CN219611765U - 一种2GHz瞬时带宽微波链路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种2GHz瞬时带宽微波链路，包括基带处理模块和2GHz收发模块，2GHz收发模块包括2GHz下变频链路、2GHz上变频链路和本振产生链路，本振产生链路分别与2GHz下变频链路、2GHz上变频链路通信连接，所2GHz下变频链路、2GHz上变频链路分别与基带处理模块通信连接。本实用新型有益效果：本微波链路可以提升瞬时带宽达到2GHz，可减少接收机前端混频级数，降低系统噪声，提高系统灵敏度和动态范围。

Description

一种2GHz瞬时带宽微波链路

技术领域

本实用新型属于射频类检测设备领域，尤其是涉及一种2GHz瞬时带宽微波链路。

背景技术

目前，在雷达目标/干扰信号模拟和电子对抗模拟过程中，对瞬时带宽的指标要求较高。现役同类产品的瞬时带宽一般为1GHz，会存在以下现有技术的不足：因目前有的项目需求是要求瞬时带宽达到2GHz，现役同类产品的瞬时带宽大多无法达到2GHz，又或者有达到2GHz的产品，但存在着其接收机前端混频级数多，系统噪声高，系统灵敏度和动态范围普遍偏低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种2GHz瞬时带宽微波链路，以解决上述现有技术的不足，在产品要求瞬时带宽达到2GHz的同时，减少接收机前端混频级数，降低系统噪声，提高系统灵敏度和动态范围。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种2GHz瞬时带宽微波链路，包括基带处理模块和2GHz收发模块，所述2GHz收发模块与基带处理模块通信连接；

所述2GHz收发模块包括2GHz下变频链路、2GHz上变频链路和本振产生链路，所述本振产生链路分别与2GHz下变频链路、2GHz上变频链路通信连接，所述2GHz下变频链路、2GHz上变频链路分别与基带处理模块通信连接；

所述基带处理模块包括FPGA控制器和转换电路，所述转换电路与FPGA控制器双向通信连接，所述转换电路分别与2GHz下变频链路、2GHz上变频链路通信连接。

进一步的，所述2GHz下变频链路包括下变频第一级电路和下变频第二级电路，所述下变频第一级电路、下变频第二级电路与本振产生链路通信连接，所述下变频第一级电路输出端连接至下变频第二级电路输入端，所述下变频第二级电路输出端连接至转换电路；

所述下变频第一级电路包括下变频第一放大器、下变频第一混频器、下变频第一滤波器、下变频第一数控衰减器和下变频第二放大器，所述下变频第一放大器输出端依次通过下变频第一混频器、下变频第一滤波器、下变频第一数控衰减器连接至下变频第二放大器输入端，所述下变频第二放大器输出端连接至下变频第二级电路，所述下变频第一混频器输入端还与本振产生链路通信连接。

进一步的，所述下变频第二级电路包括下变频一号数控衰减器、下变频一号放大器、下变频一号混频器、下变频一号滤波器、下变频二号放大器、下变频一号功分器和SDLVA，所述下变频一号数控衰减器输入端连接至下变频第一数控衰减器，所述下变频一号数控衰减器输出端依次通过下变频一号放大器、下变频一号混频器、下变频一号滤波器、下变频二号放大器连接至下变频一号功分器输入端，所述下变频一号功分器输出端分别连接至转换电路、SDLVA，所述下变频一号混频器输入端还与本振产生链路通信连接。

进一步的，所述2GHz上变频链路包括上变频第一级电路和上变频第二级电路，所述上变频第一级电路、上变频第二级电路与本振产生链路通信连接，所述上变频第一级电路输入端连接至转换电路，所述上变频第一级电路输出端连接至上变频第二级电路输入端；

所述上变频第一级电路包括上变频第一滤波器、上变频第一放大器、上变频第一混频器、上变频第二滤波器、上变频第二放大器、上变频第一数控衰减器，所述上变频第一滤波器输入端与转换电路通信连接，所述上变频第一滤波器输出端依次通过上变频第一放大器、上变频第一混频器、上变频第二滤波器、上变频第二放大器连接至上变频第一数控衰减器输入端，所述上变频第一数控衰减器输出端连接至上变频第二级电路，所述上变频第一混频器输入端还与本振产生链路通信连接。

