CN2384375Y

CN2384375Y - 高速跳频变频器

Info

Publication number: CN2384375Y
Application number: CN99217079U
Authority: CN
Inventors: 赵向阳; 张红旗; 张素敏; 刘君森; 李青平
Original assignee: INST NO 54 MINISTRY OF ELECTRONIC INDUSTRY
Current assignee: INST NO 54 MINISTRY OF ELECTRONIC INDUSTRY
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2009-07-23

Abstract

本实用新型公开了一种高速跳频变频器,它由衰减器、两级混频器、两级本振、滤波器、放大器、功率控制器、输出幅度补偿器等部件组成。本实用新型由于采用二次变频,使工作频段覆盖达到很宽,同时在两级本振中采用DDS电路和锁相环相结合,实现高跳速、高杂散抑制输出信号。并本实用新型还具有集成化程度高,体积小,重量轻、性能稳定可靠,使用方便,制作简易等特点,是通信设备理想的高速跳频变频装置,具有推广应用价值。

Description

高速跳频变频器

本实用新型涉及一种无线电通信领域中的高速跳频变频器，特别适用于宽带跳频通信系统、电子靶场信号模拟系统中作高速跳频变频器装置。

随着无线通信技术的发展，许多通信设备必须具有高速跳频变频技术才能满足通信的要求。目前市售使用的跳频变频装置其存在频段覆盖不够宽，信号质量不高，跳频跳速慢等不足，不能满足特殊通信场合作高速跳频变频装置，影响用户的使用。

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种超宽带、高杂散抑制、高跳速的高速跳频变频器，并本实用新型还具有体积小、集成化程度高、重量轻、性能可靠、使用方便等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：它由衰减器1、混频器2、放大器3、7、12、14、一本振4、带通滤波器6、功率控制器13、输出幅度补偿器15、以及由二本振5、低通滤波器8、11、混频器9、放大器10构成的二次变频器组成，其中衰减器1、混频器2、放大器3、一本振4、带通滤波器6构成一次变频器，中频信号入端A串接衰减器1后与混频器2入端1脚连接，混频器2出端2脚依次串接带通滤波器6、放大器7、低通滤波器8后与混频器9入端1脚连接，控制信号入端B依次串接一本振4、放大器3后与混频器2入端3脚连接，控制信号入端F依次串接二本振5、放大器10后与混频器9入端3脚连接，混频器9出端2脚依次串接低通滤波器11、放大器12、功率控制器13、放大器14、输出幅度补偿器15后与输出信号端E连接，功率控制信号入端C与功率控制器13入端3脚连接，输出幅度补偿控制信号入端D与输出幅度补偿器15入端3脚连接，电源16输出+V₁、+V₂、+V3电压与各级相应的电源电压端连接。

