CN214750803U - 一种小型化宽带收发信道 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化宽带收发信道，包括：收发单元：由接收天线与发射天线组成接收并发送指定信号；收发信道：由接收信道和发射信道组成，接收信道接收并处理收发单元发送的信号，将处理后的信号发送给射频SOC芯片；发射信道接收经射频SOC芯片处理之后的信号并对其进行二次处理，将二次处理后的信号发送至收发单元；射频SOC芯片：连接收发信道，对接收的信号进行处理并将其发送至对应发射信道；本振模块：包括第一锁相电路和第二锁相电路，为第二接收信道和第二发射信道提供本振信号。本实用新型提出一种小型化宽带收发信道，采用自制电调谐滤波器实现收发信道的小体积集成化，提高接收信道的抗干扰能力与发射信道的宽带噪声抑制能力。

Description

一种小型化宽带收发信道

技术领域

本实用新型涉及宽带设计领域，尤其涉及一种小型化宽带收发信道。

背景技术

在申请号为CN201410844502.2 的发明专利申请文件中提到了一种多功能宽带收发信道，其中记载了：舰载雷达的多用途以及多种工作模式决定了信道的多模式。在探测跟踪模式下，整部雷达被配置成一部全相参体制的海面舰船目标探测雷达。在当前的系统设计中，目标探测分系统采用全程数字脉冲压缩体制。来自高频和差器的和差两路信号，在和波束信道和差波束信道中需要完成频率搬移、放大、滤波和距离均衡等模拟处理。

宽带收发信道是无线电通信电台中不可缺少的部件，其性能的好坏直接影响到通信电台的建立和传输数据的稳定性。传统的信道设计往往采用多次变频技术实现，体积做的比较大，不能便携使用。随着电子技术的发展，电子对抗中的复杂环境条件下，为了提高通信质量，小型化宽带收发信道设计是通信传输电台优势。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种小型化宽带收发信道，用以解决现有技术中宽带接收信道抗干扰能力和抗阻塞能力弱，同时发射信道的宽带噪声抑制能力弱的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种小型化宽带收发信道，包括：

收发单元：由接收天线与发射天线组成，接收天线接收信号并根据信号波段将其发送给指定收发信道，发射天线接收经收发信道处理后的信号并将其发送出去；

收发信道：由接收信道和发射信道组成，所述接收信道包括第一接收信道、第二接收信道，所述发射信道包括第一发射信道、第二发射信道；所述接收信道接收并处理收发单元发送的信号，将处理后的信号发送给射频SOC芯片；所述发射信道接收经射频SOC芯片处理之后的信号并对其进行二次处理，将二次处理后的信号发送至收发单元；

射频SOC芯片：连接收发信道，对接收信道发送的信号进行处理，并将处理后的信号发送至对应发射信道；

本振模块：包括第一锁相电路和第二锁相电路，所述本振模块第一输出端连接第二接收信道输入端，其第二输出端连接第二发射信道输入端，为第二接收信道和第二发射信道提供本振信号。

优选的，所述第一接收信道包括短波段接收信道和超短波段接收信道，由第一限幅放大器、第一选频滤波器、接收开关和第一数字衰减器组成；所述第一限幅放大器输入端连接接收天线，所述第一选频滤波器输入端连接第一限幅放大器输出端，所述接收开关输入端连接第一选频滤波器输出端，所述第一数字衰减器输入端连接接收开关输出端，所述第一接收信道用于接收并处理收发单元发送的短波、超短波段信号，将处理后的短波、超短波段信号发送给射频SOC芯片。

优选的，所述第一发射信道包括短波段发射信道和超短波段发射信道，由第一放大器、发射开关和第二选频滤波器组成；所述发射开关输入端连接第一放大器输出端，所述第二选频滤波器输入端连接发射开关输出端；所述第一发射信道用于接收经射频SOC芯片处理之后的短波、超短波段信号并对其进行二次处理，将二次处理后的短波、超短波段信号发送给收发单元。

