CN215415556U - 一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种30MHz‑3GHz信号模拟器的射频子模块，包括信号接收端、第一开关、30MHz‑600MHz处理通道、600MHz‑3GHz处理通道、第二开关、第一放大模块、信号输出端、频率源模块；所述信号接收端的输入端连接DAC单元，输出端连接第一开关；所述第一开关分别与30MHz‑600MHz处理通道和600MHz‑3GHz处理通道的输入端连接；所述30MHz‑600MHz处理通道和600MHz‑3GHz处理通道的输出端分别连接第二开关；所述第二开关的输出端与第一放大模块连接，并通过第一放大模块连接信号输出端后与射频模块连接；所述频率源模块与所述600MHz‑3GHz处理通道连接。

Description

一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体地说，涉及一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块。

背景技术

在通信领域中，需要用到各种频段的信号，针对宽带特性和实际需求，需要一种可以发射30MHz-3GHz的宽带射频模块单元来满足实际的系统宽带技术需求。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的上述需求，提出了一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，通过将30MHz-3GHz分为两部分进行区别处理，输出30MHz-600MHz和600MHz-3GHz的信号。实现了为实际的试验和应用提供了30MHz-3GHz的信号。

本实用新型具体实现内容如下：

本实用新型提出了一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，接收DAC单元发送的中频输入信号，转换为30MHz-3GHz信号发送给射频模块；所述射频子模块包括信号接收端、第一开关、30MHz-600MHz处理通道、600MHz-3GHz处理通道、第二开关、第一放大模块、信号输出端、频率源模块；

所述信号接收端的输入端连接DAC单元，输出端连接第一开关；所述第一开关分别与30MHz-600MHz处理通道和600MHz-3GHz处理通道的输入端连接；所述30MHz-600MHz处理通道和600MHz-3GHz处理通道的输出端分别连接第二开关；所述第二开关的输出端与第一放大模块连接，并通过第一放大模块连接信号输出端后与射频模块连接；

所述频率源模块与所述600MHz-3GHz处理通道连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述600MHz-3GHz处理通道包括依次连接的一级变频模块、分段滤波模块、第二放大器、二级变频模块、滤波模块、第一数控衰减模块；

所述一级变频模块的输入端通过第一开关接收DAC单元发送的140MHz信号，所述第一数控衰减模块的输出端连接第二开关；

所述频率源模块分别与所述一级变频模块、二级变频模块连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述频率源模块包括参考信号模块、功分模块、第一PD频率源模块、第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块、DDS模块、第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块、FPGA模块；

所述参考信号模块发送100MHz信号给功分模块，所述功分模块通过第一PD频率源模块依次连接第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块；所述功分模块还通过DDS模块依次连接第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块；

所述第一低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第一PD频率源模块上，所述第二低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第二PD频率源模块上；

所述第一低噪声VCO模块的输出端连接第一变频模块，为第一变频模块输入本振信号LO1；所述第二低噪声VCO模块的输出端连接第二变频模块。为第二变频模块输入本振信号LO2。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述600MHz-3GHz处理通道包括依次连接的第一滤波器、第一数控衰减器、第一混频器、第二滤波器、第一放大器、第三滤波器、第二混频器、第四滤波器、第二数控衰减器、第二放大器、第五滤波器、第三放大器；

所述第一滤波器的输入端与第一开关连接，所述第三放大器的输出端与第二开关连接；

所述频率源模块分别与所述第一混频器和第二混频器连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述频率源模块包括参考信号模块、功分模块、第一PD频率源模块、第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块、DDS模块、第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块、FPGA模块；

所述参考信号模块发送100MHz信号给功分模块，所述功分模块通过第一PD频率源模块依次连接第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块；所述功分模块还通过DDS模块依次连接第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块；

所述第一低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第一PD频率源模块上，所述第二低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第二PD频率源模块上；

