态信号的接收功能，采用可调本振设计，可调本振激励由锁相环产生，再经倍频生成变频过程中所需要的高频本振信号，由于本振激励信号可调，完成对超宽带信号的接收和处理。

Description

一种Ka波段超宽带、大动态接收信道装置

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，涉及一种Ka波段超宽带、大动态接收信道装置。

背景技术

未来电子通信领域定是向着高频化、小型化、集成化和轻量化方向发展，而Ka波段系统由于具有灵敏度高、分辨率强和抗干扰性能优等特点，加之Ka波段更易于实现产品的小型化和轻量化，因此Ka波段产品受到当前电子通信领域的青睐。但是目前市面上常见的Ka波段接收产品多为点频信号或者窄带信号产品、且接收动态有限，不符合集成化和通用化的需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种Ka波段超宽带、大动态接收信道装置。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，包括接收模块、频率合成模块、控制模块和电源模块；所述频率合成模块与接收模块连接，所述控制模块与频率合成模块、控制模块分别连接，所述电源模块与接收模块、频率合成模块、控制模块分别连接供电。

进一步，接收模块通过通道切换和两次变频完成对超宽带、大动态Ka波段信号的接收。

进一步，所述接收模块包括依次连接的波导转同轴、第一限幅器和第一切换开关，所述切换开关后分为LNA通道和直通通道，再汇总至第二切换开关，连接预选滤波器，再通过第三切换开关分为放大通道和直通通道，再汇总至第四切换开关，连接第一级混频器进行第一次混频，再连接第二功率放大器、第二滤波器、第二级混频器进行第二次混频，再连接第三滤波器和第三功率放大器输出。

进一步，所述LNA通道包括依次连接的第一低噪声放大器，第一匹配网络和第二低噪声放大器。

进一步，所述放大通道包括依次连接的限幅器和第一功率放大器。

进一步，所述频率合成模块包括依次连接的恒温晶体振荡器OCXO、第一功分器、第二匹配网络、使能放大器、第四滤波器、第三匹配网络，作为OCXO内部检测输出；

在所述第一功分器后还连接有第二功分器，分为两路，第一路连接第四匹配网络、第一锁相环、第五滤波器、第五匹配网络、第四功率放大器、第六匹配网络、第五功率放大器、第六滤波器，并连接至接收模块的第一级混频器；第二路连接第七匹配网络、第二锁相环、第七滤波器、第七匹配网络、第六功率放大器、第八匹配网络、第七功率放大器、第八滤波器，并连接至接收模块的第二级混频器。

进一步，所述第一锁相环产生5.5GHz～6.5GHz的可调本振，所述第二锁相环产生9GHz的固定本振。

进一步，所述电源模块包括DC-DC转换器，以及相连接的低压差线性稳压器LDO。

进一步，所述控制模块采用FPGA设计。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用“双通道分立”设计，低噪放通道和直通通道分立，放大通道和直通通道分立。小信号接收时，切换开关导通低噪放通道和放大通道；大信号接收时，切换开关导通直通通道，进而实现对大动态信号的接收功能。同时，本实用新型采用可调本振设计，可调本振激励由锁相环产生，再经倍频生成变频过程中所需要的高频本振信号，由于本振激励信号可调，因此可以完成对超宽带信号的接收和处理。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型所述接收信道装置组成框图；

图2为本实用新型所述接收信道装置电路框图；

图3为接收模块电路框图；

图4为频率合成模块电路框图；

图5为电源模块电路框图。

附图标记：接收模块1、频率合成模块2、控制模块3、电源模块4。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图5，为一种Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，包括接收模块1、频率合成模块2、控制模块3和电源模块4；接收模块1通过通道切换和两次变频完成对超宽带、大动态Ka波段信号的接收；频率合成模块2产生变频所需要的本振信号，并具备OCXO输出检测功能；控制模块3主要由FPGA构成，为整个信道装置提供控制信号和锁相环SPI配置；电源模块4主要由DC-DC和LDO组成，主要完成电压的转化和供电功能。

本实用新型的主要功能是完成对超宽带、大动态Ka波段信号的低噪声接收，并变频至L波段输出。图1为Ka波段超宽带、大动态接收信道装置组成框图，图2为Ka波段超宽带、大动态接收信道装置电路框图，图3为接收模块1电路框图，图4为频率合成模块2电路框图，图5为电源模块4电路框图。

如图2所示，频率为30GHz～34GHz的Ka波段信号经过波导转同轴输入到信道接收装置，经过限幅和切换开关后分为LNA通道和直通通道，LNA通道完成对小信号的接收和放大，直通通道完成对大信号的接收；其中LNA通道具有低噪放使能功能，当输入信号切换到直通通道时，低噪放关断；当输入信号切换到LNA通道时，低噪放打开。且低噪放的使能控制与切换开关的切换控制是联动关系。之后射频信号再经预选滤波器、切换开关分为放大通道和直通通道，放大通道完成对小信号的增益放大和接收，同时在放大通道前级增加限幅器，避免由于信号能量过载而造成后端电路的烧坏，直通通道完成对大信号的接收；其中放大通道具有放大器使能功能，当输入信号切换到直通通道时，放大器关断；当输入信号切换到放大通道时，放大器打开。且放大器的使能控制与切换开关的切换控制是联动关系。之后射频信号再经切换开关和第一级混频器，Ka波段信号与频率合成模块产生的可变本振进行第一次混频，将30GHz～34GHz的Ka波段超宽带信号变频至第一固定中频8GHz；然后再经放大、滤波和混频器进行第二次混频，将8GHz的中频信号与频率合成模块产生的固定高本振9GHz进行混频，得到1GHz的中频信号；之后1GHz的中频信号再经滤波、放大和输出。