优选的，所述第二接收信道为KU波段接收信道，由第二限幅放大器、预选滤波器、第二数字衰减器、第一混频器和第一中频滤波器组成；所述预选滤波器输入端连接第二限幅放大输出端，所述第二数字衰减器输入端连接预选滤波器输出端，所述第一混频器输入端连接第二数字衰减器输出端，所述第一中频滤波器输入端连接第一混频器输出端；所述第二接收信道接收并处理收发单元发送的KU波段信号，将处理后的KU波段信号发送给射频SOC芯片。

优选的，所述第二发射信道为KU波段发射信道，由第二中频滤波器、第二混频器、带通滤波器、第二放大器和第三选频滤波器组成；所述第二混频器输入端连接第二中频滤波器输出端，所述带通滤波器输入端连接第二混频器输出端，所述第二放大器输入端连接带通滤波器输出端，所述第三选频滤波器输入端连接第二放大器输出端；所述第二发射信道接收经射频SOC芯片处理之后的KU波段信号并对其进行二次处理，将二次处理后的KU波段信号发送给收发单元。

优选的，所述第一选频滤波器和第二选频滤波器采用自制电调谐滤波器。

优选的，所述本振模块还包括100MHz晶振、100MHz功分器、第一低通滤波器、第二低通滤波器第一一级开关、第二一级开关、二级开关、本振放大器及第三低通滤波器，所述100MHz晶振输出端连接100MHz功分器输入端，所述100MHz功分器第一输出端连接第一锁相电路输入端，所述100MHz功分器第二输出端连接第二锁相电路输入端，所述第一锁相电路输出端连接第一低通滤波器输入端，所述第二锁相电路输出端连接第二低通滤波器输入端，所述第一低通滤波器输出端连接第一一级开关输入端，所述第二低通滤波器输出端连接第二一级开关输入端，所述第一一级开关输出端连接二级开关第一输入端，所述第二一级开关输出端连接二级开关第二输入端，所述二级开关输出端连接本振放大器输入端，所述本振放大器输出端连接第三低通滤波器输入端，所述第三低通滤波器第一输出端连接第一混频器，所述第三低通滤波器第二输出端连接第二混频器。

优选的，所述第一一级开关、第二一级开关及二级开关采用砷化镓MMIC开关，其切换速度为ns级。

本实用新型的有益效果为：采用自制电调谐滤波器实现收发信道的小体积集成化，通过自制电调滤波器通过降低适当的损耗实现滤波器的超高带外抑制和窄带选频网络，从而提高接收信道的抗干扰能力和抗阻塞能力；还可以提高发射信道部分的宽带噪声抑制能力；同时利用宽带高速本振一次变频实现KU波段的通信。通过调整信道模块的衰减器大小，保证接收动态范围；同时本实用新型应用高介电常数、低损耗的材料作为基板，电路经过软件的仿真设计，实现了较小的插入损耗和较大的带外抑制；此外由于电路中各部件均采用超小型表贴封装，外围电路较少，节省了 PCB版面空间，有利于整体小型化设计；模块间的连接使用射频同轴SMP连接器，使得结构紧凑，装配更为简单。

附图说明

图1为宽带收发信道模块组成框图；

图2为宽带收发信道原理框图；

图3为宽带收发本振原理框图；

图4为收发信道的电协调滤波器原理框图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，在本实施例中，一种小型化宽带收发信道，包括：

收发单元：由接收天线与发射天线组成，接收天线接收信号并根据信号波段将其发送给指定收发信道，发射天线接收经收发信道处理后的信号并将其发送出去；

收发信道：由接收信道和发射信道组成，所述接收信道包括第一接收信道、第二接收信道，所述发射信道包括第一发射信道、第二发射信道；所述接收信道接收并处理收发单元发送的信号，将处理后的信号发送给射频SOC芯片；所述发射信道接收经射频SOC芯片处理之后的信号并对其进行二次处理，将二次处理后的信号发送至收发单元；

