CN215378870U - 一种超宽带变频装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超宽带变频装置，包括微组装基板，微组装基板上设置有变频单元、用于接收输入信号的接收单元、用于提供本振源的本振单元，接收单元、本振单元分别与变频单元连接，接收单元包括依次连接的输入滤波模块、切换模块、信号处理模块以及输出滤波模块，信号处理模块包括两条以上的信号处理支路，切换模块用于切换接入一条信号处理支路与输出滤波模块连接。本实用新型具有体积小、重量轻、工作频带宽，且动态范围大、抗干扰能力强等的优点。

Description

一种超宽带变频装置

技术领域

本实用新型涉及一种超宽带变频技术领域，尤其涉及一种超宽带变频装置。

背景技术

随着通信技术的发展，使用的载波频率变得越来越高，带宽也越来越宽，因而对宽带接收机的接收能力提出了更高的要求。接收机主要是将有用信号从干扰信号和噪声信号中分离，并且其进行解调和处理。变频模块即为接收机中的最为重要的模块之一，由变频模块对接收到的信号进行中频数字信号处理。

一般接收天线接收到的信号频段覆盖范围较广，而且种类较多，因而需要变频模块能够对各频段信号进行统一的中频数字信号处理。但是现有技术中变频装置通常是采用封装器件和印刷微带电路板制作，同时使用普通焊接或表面贴装工艺进行器件装配，采用该类方式会造成寄生参数效应大的问题，且变频装置集成度较低、体积重量大，难以适应对体积重量要求较高的使用环境。直接使用小型化变频模块可以解决集成度、体积重量的问题，但是现有技术中的小型化变频模块通常动态范围小，能够处理的频段有限，且抗干扰能力差。

综上，现有技术中变频装置通常难以兼顾集成度、体积重量与动态范围、抗干扰能力，因此亟需提供一种超宽带变频装置，以使得能够提升变频装置的集成度、减小体积重量，同时能够提升抗干扰能力、动态范围，实现高集成度、抗干扰能力强、动态范围大的超宽带变频装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种体积小、重量轻、工作频带宽，且动态范围大、抗干扰能力强的超宽带变频装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种超宽带变频装置，其特征在于：包括微组装基板，所述微组装基板上设置有变频单元、用于接收输入信号的接收单元、用于提供本振源的本振单元，所述接收单元、本振单元分别与所述变频单元连接，所述接收单元包括依次连接的输入滤波模块、切换模块、信号处理模块以及输出滤波模块，所述信号处理模块包括两条以上的信号处理支路，所述切换模块用于切换接入一条所述信号处理支路与所述输出滤波模块连接。

进一步的，所述信号处理支路为旁路支路或者放大支路，所述切换模块当输入信号的预设参数大于预设阈值时，切换接入所述旁路支路，以直接将输入信号输出至所述输出滤波模块，当输入信号的预设参数小于预设阈值时接入所述放大支路，以将输入信号进行放大后输出至所述输出滤波模块。

进一步的，所述切换模块包括相互连接比较控制器以及控制开关，通过控制开关控制各所述信号处理支路的通断。

进一步的，所述接收单元和/或所述本振单元中设置有开关滤波器组。

进一步的，所述开关滤波器组为基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)的开关滤波器组。

进一步的，所述变频单元包括依次连接的第一混频模块、第二混频模块，所述本振单元包括用于提供第一本振源的第一本振源模块、用于提供第二本振源的第二本振源模块和用于提供参考信号的晶振模块，所述晶振模块分别与所述第一本振源模块、第二本振源模块连接，所述第一混频模块接收所述输入信号、所述第一本振源，经过混频后输出第一中频信号，所述第二混频模块接收所述第一中频信号、所述第二本振源，经过混频后输出第二中频信号。

进一步的，所述第一混频模块和/或第二混频模块包括依次连接的混频器、带通滤波器、放大器以及均衡器。

进一步的，所述变频单元的输入端还设置有放大器、低通滤波器，和/或所述变频单元的输出端还设置有依次连接的温度补偿电路、放大器以及带通滤波器。

进一步的，所述第一本振源模块、所述第二本振源模块均包括依次连接的锁相环、放大器、倍频器以及带通滤波电路，所述第一本振源模块中所述带通滤波电路包括两路以上的带通滤波器支路。