本实用新型的目的还可以通过以下措施达到：

本实用新型二次变频器中的二本振5由直接数字合成源17、LC滤波器18、集成放大器19、或非门20、集成门电路21、运算放大器22、集成VCO振荡器23、集成鉴相器28构成，低通滤波器8、11由LC滤波器26、27构成，混频器9由集成混频器25构成，放大器10由射频集成放大器24构成，其中控制信号入端F的各控制信号端分别与直接数字合成源17入端1至11脚连接，直接数字合成源17入端12至15脚与电源16输出+V₃电压端并接、入端16、17脚、20脚与地端并接、入端18脚并接电容C₁、电阻R₁后再并接地端、出端19脚依次串接电容C₂、LC滤波器18、电容C₃后与集成放大器19入端1脚连接，电源16输出+V₂电压端串接电阻R₂后与集成放大器19出端2脚、电容C₄一端并接，电容C₄另一端并接电阻R₃、R₄一端，电阻R₃另一端接地端，电阻R₄另一端与或非门20入端2、3脚并接，集成放大器19入端3脚接地端，或非门20出端1脚与集成门电路21入端1脚连接；集成门电路21入端2、3脚与电源16出端+V₂电压端并接、入端6脚接地端、入端4脚与电阻R₅、R₆一端并接、入端5脚与电阻R₇、R₈一端并接、出端7脚串接集成鉴相器28、电容C₁₂后与电容C₉一端、集成混频器25入端3脚并接；电阻R₆另一端与电容C₅一端、电阻R₉一端及运算放大器22入端2脚并接，电阻R8另一端与电容C₆一端、运算放大器22入端3脚并接，电阻R₅、R₇另一端和电容C₅、C₆另一端与地端并接，运算放大器22入端7脚与电源16输出+V₁电压端连接、入端4脚接地端、出端6脚一路串接电容C₇后与电阻R₉另一端连接、另一路串接电阻R₁₀后与集成VCO振荡器23入端1脚连接；集成VCO振荡器23入端2脚与电源16输出+V₂电压端并接、入端4脚接地端、出端3脚串接电容C₈后与射频集成放大器24入端1脚连接；射频集成放大器24入端3脚接地端、出端2脚与电阻R₁₁一端、电容C₉另一端并接，电阻R₁₁另一端与电源16输出+V₂电压端并接；放大器7出端串接电容C₁₀、LC滤波器26后与集成混频器25入端1脚连接，集成混频器25出端2脚串接LC滤波器27、电容C₁₁后与放大器12入端连接、出端4脚接地端。

本实用新型输出幅变补偿器15由二极管V₁至V₉、电感L₁至L₆、电阻R₁₃至R₂₄、电容C₁₃至C₁₆构成，其中放大器14出端串接电容C₁₃后与二极管V₁负极、V₂正极、电感L₁一端并接，二极管V₁正极与电阻R₁₃、R₁₄一端并接，二极管V₂负极与二极管V₃正极、电感L₂一端、电容C₁₄一端并接，二极管V₃负极与电阻R₁₄另一端、电阻R₁₅一端并接，电阻R₁₃、R₁₅另一端并接地端；电感L₂另一端串接电阻R₁₆后接地端；电容C₄另一端与二极管V₄负极、V₅正极、电感L₃一端并接，二极管V₄正极与电阻R₁₇、R₁₈一端并接，二极管V₅负极与二极管V₆正极、电感L₄一端、电容C₁₅一端并接，二极管V₆负极与电阻R₁₈另一端、电阻R₁₉一端并接，电阻R₁₇、R₁₉另一端并接地端，电感L₄另一端串接电阻R₂₀后接地端；电容C₁₅另一端与二极管V₇负极、V₈正极、电感L₅一端并接，二极管V₇正极与电阻R₂₁、R₂₂一端并接，二极管V₈负极与二极管V₉正极、电感L₆一端、电容C₁₆一端并接，二极管V₉负极与电阻R₂₂另一端、电阻R₂₃一端并接，电阻R₂₁、R₂₃另一端并接地端，电感L₆另一端串接电阻R₂₄后接地端，电容C₁₆另一端与输出信号端E连接，输出幅度补偿控制信号入端D各信号控制端分别与电感L₁、L₃、L₅另一端连接。

本实用新型一本振4输出工作频段为193至270±0.5MHz或1465至2070±6MHz；混频器2输出工作频段为123至200±0.5MHz或1395至2000±6MHz。

本实用新型与背景技术相比有如下优点：

1.本实用新型由于在电路中采用两次变频，使工作频段覆盖达到很宽，工作频段能覆盖1.5至30MHz或30至400MHz。

2.本实用新型由于采用高中频频率及大动态混频器2、9，工艺结构采用屏蔽隔离结构，保证一、二本振4、5之间的隔离度大于80dB，使干扰低于65dB，提供高质量的输出信号。

3.本实用新型二本振5电路中采用直接数字合成源(DDS)17与锁相环相结合，能够实现高跳速、高杂散抑制的信号输出。

4.本实用新型大部分电路采用微波集成电路，因此集成化程度高，体积小，重量轻。

5.本实用新型各级电路之间采用屏蔽隔离结构，因此性能稳定可靠，使用方便，制作简易，便于推广应用。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型的原理方框图。