所述第一低噪声VCO模块的输出端连接第一混频器，为第一混频器输入本振信号LO1；所述第二低噪声VCO模块的输出端连接第二混频器。为第二混频器输入本振信号LO2。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述30MHz-600MHz处理通道包括依次连接的第六滤波器、第三数控衰减器、第四放大器、第四数控衰减器；

所述第六滤波器的输入端连接第一开关，所述第四数控衰减器的输出端连接第二开关。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述DAC单元采用DAC芯片AD9192。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

本实用新型提供了一个为实际的试验和应用产生30MHz-3GHz的信号的系统。

附图说明

图1为本实用新型两个通道的模块构成示意图；

图2为本实用新型两个通道的器件连接示意图；

图3为本实用新型频率源模块的连接结构示意图；

图4为本实用新型数字控制板的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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，应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

本实施例提出了一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，接收DAC单元发送的中频输入信号，转换为30MHz-3GHz信号发送给射频模块；如图1所示，所述射频子模块包括信号接收端、第一开关、30MHz-600MHz处理通道、600MHz-3GHz处理通道、第二开关、第一放大模块、信号输出端、频率源模块；

所述信号接收端的输入端连接DAC单元，输出端连接第一开关；所述第一开关分别与30MHz-600MHz处理通道和600MHz-3GHz处理通道的输入端连接；所述30MHz-600MHz处理通道和600MHz-3GHz处理通道的输出端分别连接第二开关；所述第二开关的输出端与第一放大模块连接，并通过第一放大模块连接信号输出端后与射频模块连接；

所述频率源模块与所述600MHz-3GHz处理通道连接。

进一步地，所述600MHz-3GHz处理通道包括依次连接的一级变频模块、分段滤波模块、第二放大器、二级变频模块、滤波模块、第一数控衰减模块；

所述一级变频模块的输入端通过第一开关接收DAC单元发送的140MHz信号，所述第一数控衰减模块的输出端连接第二开关；

所述频率源模块分别与所述一级变频模块、二级变频模块连接。

进一步地，所述30MHz-600MHz处理通道包括依次连接的第六滤波器、第三数控衰减器、第四放大器、第四数控衰减器；

所述第六滤波器的输入端连接第一开关，所述第四数控衰减器的输出端连接第二开关。

工作原理：本产品为30M～3GHz信号模拟器的射频子模块电路，模拟信号来自DAC芯片AD9129，通过SMA输入给射频模块。

在30M～600MHz频段，AD9129直接输入30M～600MHz信号到射频模块，射频模块经过一系列滤波、放大处理，对外输出30MHz～600MHz的射频信号。

在600MHz～3000MHz频段，AD9129输入固定频点140M给射频模块，射频模块单元采用两级变频的方式，经过一系列滤波、放大处理后对外输出600MHz～3000MHz的射频信号，模块最终通过外部射频线缆连接至天线。

主要指标要求

a)工作频段：30MHz～3000MHz；

b)输出功率：

1)最大输出功率：≥38dBm；

2)调整范围：≥60dB；

3)调整步进：≤2dB±0.5dB；

4)衰减精度：0～10dB±0.5dB、10～60dB±1dB。

c)信号类型：定频或跳频信号(最大跳速≥2000跳/S)；

d)信号带宽：20MHz；

e)跳频步进：10KHz；

f)带内带外杂散：≥55dBc；(DA输入信号需要保证带内杂散要求)

g)带内带外谐波抑制：≥50dBc；分段

h)常温带内平坦度：±1dB；

i)全温带内平坦度：±1.5dB；

j)频率准确度：≤±0.1PPM；

k)功率建立时间：≤400us；(通道延时)