频率合成模块2主要由OCXO、功分器、锁相环和放大器等器件构成，首先OCXO提供100MHz的时钟参考信号，经过功分后分为两路，其中一路经匹配网络、使能放大器、滤波器后作为OCXO内部检测进行输出，该使能放大器的通、断可控，当不需要进行输出检测时，关断放大器；当需要进行输出检测时，打开放大器；另一路再经功分器后分为两路，作为参考信号分别送于第一锁相环和第二锁相环，第一锁相环产生5.5GHz～6.5GHz的可调本振，经滤波、匹配网络、多级放大后、再经四倍频、滤波和放大产生22GHz～26GHz的本振信号送于第一级混频器；第二锁相环产生9GHz的固定本振，经滤波、匹配网络、多级放大和滤波后送于第二级混频器，完成变频功能。电源模块主要由DC-DC和LDO组成，DC-DC完成第一级直流电压的转化，LDO完成第二级直流电压的转化，进而实现高隔离、低噪声、低纹波的电压输出。控制模块采用FPGA设计，完成对整个信道接收装置的控制和配置。

本实用新型采用“双通道分立”设计，低噪放通道和直通通道分立，放大通道和直通通道分立。小信号接收时，切换开关导通低噪放通道和放大通道；大信号接收时，切换开关导通直通通道，进而实现对大动态信号的接收功能。同时，本实用新型采用可调本振设计，可调本振激励由锁相环产生，再经倍频生成变频过程中所需要的高频本振信号，由于本振激励信号可调，因此可以完成对超宽带信号的接收和处理。

本接收信道装置的部分指标如下：

(1)射频频率：30GHz～34GHz；

(2)本振1频率：5.5GHz～6.5GHz；

(3)本振2频率：9GHz；

(4)中频频率：1GHz；

(5)射频输入功率范围：-80dBm～+10dBm；

(6)本振1功率：14dBm～17dBm；

(7)本振2功率：14dBm～17dBm；

(8)通道增益：＞50dB(低噪放通道和放大通道全部打开)；

(9)噪声系数：≤4.5dB；

(10)检测通道输出频率：100MHz；

(11)检测通道输出功率：＞10dBm；

(12)输入输出电压驻波比：≤1.8。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：包括接收模块、频率合成模块、控制模块和电源模块；所述频率合成模块与接收模块连接，发送两路本振信号，所述控制模块与频率合成模块、控制模块分别连接，所述电源模块与接收模块、频率合成模块、控制模块分别连接供电。

2.根据权利要求1所述的Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：接收模块通过通道切换和两次变频完成对超宽带、大动态Ka波段信号的接收。

3.根据权利要求1所述的Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：所述接收模块包括依次连接的波导转同轴、第一限幅器和第一切换开关，所述切换开关后分为LNA通道和直通通道，再汇总至第二切换开关，连接预选滤波器，再通过第三切换开关分为放大通道和直通通道，再汇总至第四切换开关，连接第一级混频器进行第一次混频，再连接第二功率放大器、第二滤波器、第二级混频器进行第二次混频，再连接第三滤波器和第三功率放大器输出。

4.根据权利要求3所述的Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：所述LNA通道包括依次连接的第一低噪声放大器，第一匹配网络和第二低噪声放大器。

5.根据权利要求3所述的Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：所述放大通道包括依次连接的限幅器和第一功率放大器。

6.根据权利要求1所述的Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：所述频率合成模块包括依次连接的恒温晶体振荡器OCXO、第一功分器、第二匹配网络、使能放大器、第四滤波器、第三匹配网络，作为OCXO内部检测输出；

在所述第一功分器后还连接有第二功分器，分为两路，第一路连接第四匹配网络、第一锁相环、第五滤波器、第五匹配网络、第四功率放大器、第六匹配网络、第五功率放大器、第六滤波器，并连接至接收模块的第一级混频器；第二路连接第七匹配网络、第二锁相环、第七滤波器、第七匹配网络、第六功率放大器、第八匹配网络、第七功率放大器、第八滤波器，并连接至接收模块的第二级混频器。

7.根据权利要求6所述的Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：所述第一锁相环产生5.5GHz～6.5GHz的可调本振，所述第二锁相环产生9GHz的固定本振。

8.根据权利要求1所述的Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：所述电源模块包括DC-DC转换器，以及相连接的低压差线性稳压器LDO。

9.根据权利要求1所述的Ka波段超宽带、大动态接收信道装置，其特征在于：所述控制模块采用FPGA设计。

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