图2是本实用新型由二本振5、低通滤波器8、11、混频器9、放大器10构成的二次变频器的电原理图。

图3是本实用新型输出幅度补偿器15的电原理图。

参照图1至图3，本实用新型由衰减器1、混频器2、放大器3、7、12、14、一本振4、带通滤波器6、功率控制器13、输出幅度补偿器15以及由二本振5、低通滤波器8、11、混频器9、放大器10构成的二次变频器组成。其中由衰减器1、混频器2、放大器3、一本振4、带通滤波器6构成一次变频器，外接中频信号入端A与衰减器1入端连接，实施例外接输入的中频信号为70MHz，经衰减器1对外接输入的70MHz中频信号衰减后输入混频器2入端1脚。控制信号入端B与一本振4入端连接，一本振4输出串接放大器3后与混频器2入端3脚连接，一本振4其作用提供混频器2一路本振混频信号，放大器3对一本振4提供的本振混频信号进行放大，一本振4输出的本振混频信号频率点受控制信号控制，混频器2其作用是对输入的中频信号和一本振信号进行混频，经混频器2混频后，输出一次变频信号输入带通滤波器6滤波后再输入放大器7对一次变频信号进行放大。一本振4输出工作频段为193至270±0.05MHz或1465至2070±6MHz，其一本振4频率高于中频频率，混频器2把输入的70MHz中频和一本振信号混频后，输出一次变频信号，工作频段为123至200±0.5MHz或1395至2000±6MHz，实施例一本振4输出本振信号频率为195±0.5MHz，混频器2输出一次变频信号频率为125±0.5MHz，线路中一本振4采用直接数字合成源(通称DDS)和锁相环相结合的电路自制而成，衰减器1采用自制的衰减电路制作，衰减量为3dB，放大器3、7采用市售MAV-11型集成放大器制作，混频器2采用市售186C型集成混频器制作，带通滤波器6采用自制的腔体滤波器制作。

本实用新型二次变频器中的二本振5由直接数字合成源(通称DDS)17、LC滤波器18、集成放大器19、或非门20、集成门电路21、运算放大器22、集成VCO振荡器23、集成鉴相器28构成，低通滤波器8、11由LC滤波器26、27构成，混频器9由集成混频器25构成，放大器10由射频集成放大器24构成，图2是本实用新型由二本振5、低通滤波器8、11、混频器9、放大器10构成的二次变频器实施例的电原理接线图，并按其连接线路，实施例二本振5中的直接数字合成源17其作用提供二本振锁相环电路的本地参考信号，直接数字合成源17输出的信号频率受控制信号入端F输入的控制信号而改变，最终实现集成VCO振荡器23的高速跳频。直接数字合成源17输出的参考信号频率经LC滤波器18滤波后，达到改善信号质量，然后输入集成放大器19进行放大，再输入或非门20。或非门20的作用把经放大后的信号电平进行倒相，即把高电平输入转换为低电平输出，输入至集成门电路21。集成门电路21其作用把DDS17输入的参考信号进行分频比相、逻辑运算最后输出两路正负电压控制信号，输入运算放大器22进行放大。运算放大器22其作用把集成门电路21输入的正负电压信号进行放大，提高驱动负载能力作用，输入集成VCO振荡器23，控制集成VCO振荡器23的输出工作频率。集成鉴相器28其作用把集成VCO振荡器23输出的信号与DDS17输出的本地参考信号进行比相，与集成门电路21、运算放大器22、集成VCO振荡器23构成锁相环路、改变集成VCO振荡器23的控制电压，达到二本振5实现锁相环工作形式，提高改善集成VCO振荡器23输出射频信号的质量及稳定度，达到高杂散抑制。实施例直接数字合成源17采用市售9850A型集成DDS器件制作。LC滤波器18采用普通成熟电路自制而成。集成放大器19采用市售MAV-11型集成放大器制作。或非门20采用市售7402型集成门电路制作，集成门电路21采用市售E1010型集成电路制作。运算放大器22采用市售74L141型运算放大器制作，集成VCO振荡器23采用市售T445型集成VCO器件制作。集成鉴相器28采用市售12040型集成鉴相器件制作。实施例集成VCO振荡器23输出的射频信号工作频率为127至232MHz或1428至2401MHz，输入至射频集成放大器24进行放大后再输入集成混频器25作二本振信号频率。一次变频器输出的频率信号经放大器7放大、LC滤波器26滤波后输入集成混频器25与集成VCO振荡器23输入的射频信号进行混频，输出二次变频信号，二次变频信号经LC滤波器27滤波后输入放大器12进行放大。二次变频器输出的二次变频信号即是本实用新型的工作频段覆盖信号，其输出工作频段可达1.5至30MHz或30至400MHz，实现了超宽带工作性能。实施例射频集成放大器24采用市售ERA-5型集成放大器器件制作。集成混频器25采用市售186C型集成混频器器件制作。LC滤波器26、27采用普通成熟电路自制而成。实施例集成VCO振荡器23输出127MHz二本振信号与一次变频器输出信号频率125±0.5MHz在集成混频器25中混频后输出二次变频信号为2±0.5MHz。