进一步的，所述上变频第二级电路包括上变频一号放大器、上变频一号数控衰减器、上变频一号混频器、上变频一号滤波器、上变频二号放大器、上变频二号数控衰减器和上变频三号放大器，所述上变频一号放大器输入端与上变频第一数控衰减器输出端相连接，所述上变频一号放大器输出端依次通过上变频一号数控衰减器、上变频一号混频器、上变频一号滤波器、上变频二号放大器、上变频二号数控衰减器连接至上变频三号放大器，所述上变频一号数控衰减器输入端还与本振产生链路通信连接。

进一步的，所述转换电路包括FMC连接器、ADC电路、DAC电路、时钟电路、第一变压器、第二变压器、震荡器和EEPROM闪存器，所述FMC连接器分别与EEPROM闪存器、时钟电路、ADC电路、DAC电路通信连接，所述时钟电路还与震荡器通信连接，所述ADC电路、DAC电路分别通过第一变压器、第二变压器连接至下变频第二级电路、上变频第一级电路。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种2GHz瞬时带宽微波链路具有以下优势：

本实用新型所述的一种2GHz瞬时带宽微波链路，本微波链路可以提升瞬时带宽达到2GHz，可减少接收机前端混频级数，降低系统噪声，提高系统灵敏度和动态范围。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的2GHz收发模块示意图；

图2为本实用新型实施例所述的ML1-1850器件资料示意图；

图3为本实用新型实施例所述的2GHz下变频第一级电路示意图；

图4为本实用新型实施例所述的2GHz下变频第二级电路示意图；

图5为本实用新型实施例所述的2GHz上变频第一级电路示意图；

图6为本实用新型实施例所述的2GHz上变频第二级电路示意图；

图7为本实用新型实施例所述的本振产生链路示意图；

图8为本实用新型实施例所述的ADC/DAC模块原理示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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“安装”、“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；可以是直接相连，也可以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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图8所示，一种2GHz瞬时带宽微波链路，包括基带处理模块和2GHz收发模块，所述2GHz收发模块与基带处理模块(基带处理模块即图1中的基带处理单元)通信连接，本2GHz瞬时带宽微波链路可以提升瞬时带宽达到2GHz，可减少接收机前端混频级数，降低系统噪声，提高系统灵敏度和动态范围。

在本实用新型一种优选的实施方式中，2GHz收发模块设计包括以下内容；

2GHz收发模块完成2GHz频段的雷达目标信号模拟及电子对抗射频模拟。

2GHz收发模块由2GHz下变频链路、2GHz上变频链路、本振产生链路三部分组成，如图1所示。

2GHz下变频链路

第一级混频：输入2GHz收发模块下变频链路的7GHz～13GHz射频激励信号与26～42GHz捷变频本振进行混频，混频后输出23～25GHz信号，如图3所示。

混频器采用MARKI的ML1-1850混频器芯片，ML1-1850的中频输入频率范围为DC～24GHz，射频及本振输入频率范围为18～50GHz，覆盖输入输出信号的频率范围，性能参数如图2所示。

第二级混频：23～25GHz信号与第二级22.4GHz本振进行混频，混频后输出0.6～2.6GHz中频信号，混频器采用合肥芯谷的IMX-1832芯片，该芯片的中频输出频率范围为DC～10GHz，射频及本振输入频率范围为18～32GHz，覆盖混频器输入输出信号的频率范围，如图图4所示。

2GHz上变频

第一级混频：输入基带信号频率范围为0.6～2.6GHz时，输入变频链路第一级本振为22.4GHz，混频后输出信号频率范围为23～25GHz。仍然采用合肥芯谷的IMX-1832混频器芯片，如图5所示。

第二级混频：第一级混频输出的23～25GHz信号，及第二级本振26～42GHz信号，在混频器混频后输出频率为2GHz信号。仍然采用MARKI的ML1-1850混频器芯片，如图6所示。