一种L波段到KU波段的变频装置，采用如上述超宽带变频装置，其中所述本振单元包括用于提供第一本振源的第一本振源模块、用于提供第二本振源的第二本振源模块，所述第一本振源模块提供24GHz-40GHz的宽带可调频率，所述第二本振源模块提供23.8GHz的固定频率。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型通过在微组装基板上设置接收单元、变频单元以及本振单元形成超宽带变频装置，基于微组装结构可以大大提升装置的集成度、减少装置的重量体积，且解决传统使用印刷微带电路板存在的寄生参数效应大等的问题，同时接收单元中设置有两条以上的信号处理支路，可以灵活切换接入其中一条信号处理支路与输出滤波模块连接，以由不同信号处理支路对应处理不同频段或大小的信号，从而提升变频装置的动态范围、抗干扰能力，能够兼顾装置的体积重量以及动态范围、抗干扰能力。

附图说明

图1是本实用新型实施例超宽带变频装置的结构原理示意图。

图2是本实用新型实施例接收单元的结构原理示意图。

图3是本实用新型实施例接收单元的具体结构示意图。

图4是本实用新型实施例形成超外差二次变频结构的原理示意图。

图5是本实用新型实施例变频单元的结构示意图。

图6是本实用新型实施例第一本振率模块的具体结构示意图。

图7是本实用新型实施例第二本振率模块的具体结构示意图。

图例说明：1、微组装基板；11、接收单元；111、输入滤波模块；112、切换模块；113、信号处理模块；114、输出滤波模块；12、变频单元；121、第一混频模块；122、第二混频模块；13、本振单元；131、第一本振源模块；132、第二本振源模块；133、晶振模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图1、图2所示，本实施例超宽带变频装置包括微组装基板1，微组装基板1上设置有变频单元12、用于接收输入信号的接收单元11、用于提供本振源的变频单元13，接收单元11、本振单元13分别与变频单元12连接，接收单元11的输入端为变频模块的输入端，变频单元12的输出端为变频模块的输出端。接收单元11包括依次连接的输入滤波模块111、切换模块112、信号处理模块113以及输出滤波模块114，信号处理模块113包括两条以上的信号处理支路，切换模块112用于切换接入一条信号处理支路与输出滤波模块114连接。

本实施例通过在微组装基板1上设置接收单元11、变频单元12以及本振单元13形成超宽带变频装置，基于微组装结构可以大大提升装置的集成度、减少装置的重量体积，解决传统使用印刷微带电路板存在的问题，同时接收单元11中设置有两条以上的信号处理支路，可以灵活切换接入其中一条信号处理支路与输出滤波模块114连接，以由不同信号处理支路对应处理不同频段或不同大小的信号，从而提升变频装置的动态范围、抗干扰能力以及灵敏度，能够兼顾装置的体积重量以及动态范围、抗干扰能力与灵敏度。

如图2所示，本实施例中信号处理模块113具体包括一条旁路支路以及一条放大支路，旁路支路具体即设置微带线实现，放大支路中设置有放大器。切换模块112当输入信号的预设参数大于预设阈值时，切换接入旁路支路，以直接将输入信号输出至输出滤波模块114，当输入信号的预设参数小于预设阈值时接入放大支路，以将输入信号进行放大后输出至输出滤波模块114。上述预设参数具体可以为频率或幅度等，以对不同频段、大小的信号进行旁路或放大处理。由于接收到的输入信号频段以及大小可能不同，而对于不同频段、不同大小的信号所需的处理是不同的，如对于较小信号，需要放大处理，而对于较大信号则无需再进行放大处理。本实施例通过设置旁路支路以及一条以上的放大支路，使得对于不同的输入信号，可以灵活的执行旁路处理或者放大处理，以适应不同类型输入信号的处理，提升接收的动态范围。上述放大器具体可采用低噪声放大器等类型放大器。

由于输入信号的大小程度可能是有巨大差异的，如输入信号可能是十分微弱的信号，此时需要匹配进行较大倍数的放大以确保后续中频信号处理，单一的放大支路可能无法满足不同微弱程度信号的处理需求。进一步的，上述信号处理支路还可以根据实际需求设置两条以上的放大支路，以为较小输入信号提供不同程度的放大效果。具体可以配置使得各条放大支路的放大倍数不同，如各条放大支路分别使用不同放大倍数的放大器，由不同放大效果的放大支路对应处理不同程度的微弱信号。放大支路的数量具体可以综合实际需求配置。