本实用新型中集成混频器25输出的二次变频信号经LC滤波器27滤波改善信号质量后输入放大器12进行放大，经放大后的信号输入功率控制器13，功率控制器13的作用对输入的信号进行数控衰减，按要求的功率电平输出，功率衰减量由功率控制信号入端C输入的功率控制信号进行控制，经功率控制器13功率衰减后的信号再输入放大器14进行放大，实施例放大器12、14均采用市售MAV-11型集成放大器器件制作，功率控制器13采用市售AT-263型集成数控衰减器制作。

本实用新型经放大器14放大后的工作频率信号输入至输出幅度补偿器15。输出幅度补偿器15其作用对输出信号的幅度进行补偿，达到信号输出幅度保持不变，由输出信号端E输出，输出幅度补偿控制由输出幅度补偿控制信号入端D输入的幅度补偿信号进行控制，本实用新型输出幅度补偿器15由二极管V₁至V₉、电感L₁至L₆、电阻R₁₃至R₂₄、电容C₁₃至C₁₆构成，图3是本实用新型输出幅度补偿器15实施例的电原理接线图，并按其连接线路。实施例由二极管V₁至V₃、V₄至V₆、V₇至V₉构成三级衰减控制，输出幅度补偿控制信号入端D输入的三路控制信号为高电平或低电平，控制各级二极管的导通或截止，达到控制工作频率信号电平变化，电阻R₁₃至R₁₅、R₁₇至R₁₉、R₂₁至R₂₃构成三级π型射频衰减网络，对输入电平起衰减作用，电感L₁、L₃、L₅防止干扰信号串入衰减网络，起到扼流作用，电感L₂、L₄、L₆防止地干扰信号串入衰减网络，起到扼流作用，电容C₁₃至C₁₆为耦合电容，电阻R₁₆、R₂₀、R₂₄为限流电阻。实施例二极管V₁至V₉采用市售2K4E型二极管制作。电感L₁至C₆均采用市售NXO-10型、5的磁环，在磁环上用0.21毫米漆包线、绕制18匝线圈制作而成。本实用新型中所有的电阻、电容器件均采用市售通用电阻、电容器件制作。本实用新型实施例一本振4控制信号端B的控制信号、二本振5控制信号端F的控制信号、功率控制器13控制信号端C的控制信号及输出幅度补偿器15控制信号端D的控制信号均由外接单片微机输出的各控制信号进行控制。实施例电源16采用通用的直流集成稳压电源电路制作，其输出+V₁电压为+24V，输出+V₂电压为+12V，输出+V₃电压为+5V。