射频SOC芯片：连接收发信道，对接收信道发送的信号进行处理，并将处理后的信号发送至对应发射信道；

本振模块：包括第一锁相电路和第二锁相电路，所述本振模块第一输出端连接第二接收信道输入端，其第二输出端连接第二发射信道输入端，为第二接收信道和第二发射信道提供本振信号。

需要补充的是，如图2所示，接收单元采用超外差式结构，射频信号经过预选滤波后一次变频变换为中频信号，经过滤波、放大后输出至射频SOC芯片进行处理。

发射单元采用射频SOC芯片输出中频信号通过中频滤波之后，一次变频变换为射频信号输出滤波后送至功放放大输出。

这样的信道设计在保证原指标不变的情况下，减少了一次变频带来的滤波器、混频器和本振的体积，同时增强了设备的可靠性。

信道单元主要完成对射频信号的接收处理和把中频信号变换成射频信号转换。

为实现上述目的，采取的技术方案为：在接收输入端采用高IP3输出、噪声系数为1.0的低噪声放大器放大输出，选择最大化的降低信道噪声系数，从而提高信道的接收灵敏度。

如图3所示，信道的选频滤波器在短波、超短波和微波频段采用自制电调谐滤波器实现选频滤波网络输出，通过自制电调滤波器通过降低适当的损耗实现滤波器的超高带外抑制和窄带选频网络，从而提高接收信道的抗干扰能力和抗阻塞能力；还可以提高发射信道部分的宽带噪声抑制能力；采用这种自制的电调滤波器实现选频网络相比较于采用LC带通滤波器实现的方式，大大的减小了滤波器的成本和体积。因为电调谐滤波器的频段范围最宽可以实现5倍频率。

收发信道的微波以上频率采用一次变频的方式实现，为提高信道的收发转换时间和高速跳频性能通信能力，本振采用本振信号频率合成方案采用小数分频方案，其优点是：频率分辨率较高，转换速度较快，电路体积小。同时，一本振频率合成结合乒乓工作方式可满足高速跳频的需求。本方案选用集成VCO的宽带频率合成器芯片，节约了体积，降低了功耗，并可在快速锁定的同时获得良好的相位噪声。

具体的，所述第一接收信道包括短波段接收信道和超短波段接收信道，由第一限幅放大器、第一选频滤波器、接收开关和第一数字衰减器组成；所述第一限幅放大器输入端连接接收天线，所述第一选频滤波器输入端连接第一限幅放大器输出端，所述接收开关输入端连接第一选频滤波器输出端，所述第一数字衰减器输入端连接接收开关输出端，所述第一接收信道用于接收并处理收发单元发送的短波、超短波段信号，将处理后的短波、超短波段信号发送给射频SOC芯片。

具体的，所述第一发射信道包括短波段发射信道和超短波段发射信道，由第一放大器、发射开关和第二选频滤波器组成；所述发射开关输入端连接第一放大器输出端，所述第二选频滤波器输入端连接发射开关输出端；所述第一发射信道用于接收经射频SOC芯片处理之后的短波、超短波段信号并对其进行二次处理，将二次处理后的短波、超短波段信号发送给收发单元。

具体的，所述第二接收信道为KU波段接收信道，由第二限幅放大器、预选滤波器、第二数字衰减器、第一混频器和第一中频滤波器组成；所述预选滤波器输入端连接第二限幅放大输出端，所述第二数字衰减器输入端连接预选滤波器输出端，所述第一混频器输入端连接第二数字衰减器输出端，所述第一中频滤波器输入端连接第一混频器输出端；所述第二接收信道接收并处理收发单元发送的KU波段信号，将处理后的KU波段信号发送给射频SOC芯片。

具体的，所述第二发射信道为KU波段发射信道，由第二中频滤波器、第二混频器、带通滤波器、第二放大器和第三选频滤波器组成；所述第二混频器输入端连接第二中频滤波器输出端，所述带通滤波器输入端连接第二混频器输出端，所述第二放大器输入端连接带通滤波器输出端，所述第三选频滤波器输入端连接第二放大器输出端；所述第二发射信道接收经射频SOC芯片处理之后的KU波段信号并对其进行二次处理，将二次处理后的KU波段信号发送给收发单元。