l)相位噪声3GHz时：

1)≤-85dBc/Hz@100Hz；

2)≤-95dBc/Hz@1KHz；

3)≤-100dBc/Hz@10KHz；

4)≤-105dBc/Hz@100KHz；

5)≤-110dBc/Hz@1MHz。

m)数字保证DAC输出信号功率：3dBm±1dB，带内杂散大于55dBc；

n)射频保证输入中频±60MHz外及远端杂散大于50dBc。

其它要求：

·模块需进行校准，保证30～3000MHz输出功率平坦度和衰减精度；

·设计时需考虑锂电池供电电压变化对功放输出功率的影响，在整个电压变化范围内满足功率和平坦度要求；

·模块内部器件选型，具有抗烧毁保护；

·具有外部信号输入功能，这个时候模块只完成放大，选频功能。输入幅度0dBm，输入口增加2dBm限幅器，抗烧毁功率20dBm。接口位置见结构图；

·需额外提供对外部校准用数控衰减，衰减范围≥15dB，步进0.5dB。

接口：

·输出接口：1个，SMA-50K；

·输入接口：1个，SMA-50K；

·外部信号输入：1个，SMA-50K；

·100MHz输出接口：1个，SMA-50K；

相位噪声如下：

≤-125dBc/Hz@100Hz

≤-155dBc/Hz@1kHz

≤-160dBc/Hz@10kHz

≤-165dBc/Hz@100kHz

·控制接口：J30J-21TJ。

电源：

·锂电池供电，供电电压：10.4V～16.8V；

模块最大总功耗：＜45W。

实施例2：

本实施例在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本实用新型，进一步地，如图2所示，所述600MHz-3GHz处理通道包括依次连接的第一滤波器、第一数控衰减器、第一混频器、第二滤波器、第一放大器、第三滤波器、第二混频器、第四滤波器、第二数控衰减器、第二放大器、第五滤波器、第三放大器；

所述第一滤波器的输入端与第一开关连接，所述第三放大器的输出端与第二开关连接；

所述频率源模块分别与所述第一混频器和第二混频器连接。

工作原理：发射部分分为两段处理，其中一段频率范围30-600MHz，直通不变频；另外一段频率范围600-3000MHz(中频输入140MHz)，两次上变频。两端频率通过开关进行切换，最终实现30-3000MHz的输出频率范围。功能框图如图2所示，功放输出后采用开关滤波器组进行分段滤波，以满足系统的指标要求。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本实用新型，进一步地，如图1、图3所示，所述频率源模块包括参考信号模块、功分模块、第一PD频率源模块、第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块、DDS模块、第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块、FPGA模块；

所述参考信号模块发送100MHz信号给功分模块，所述功分模块通过第一PD频率源模块依次连接第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块；所述功分模块还通过DDS模块依次连接第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块；

所述第一低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第一PD频率源模块上，所述第二低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第二PD频率源模块上；

所述第一低噪声VCO模块的输出端连接第一变频模块，为第一变频模块输入本振信号LO1；所述第二低噪声VCO模块的输出端连接第二变频模块。为第二变频模块输入本振信号LO2。

工作原理：本振一、本振二通道功能框图如图3所示。频率源输出后给发射通提供本振驱动。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例2的基础上，为了更好地实现本实用新型，进一步地，如图2、图3所示，所述频率源模块包括参考信号模块、功分模块、第一PD频率源模块、第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块、DDS模块、第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块、FPGA模块；

所述参考信号模块发送100MHz信号给功分模块，所述功分模块通过第一PD频率源模块依次连接第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块；所述功分模块还通过DDS模块依次连接第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块；

所述第一低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第一PD频率源模块上，所述第二低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第二PD频率源模块上；