本实用新型简要工作原理如下：中频信号输入端A把70MHz中频信号经衰减器1衰减后输入混频器2的一路信号入端，一本振4产生的本振参考信号经放大器3放大后输入混频器2的另一路信号入端，混频器2对两路输入信号进行混频相减，得到一次变频信号经带通滤波器6滤除杂散干扰后再输入放大器7进行放大，经放大器7放大后的信号输入低通滤波器8滤除掉杂波干扰后输入混频器9的一路信号入端，二本振5产生的本振参考信号经放大器10放大后输入混频器9的另一路信号入端，混频器9对两路输入信号进行混频相减获得二次变频信号，即所需的工作频率信号，二次变频信号经低通滤波器11滤除掉杂波干扰后输入放大器12进行放大，再输入功率控制器13对不同频段的信号补偿衰减功率电平，满足功率平坦度要求，调整输入信号功率，经功率补偿后的电平信号输入放大器14进行放大，放大后的信号再输入到输出幅度补偿器15进行信号电平的幅度补偿，对不同频段的输入信号幅度进行补偿衰减，满足输出幅度平稳的目的，最后输出端E把信号输出至下一级电路设备，一本振4、二本振5、功率控制器13、输出幅度补偿器15的各控制信号均由外接单片微机提供。

本实用新型安装结构如下：把图1至图3中的电路器件安装在一块尺寸长×宽为150×100毫米印刷板上，然后把印刷板安装在一个长×宽×高为160×110×30毫米的屏蔽盒内，屏蔽盒内各级电路之间用1毫米厚薄铜板屏蔽隔离，在屏蔽盒的侧板上安装输入端A、各控制端B、C、D、F及输出端E的电缆插座，实施例采用市售SAM型电缆插座制作，使用时通过电缆插头、电缆线同相应的信号端连接。同时在屏蔽盒的下侧板上安装电源16的电压输入插座，实施例采用市售CD-25T型插座安装。使用时通过插头及导线与外接接收机的电源输入端连接。实施例屏蔽盒采用市售2毫米厚铝板材料机械加工而成。本实用新型可用于宽带跳频、电子靶场等通信设备中高速跳频变频器装置。

Claims

1.一种由衰减器(1)、混频器(2)、放大器(3)、(7)、(12)、(14)、一本振(4)、带通滤波器(6)、功率控制器(13)、电源(16)组成的高速跳频变频器，其特征在于还有二本振(5)、低通滤波器(8)、(11)、混频器(9)、放大器(10)构成的二次变频器及输出幅度补偿器(15)组成，其中衰减器(1)、混频器(2)、放大器(3)、一本振(4)、带通滤波器(6)构成一次变频器，中频信号入端A串接衰减器(1)后与混频器(2)入端1脚连接，混频器(2)出端2脚依次串接带通滤波器(6)、放大器(7)、低通滤波器(8)后与混频器(9)入端1脚连接，控制信号入端B依次串接一本振(4)、放大器(3)后与混频器(2)入端3脚连接，控制信号入端F依次串接二本振(5)、放大器(10)后与混频器(9)入端3脚连接，混频器(9)出端2脚依次串接低通滤波器(11)、放大器(12)、功率控制器(13)、放大器(14)、输出幅度补偿器(15)后与输出信号端E连接，功率控制信号入端C与功率控制器(13)入端3脚连接，输出幅度补偿控制信号入端D与输出幅度补偿器(15)入端3脚连接，电源(16)输出+V₁、+V₂、+V3电压与各级相应的电源电压端连接。