本实施例中切换模块112具体包括相互连接比较控制器以及控制开关，通过控制开关控制各所述信号处理支路的通断，即通过开关切换实现放大模式和旁路模式。比较控制器比较输入信号的预设参数与预设阈值，当大于时通过控制开关切换接入旁路支路，以直接将输入信号输出至输出滤波模块114，当小于时通过控制开关切换接入放大支路，以将输入信号进行放大后输出至输出滤波模块114。如图3所示，控制开关具体包括设置在切换模块112输入侧上的第一开关，以及设置在切换模块112输出侧的第二开关，第一开关的不动端1#连接放大支路中放大器的输入端，放大器的输出端连接第二开关的不动端1#，第一开关不动端2#通过微带线连接第二开关的不动端2#，第一开关的动端连接输入滤波模块111的输出端，第二开关的动端连接输出滤波模块114的输入端。

上述比较控制器可以直接采用比较器以及触发器实现，由比较器比较输入信号的大小于参考信号，如果大于则由触发器发送触发信号控制打开旁路支路，否则控制打开旁路支路，以实现放大模式和旁路模式的切换。比较控制器当然也可以根据实际需求采用其他的电路结构。

如图3所示，本实施例中输入滤波模块111具体包括串联的第一带通滤波器和限幅器，由第一带通滤波器滤除带外干扰信号，然后由限幅器进行限幅处理，以免强信号损坏接收放大器。输出滤波模块114包括依次连接的第一数控衰减器、第二放大器、开关滤波器组以及第一均衡器，其中开关滤波器组采用基于MEMS的开关滤波器组。基于MEMS的滤波器组，能够将接收频段分成多频段，使得接收机灵敏度高、截获概率大，有很好的选择性和抗干扰能力，本实施例通过在接收单元11中进一步结合使用基于MEMS的滤波器组，可以进一步提高测频精度、灵敏度和分辨力。

如图4所示，本实施例中变频单元12具体包括依次连接的第一混频模块121、第二混频模块122，本振单元13包括用于提供第一本振源的第一本振源模块131、用于提供第二本振源的第二本振源模块132和用于提供参考信号的晶振模块133，晶振模块133分别与第一本振源模块131、第二本振源模块132连接，第一混频模块121接收输入信号、第一本振源，经过混频后输出第一中频信号，第二混频模块122接收第一中频信号、第二本振源，经过混频后输出第二中频信号。变频单元12通过采用上述超外差二次变频结构，可以进一步提高装置的测频精度、灵敏度和分辨力。

本实施例具体由第一本振源模块131提供24GHz-40GHz的宽带可调频率，由第一混频模块121完成将L波段到KU波段的信号上变频至22GHz，第二本振源模块132提供23.8GHz的固定频率，第二混频模块122完成将22GHz信号下变频至1.8GHz，实现L波段到KU波段的变频处理，即形成L波段到KU波段超宽带变频装置。

本实施例中，第一混频模块121、第二混频模块122均包括依次连接的混频器、带通滤波器、放大器以及均衡器。变频单元12的输入端还设置有放大器、低通滤波器，变频单元12的输出端还设置有依次连接的温度补偿电路123、放大器以及带通滤波器，由温度补偿电路123为在外界温度变化的时候对信号进行补偿。温度补偿电路123具体可使用温补衰减器。

如图5所示，本实施例中，变频单元12的输入端具体设置有第一放大器以及第一低通滤波器，第一混频模块121具体包括依次连接的第一混频器、第二带通滤波器、第二放大器以及第二均衡器，由第一混频器将输入信号与第一本振源混频后经由第二带通滤波器滤波、第二放大器放大及第二均衡器调整后，得到第一中频信号输出至第二混频模块122第二混频模块122具体包括依次连接第二混频器、第三带通滤波器、第三放大器、第二衰减器及第三均衡器，第二混频器将第一中频信号与第二本振源混频后经由第三带通滤波器滤波、第三放大器放大、第二衰减器进行衰减及第三均衡器调整后，得到第二中频信号输出。变频单元12的输出端依次设置有温补衰减器、第四放大器以及第四带通滤波器。

当变频单元12接收到接收单元11传输的射频信号后，将射频信号经由放大器放大，低通滤波器进行滤波输出至第一混频模块121，第一混频模块121接收输入信号、第一本振源模块131输出的24GHz-40GHz可变频率的第一本振源，经过混频后输出22GHz固定频率的第一中频信号，第二混频模块122接收第一中频信号、第二本振源模块132输出的23.8GHz固定频率的第二本振源，经过混频后输出1.8GHz固定频率的第二中频信号，第二中频信号再经温度补偿电路补偿、放大器放大以及带通滤波器滤波等后作为最终信号进行输出。