本振产生链路设计

本振产生链路为上下变频链路提供变频所需的固定本振信号和捷变频本振信号。本振产生链路由点频信号产生电路和捷变频信号产生电路两部分组成，功能原理框图如图7所示。

点频信号产生电路接收外部输入的100MHz基准信号，并产生上下变频所需的固定本振信号及捷变频本振电路所需的点频信号。

捷变频信号产生电路由现有的DDS信号产生电路、混频电路、扩频电路、倍频电路组成，接收点频信号产生电路输入的各种点频信号，最终输出26GHz～42GHz捷变频本振信号，频率步进为1MHz。

基带处理模块主要完成雷达目标、干扰样式、雷达信号等信号模拟，采用子板加载板的方式实现，载板是以FPGA为核心的信号处理模块，子板为数模转换芯片和模数转换芯片组成的ADC/DAC模块。

基带处理模块基于当前通用化、模块化、标准化的成熟基带处理板，设计中频信号频率为0.6GHz～2.6GHz。

基带处理模块的瞬时带宽主要取决于内部的ADC及DAC芯片。ADC采用A/D转换芯片ADC12DJ3200，采样精度为12bit，采样率最大支持6.4GSPS(单通道)，能对3.2GHz以内的信号进行进行采样。DAC采用D/A转换芯片AD9176，采样精度为16bit，采样率最高支持12.6GSPS，能对6.3GHz以内的信号进行频率合成。FGPA采用XCVU9P系列芯片，具有76对GTY总线，6840个DSP资源。

ADC12DJ3200芯片对下变频链路输出的0.6GHz～2.6GHz、瞬时带宽2GHz的中频信号进行采样处理，得到产生回波模拟数字信号；最后对数字信号进行数字上变频，然后AD9176芯片将处理之后的数字信号进行DAC处理，转换为0.6GHz～2.6GHz、瞬时带宽2GHz的中频回波信号。

ADC/DAC模块概述

ADC/DAC模块采用标准FMC+板型，板载1个中频信号采集通道ADC，能实现对中频信号的采样。同时，板载1个中频输出通道DAC，通过DAC输出模拟中频信号。原理框图如图8所示。

ADC电路

ADC采用成熟的A/D转换芯片ADC12DJ3200，采样精度为12bit，单通道模式下采样率最高达6.4GSPS，具有8GHz的全功率输入带宽。相比于传统的LVDS并行数据传输，降低了布线的面积、简化了与FPGA之间的连接。数字端设计充分考虑信号完整性设计，保证同步数据稳定传输到FPGA。

其主要特点具体描述如下：

最高采样率单通道模式6.4GSPS，双通道模式3.2Gsps；

垂直分辨率12bit；

本底噪声双通道模式-151.8dBFS/Hz，单通道模式-154.6dBFS/Hz；

模拟输入带宽(-3dB)：8GHz；

可用输入频率范围＞10GHz；

满量程输入电压：0.8Vpp；

功耗：3W。

DAC电路

DAC采用成熟的D/A转换芯片AD9176，采样精度为12bit，采样率最高支持12.6GSPS。电源设计如上所述。DAC的输入数据及时钟通过FMC连接器连接到信号处理母板的FPGA，采用JESD204B规范的信号，以此与上述的A/D进行配合使用。

其主要特点具体描述如下：

最高采样率12.6GSPS；

分辨率12bit；

功耗：2.54W；

最终的48位NCO，以DAC速率运行，可支持高达6GHz的频率合成；

具有高性能，低噪声PLL时钟倍频器。

时钟电路

ADC和DAC的采样时钟均由子卡提供，FPGA的系统时钟和高速口的参考时钟也由子卡提供，这样提高了子卡的适用性，可以配合多种载板使用。

在以往检测设备中，中频采样频率为0.1～1.1GHz(1GHz瞬时带宽)，新研设备较以往产品提升中频采样频率至0.6～2.6GHz(2GHz瞬时带宽)，设备仅需两次混频即可变频至目标频率。

实施例1

该模块应用于某机型/多机型射频类信号模拟测试设备中，实现雷达目标干扰信号、通信基带信号等不同特征的信号模拟，用于飞机机载雷达、电子对抗、通信、通信识别等装备的功能和性能检查，兼顾外场一线日常保障需求；同时可以用于解决科研、试验、生产中的测试问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种2GHz瞬时带宽微波链路，其特征在于：包括基带处理模块和2GHz收发模块，所述2GHz收发模块与基带处理模块通信连接；