2.根据权利要求1所述的高速跳频变频器，其特征在于二次变频器中的二本振(5)由直接数字合成源(17)、LC滤波器(18)、集成放大器(19)、或非门(20)、集成门电路(21)、运算放大器(22)、集成VCO振荡器(23)、集成鉴相器(28)构成，低通滤波器(8)、(11)由LC滤波器(26)、(27)构成，混频器(9)由集成混频器(25)构成，放大器(10)由射频集成放大器(24)构成，其中控制信号入端F的各控制信号端分别与直接数字合成源(17)入端1至11脚连接，直接数字合成源(17)入端12至15脚与电源(16)输出+V₃电压端并接、入端16、17脚、20脚与地端并接、入端18脚并接电容C₁、电阻R₁后再并接地端、出端19脚依次串接电容C₂、LC滤波器(18)、电容C₃后与集成放大器(19)入端1脚连接，电源(16)输出+V₂电压端串接电阻R₂后与集成放大器(19)出端2脚、电容C4一端并接，电容C₄另一端并接电阻R₃、R₄一端，电阻R₃另一端接地端，电阻R₄另一端与或非门(20)入端2、3脚并接，集成放大器(19)入端3脚接地端，或非门(20)出端1脚与集成门电路(21)入端1脚连接；集成门电路(21)入端2、3脚与电源(16)出端+V₂电压端并接、入端6脚接地端、入端4脚与电阻R₅、R₆一端并接、入端5脚与电阻R₇、R₈一端并接、出端7脚串接集成鉴相器(28)、电容C₁₂后与电容C₉一端、集成混频器(25)入端3脚并接；电阻R₆另一端与电容C₅一端、电阻R₉一端及运算放大器(22)入端2脚并接，电阻R8另一端与电容C₆一端、运算放大器(22)入端3脚并接，电阻R₅、R₇另一端和电容C₅、C₆另一端与地端并接，运算放大器(22)入端7脚与电源(16)输出+V₁电压端连接、入端4脚接地端、出端6脚一路串接电容C₇后与电阻R₉另一端连接、另一路串接电阻R₁₀后与集成VCO振荡器(23)入端1脚连接；集成VCO振荡器(23)入端2脚与电源(16)输出+V₂电压端并接、入端4脚接地端、出端3脚串接电容C₈后与射频集成放大器(24)入端1脚连接；射频集成放大器(24)入端3脚接地端、出端2脚与电阻R₁₁一端、电容C₉另一端并接，电阻R₁₁另一端与电源(16)输出+V₂电压端并接；放大器(7)出端串接电容C₁₀、LC滤波器(26)后与集成混频器(25)入端1脚连接，集成混频器(25)出端2脚串接LC滤波器(27)、电容C₁₁后与放大器(12)入端连接、出端4脚接地端。

3.根据权利要求1或2所述的高速跳频变频器，其特征在于输出幅度补偿器(15)由二极管V₁至V₉、电感L₁至L₆、电阻R₁₃至R₂₄、电容C₁₃至C₁₆构成，其中放大器14出端串接电容C₁₃后与二极管V₁负极、V₂正极、电感L₁一端并接，二极管V₁正极与电阻R₁₃、R₁₄一端并接，二极管V₂负极与二极管V₃正极、电感L₂一端、电容C₁₄一端并接，二极管V₃负极与电阻R₁₄另一端、电阻R₁₅一端并接，电阻R₁₃、R₁₅另一端并接地端；电感L₂另一端串接电阻R₁₆后接地端；电容C₄另一端与二极管V₄负极、V₅正极、电感L₃一端并接，二极管V₄正极与电阻R₁₇、R₁₈一端并接，二极管V₅负极与二极管V₆正极、电感L₄一端、电容C₁₅一端并接，二极管V₆负极与电阻R₁₈另一端、电阻R₁₉一端并接，电阻R₁₇、R₁₉另一端并接地端，电感L₄另一端串接电阻R₂₀后接地端；电容C₁₅另一端与二极管V₇负极、V₈正极、电感L₅一端并接，二极管V₇正极与电阻R₂₁、R₂₂一端并接，二极管V₈负极与二极管V₉正极、电感L₆一端、电容C₁₆一端并接，二极管V₉负极与电阻R₂₂另一端、电阻R₂₃一端并接，电阻R₂₁、R₂₃另一端并接地端，电感L₆另一端串接电阻R₂₄后接地端，电容C₁₆另一端与输出信号端E连接，输出幅度补偿控制信号入端D各信号控制端分别与电感L₁、L₃、L₅另一端连接。

4.根据权利要求3所述的高速跳频变频器，其特征在于一本振(4)输出工作频段为193至270±0.5MHz或1465至2070±6MHz；混频器(2)输出工作频段为123至200±0.5MHz或1395至2000±6MHz。