所述第一低噪声VCO模块的输出端连接第一混频器，为第一混频器输入本振信号LO1；所述第二低噪声VCO模块的输出端连接第二混频器。为第二混频器输入本振信号LO2。

本实施例的其他部分与上述实施例2相同，故不再赘述。

实施例5：

如图4所示，数字控制板主要接收外部频率状态输入，衰减状态输入，完成内部开关滤波器、衰减的控制，同时数字控制板完成内部本振信号的控制，射频功率的校准。

数字控制板内部使用一个处理器(FPGA)完成与外部数据的通信，并完成内部滤波器的选择，内部衰减器的控制。

在模块上电时，完成内部本振的控制，控制本振1和本振2的输出频率，完成控制后读取校准数据，并根据输入的信号选择校准数据。

每个模块出厂前，校准每个模块的功率点，并存储在内部存储器中，待每次上电后补偿校准参数。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，接收DAC单元发送的中频输入信号，转换为30MHz-3GHz信号发送给射频模块；其特征在于，所述射频子模块包括信号接收端、第一开关、30MHz-600MHz处理通道、600MHz-3GHz处理通道、第二开关、第一放大模块、信号输出端、频率源模块；

所述信号接收端的输入端连接DAC单元，输出端连接第一开关；所述第一开关分别与30MHz-600MHz处理通道和600MHz-3GHz处理通道的输入端连接；所述30MHz-600MHz处理通道和600MHz-3GHz处理通道的输出端分别连接第二开关；所述第二开关的输出端与第一放大模块连接，并通过第一放大模块连接信号输出端后与射频模块连接；

所述频率源模块与所述600MHz-3GHz处理通道连接。

2.如权利要求1所述的一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，其特征在于，所述600MHz-3GHz处理通道包括依次连接的一级变频模块、第一分段滤波模块、第二放大器、二级变频模块、滤波模块、第一数控衰减模块；

所述一级变频模块的输入端通过第一开关接收DAC单元发送的140MHz信号，所述第一数控衰减模块的输出端连接第二开关；

所述频率源模块分别与所述一级变频模块、二级变频模块连接。

3.如权利要求2所述的一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，其特征在于，所述频率源模块包括参考信号模块、功分模块、第一PD频率源模块、第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块、DDS模块、第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块、FPGA模块；

所述参考信号模块发送100MHz信号给功分模块，所述功分模块通过第一PD频率源模块依次连接第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块；所述功分模块还通过DDS模块依次连接第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块；

所述第一低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第一PD频率源模块上，所述第二低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第二PD频率源模块上；

所述第一低噪声VCO模块的输出端连接第一变频模块，为第一变频模块输入本振信号LO1；所述第二低噪声VCO模块的输出端连接第二变频模块，

为第二变频模块输入本振信号LO2。

4.如权利要求1所述的一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，其特征在于，所述600MHz-3GHz处理通道包括依次连接的第一滤波器、第一数控衰减器、第一混频器、第二滤波器、第一放大器、第三滤波器、第二混频器、第四滤波器、第二数控衰减器、第二放大器、第五滤波器、第三放大器；

所述第一滤波器的输入端与第一开关连接，所述第三放大器的输出端与第二开关连接；

所述频率源模块分别与所述第一混频器和第二混频器连接。

5.如权利要求4所述的一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，其特征在于，所述频率源模块包括参考信号模块、功分模块、第一PD频率源模块、第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块、DDS模块、第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块、FPGA模块；

所述参考信号模块发送100MHz信号给功分模块，所述功分模块通过第一PD频率源模块依次连接第一环路滤波模块、第一低噪声VCO模块；所述功分模块还通过DDS模块依次连接第二PD频率源模块、第二环路滤波模块、第二低噪声VCO模块；

所述第一低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第一PD频率源模块上，所述第二低噪声VCO模块的输出端还回路连接到第二PD频率源模块上；

所述第一低噪声VCO模块的输出端连接第一混频器，为第一混频器输入本振信号LO1；所述第二低噪声VCO模块的输出端连接第二混频器，为第二混频器输入本振信号LO2。

6.如权利要求1所述的一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，其特征在于，所述30MHz-600MHz处理通道包括依次连接的第六滤波器、第三数控衰减器、第四放大器、第四数控衰减器；

所述第六滤波器的输入端连接第一开关，所述第四数控衰减器的输出端连接第二开关。

7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种30MHz-3GHz信号模拟器的射频子模块，其特征在于，所述DAC单元采用DAC芯片AD9192。

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