所述2GHz收发模块包括2GHz下变频链路、2GHz上变频链路和本振产生链路，所述本振产生链路分别与2GHz下变频链路、2GHz上变频链路通信连接，所述2GHz下变频链路、2GHz上变频链路分别与基带处理模块通信连接；

所述基带处理模块包括FPGA控制器和转换电路，所述转换电路与FPGA控制器双向通信连接，所述转换电路分别与2GHz下变频链路、2GHz上变频链路通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种2GHz瞬时带宽微波链路，其特征在于：所述2GHz下变频链路包括下变频第一级电路和下变频第二级电路，所述下变频第一级电路、下变频第二级电路与本振产生链路通信连接，所述下变频第一级电路输出端连接至下变频第二级电路输入端，所述下变频第二级电路输出端连接至转换电路；

所述下变频第一级电路包括下变频第一放大器、下变频第一混频器、下变频第一滤波器、下变频第一数控衰减器和下变频第二放大器，所述下变频第一放大器输出端依次通过下变频第一混频器、下变频第一滤波器、下变频第一数控衰减器连接至下变频第二放大器输入端，所述下变频第二放大器输出端连接至下变频第二级电路，所述下变频第一混频器输入端还与本振产生链路通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种2GHz瞬时带宽微波链路，其特征在于：所述下变频第二级电路包括下变频一号数控衰减器、下变频一号放大器、下变频一号混频器、下变频一号滤波器、下变频二号放大器、下变频一号功分器和SDLVA，所述下变频一号数控衰减器输入端连接至下变频第一数控衰减器，所述下变频一号数控衰减器输出端依次通过下变频一号放大器、下变频一号混频器、下变频一号滤波器、下变频二号放大器连接至下变频一号功分器输入端，所述下变频一号功分器输出端分别连接至转换电路、SDLVA，所述下变频一号混频器输入端还与本振产生链路通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种2GHz瞬时带宽微波链路，其特征在于：所述2GHz上变频链路包括上变频第一级电路和上变频第二级电路，所述上变频第一级电路、上变频第二级电路与本振产生链路通信连接，所述上变频第一级电路输入端连接至转换电路，所述上变频第一级电路输出端连接至上变频第二级电路输入端；

所述上变频第一级电路包括上变频第一滤波器、上变频第一放大器、上变频第一混频器、上变频第二滤波器、上变频第二放大器、上变频第一数控衰减器，所述上变频第一滤波器输入端与转换电路通信连接，所述上变频第一滤波器输出端依次通过上变频第一放大器、上变频第一混频器、上变频第二滤波器、上变频第二放大器连接至上变频第一数控衰减器输入端，所述上变频第一数控衰减器输出端连接至上变频第二级电路，所述上变频第一混频器输入端还与本振产生链路通信连接。

5.根据权利要求4所述的一种2GHz瞬时带宽微波链路，其特征在于：所述上变频第二级电路包括上变频一号放大器、上变频一号数控衰减器、上变频一号混频器、上变频一号滤波器、上变频二号放大器、上变频二号数控衰减器和上变频三号放大器，所述上变频一号放大器输入端与上变频第一数控衰减器输出端相连接，所述上变频一号放大器输出端依次通过上变频一号数控衰减器、上变频一号混频器、上变频一号滤波器、上变频二号放大器、上变频二号数控衰减器连接至上变频三号放大器，所述上变频一号数控衰减器输入端还与本振产生链路通信连接。

6.根据权利要求4所述的一种2GHz瞬时带宽微波链路，其特征在于：所述转换电路包括FMC连接器、ADC电路、DAC电路、时钟电路、第一变压器、第二变压器、震荡器和EEPROM闪存器，所述FMC连接器分别与EEPROM闪存器、时钟电路、ADC电路、DAC电路通信连接，所述时钟电路还与震荡器通信连接，所述ADC电路、DAC电路分别通过第一变压器、第二变压器连接至下变频第二级电路、上变频第一级电路。