具体的，如图4所示，所述第一选频滤波器和第二选频滤波器采用自制电调谐滤波器，采用自制电调谐滤波器实现收发信道的小体积集成化，通过自制电调滤波器通过降低适当的损耗实现滤波器的超高带外抑制和窄带选频网络，从而提高接收信道的抗干扰能力和抗阻塞能力；还可以提高发射信道部分的宽带噪声抑制能力；同时利用宽带高速本振一次变频实现KU波段的通信。通过调整信道模块的衰减器大小，保证接收动态范围；同时本实用新型应用高介电常数、低损耗的材料作为基板，电路经过软件的仿真设计，实现了较小的插入损耗和较大的带外抑制；此外由于电路中各部件均采用超小型表贴封装，外围电路较少，节省了 PCB版面空间，有利于整体小型化设计；模块间的连接使用射频同轴SMP连接器，使得结构紧凑，装配更为简单。

具体的，所述本振模块还包括100MHz晶振、100MHz功分器、第一低通滤波器、第二低通滤波器第一一级开关、第二一级开关、二级开关、本振放大器及第三低通滤波器，所述100MHz晶振输出端连接100MHz功分器输入端，所述100MHz功分器第一输出端连接第一锁相电路输入端，所述100MHz功分器第二输出端连接第二锁相电路输入端，所述第一锁相电路输出端连接第一低通滤波器输入端，所述第二锁相电路输出端连接第二低通滤波器输入端，所述第一低通滤波器输出端连接第一一级开关输入端，所述第二低通滤波器输出端连接第二一级开关输入端，所述第一一级开关输出端连接二级开关第一输入端，所述第二一级开关输出端连接二级开关第二输入端，所述二级开关输出端连接本振放大器输入端，所述本振放大器输出端连接第三低通滤波器输入端，所述第三低通滤波器第一输出端连接第一混频器，所述第三低通滤波器第二输出端连接第二混频器；

需要补充的是，振信号由两个锁相电路（PLL+VCO）电路产生，设备工作在跳频模式，其中一个锁相电路工作，在跳频驻留时（数据接收），工控电路对另一个锁相电路置入参数，让其锁定在下一跳的工作频点。跳频驻留结束后，切换合成开关即可切换至下一工作频点。合成开关采用砷化镓MMIC开关，切换速度为ns级。

100MHz晶振通过功分器功分2路输出给锁相环PLL+VCO提供参考时钟，PLL+VCO锁相输出信号进入滤波器滤波输出，滤波输出信号通过一级开关切换并进入下一级开关选通输出，对开关输出的信号进行滤波放大处理后，作为收发信道的本振信号。在滤波器后加入隔离开关是为了保证两个本振直接的隔离度，每个开关的隔离度在55dB以上，在本振端的本振之间的隔离度应能在100dB以上；为保证混频器本振端的输入功率能达到17dBm,对放大器的输出能力要满足P1dB能到20dBm，15dB增益的放大器。

具体的，所述第一一级开关、第二一级开关及二级开关采用砷化镓MMIC开关，其切换速度为ns级。

Claims (10)

1.一种小型化宽带收发信道，其特征在于，包括：

收发单元：由接收天线与发射天线组成，接收天线接收信号并根据信号波段将其发送给指定收发信道，发射天线接收经收发信道处理后的信号并将其发送出去；

收发信道：由接收信道和发射信道组成，所述接收信道包括第一接收信道、第二接收信道，所述发射信道包括第一发射信道、第二发射信道；所述接收信道接收并处理收发单元发送的信号，将处理后的信号发送给射频SOC芯片；所述发射信道接收经射频SOC芯片处理之后的信号并对其进行二次处理，将二次处理后的信号发送至收发单元；