如图6所示，本实施例中晶振模块133具体包括晶体振荡器和功分器，晶体振荡器发出的参考信号经过功分器分别提供给第一本振源模块131和第二本振源模块132，即第一本振源模块131和第二本振源模块132的参考信号由同一晶振模块133提供。第一本振源模块131具体包括依次连接的第一锁相环、第五放大器、第一倍频器、开关滤波器组以及第六放大器，开关滤波器组具体包括两条带通滤波器支路(由第三开关、第四开关与第五带通滤波器以及第六带通滤波器构成)，每条带通滤波器支路包括控制开关以及带通滤波器，通过控制开关控制接入一个匹配的带通滤波器，开关滤波器组中支路数量当然还可以根据实际需求配置。由第一锁相环输出12GHz-20GHz的宽带可调频率，经过第一倍频器后由第五带通滤波器或第六带通滤波器进行滤波，得到24GHz-40GHz的宽带可调频率的第一本振源输出。

如图7所示，第二本振源模块132包括依次连接的第二锁相环、第七放大器、第二倍频器、第七带通滤波器以及第八放大器、第八带通滤波器。第二锁相环输出的11.9GHz的固定频率，经过第二倍频器后，依次通过第七带通滤波器以及第八放大器、第八带通滤波器，得到23.8GHz的固定频率的输出。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种超宽带变频装置，其特征在于：包括微组装基板(1)，所述微组装基板(1)上设置有变频单元(12)、用于接收输入信号的接收单元(11)、用于提供本振源的本振单元(13)，所述接收单元(11)、本振单元(13)分别与所述变频单元(12)连接，所述接收单元(11)包括依次连接的输入滤波模块(111)、切换模块(112)、信号处理模块(113)以及输出滤波模块(114)，所述信号处理模块(113)包括两条以上的信号处理支路，所述切换模块(112)用于切换接入一条所述信号处理支路与所述输出滤波模块(114)连接。

2.如权利要求1所述的超宽带变频装置，其特征在于：所述信号处理支路为旁路支路或者放大支路，所述切换模块(112)当输入信号的预设参数大于预设阈值时，切换接入所述旁路支路，以直接将输入信号输出至所述输出滤波模块(114)，当输入信号的预设参数小于预设阈值时接入所述放大支路，以将输入信号进行放大后输出至所述输出滤波模块(114)。

3.如权利要求1所述的超宽带变频装置，其特征在于：所述切换模块(112)包括相互连接的比较控制器以及控制开关，通过控制开关控制各所述信号处理支路的通断。

4.如权利要求1所述的超宽带变频装置，其特征在于：所述接收单元(11)和/或所述本振单元(13)中设置有开关滤波器组。

5.如权利要求4所述的超宽带变频装置，其特征在于：所述开关滤波器组为基于MEMS的开关滤波器组。

6.如权利要求1～5中任意一项所述的超宽带变频装置，其特征在于：所述变频单元(12)包括依次连接的第一混频模块(121)、第二混频模块(122)，所述本振单元(13)包括用于提供第一本振源的第一本振源模块(131)、用于提供第二本振源的第二本振源模块(132)和用于提供参考信号的晶振模块(133)，所述晶振模块(133)分别与所述第一本振源模块(131)、第二本振源模块(132)连接，所述第一混频模块(121)接收所述输入信号、所述第一本振源，经过混频后输出第一中频信号，所述第二混频模块(122)接收所述第一中频信号、所述第二本振源，经过混频后输出第二中频信号。

7.如权利要求6所述的超宽带变频装置，其特征在于：所述第一混频模块(121)和/或第二混频模块(122)包括依次连接的混频器、带通滤波器、放大器以及均衡器。

8.如权利要求6所述的超宽带变频装置，其特征在于：所述变频单元(12)的输入端还设置有放大器、低通滤波器，和/或所述变频单元(12)的输出端还设置有依次连接的温度补偿电路、放大器以及带通滤波器。

9.如权利要求6所述的超宽带变频装置，其特征在于：所述第一本振源模块(131)、所述第二本振源模块(132)均包括依次连接的锁相环、放大器、倍频器以及带通滤波电路，所述第一本振源模块(131)中所述带通滤波电路包括两路以上的带通滤波器支路。

10.一种L波段到KU波段的变频装置，其特征在于，采用如权利要求1～9中任意一项所述的超宽带变频装置，其中所述本振单元(13)包括用于提供第一本振源的第一本振源模块(131)、用于提供第二本振源的第二本振源模块(132)，所述第一本振源模块(131)提供24GHz-40GHz的宽带可调频率，所述第二本振源模块(132)提供23.8GHz的固定频率。

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