射频SOC芯片：连接收发信道，对接收信道发送的信号进行处理，并将处理后的信号发送至对应发射信道；

本振模块：包括第一锁相电路和第二锁相电路，所述本振模块第一输出端连接第二接收信道输入端，其第二输出端连接第二发射信道输入端，为第二接收信道和第二发射信道提供本振信号。

2.如权利要求1所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述第一接收信道包括短波段接收信道和超短波段接收信道，由第一限幅放大器、第一选频滤波器、接收开关和第一数字衰减器组成；所述第一限幅放大器输入端连接接收天线，所述第一选频滤波器输入端连接第一限幅放大器输出端，所述接收开关输入端连接第一选频滤波器输出端，所述第一数字衰减器输入端连接接收开关输出端，所述第一接收信道用于接收并处理收发单元发送的短波、超短波段信号，将处理后的短波、超短波段信号发送给射频SOC芯片。

3.如权利要求1所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述第一发射信道包括短波段发射信道和超短波段发射信道，由第一放大器、发射开关和第二选频滤波器组成；所述发射开关输入端连接第一放大器输出端，所述第二选频滤波器输入端连接发射开关输出端；所述第一发射信道用于接收经射频SOC芯片处理之后的短波、超短波段信号并对其进行二次处理，将二次处理后的短波、超短波段信号发送给收发单元。

4.如权利要求1所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述第二接收信道为KU波段接收信道，由第二限幅放大器、预选滤波器、第二数字衰减器、第一混频器和第一中频滤波器组成；所述预选滤波器输入端连接第二限幅放大输出端，所述第二数字衰减器输入端连接预选滤波器输出端，所述第一混频器输入端连接第二数字衰减器输出端，所述第一中频滤波器输入端连接第一混频器输出端；所述第二接收信道接收并处理收发单元发送的KU波段信号，将处理后的KU波段信号发送给射频SOC芯片。

5.如权利要求1所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述第二发射信道为KU波段发射信道，由第二中频滤波器、第二混频器、带通滤波器、第二放大器和第三选频滤波器组成；所述第二混频器输入端连接第二中频滤波器输出端，所述带通滤波器输入端连接第二混频器输出端，所述第二放大器输入端连接带通滤波器输出端，所述第三选频滤波器输入端连接第二放大器输出端；所述第二发射信道接收经射频SOC芯片处理之后的KU波段信号并对其进行二次处理，将二次处理后的KU波段信号发送给收发单元。

6.如权利要求2所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述第一选频滤波器采用自制电调谐滤波器。

7.如权利要求3所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述第二选频滤波器采用自制电调谐滤波器。

8.如权利要求1所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述本振模块还包括100MHz晶振、100MHz功分器、第一低通滤波器、第二低通滤波器第一一级开关、第二一级开关、二级开关、本振放大器及第三低通滤波器，所述100MHz晶振输出端连接100MHz功分器输入端，所述100MHz功分器第一输出端连接第一锁相电路输入端，所述100MHz功分器第二输出端连接第二锁相电路输入端，所述第一锁相电路输出端连接第一低通滤波器输入端，所述第二锁相电路输出端连接第二低通滤波器输入端，所述第一低通滤波器输出端连接第一一级开关输入端，所述第二低通滤波器输出端连接第二一级开关输入端，所述第一一级开关输出端连接二级开关第一输入端，所述第二一级开关输出端连接二级开关第二输入端，所述二级开关输出端连接本振放大器输入端，所述本振放大器输出端连接第三低通滤波器输入端，所述第三低通滤波器第一输出端连接第一混频器，所述第三低通滤波器第二输出端连接第二混频器。

9.如权利要求8所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述第一一级开关、第二一级开关及二级开关采用砷化镓MMIC开关，其切换速度为ns级。

10.如权利要求7所述的一种小型化宽带收发信道，其特征在于，所述小型化宽带收发信道还包括控制模块，所述控制模块输出端连接本振模块输入端，用于控制本振锁相环芯片的频率和开关的通断。

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