一种用于宽带射频直接采样的模拟接收组件的制作方法

1.本实用新型涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种用于宽带射频直接采样的模拟接收组件。


背景技术：

2.传统的信号收发模块设计方案是使用混频的方式完成宽带信号直接采样或者发射信号。这种设计方案需要大量的分立器件才能完成，最基本的比如本振模块，中频信号发射模块，发射通道增益调节所需要的器件等。同时这种方案还有明显的缺点：功耗大，体积大，混频杂散难抑制，需要滤波器组件，需要中频放大器和中频滤波器，在低频段的谐波很难提高等。常规设计方案基于以上特点，需要把射频板和数字板分开做，因此需要在机箱中占用至少2 个槽位，提高了设计成本与使用成本。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于宽带射频直接采样的模拟接收组件，解决了传统信号收发模块中模拟接收组件存在的不足。
4.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种用于宽带射频直接采样的模拟接收组件，它包括多路模拟接收通道，每路模拟接收通道包括依次连接的限幅器、数控衰减器、低噪声放大器、直通/滤波器和射频开关；所述限幅器的输入端与背板接口的输出端连接，所述射频开关通过adc芯片采样后连接到数字信号处理单元。
5.进一步地，所述模拟接收通道包括第一模拟接收通道、第二模拟接收通道、第三模拟接收通道和第四模拟接收通道；所述第一模拟接收通道、第二模拟接收通道和第四模拟接收通道中的射频开关为二选一开关；所述第三模拟接收通道中的射频开关为四选一开关。
6.进一步地，所述第一模拟接收通道和第二模拟接收通道内部包括通过二选一开关选择切换的两条支路，一路为1030mhz接收支路，一路为直通支路。
7.进一步地，所述第三模拟接收通道包括通过四选一开关选择切换的三条支路，一路为 90mhz～200mhz的电调滤波器支路，一路为200mhz～400mhz的电调滤波器支路，一路为直通支路。
8.进一步地，所述第四模拟接收通道包括通过二选一开关选择切换的两条支路，一路为 960mhz～1250mhz的电调滤波器支路，一路为直通支路。
9.进一步地，所述第一模拟接收通道、第二模拟接收通道和第四模拟接收通道包括依次连接的限幅器、耦合器、数控衰减器、低噪声放大器、负载、低噪声放大器、二选一开关、数控衰减器、低噪声放大器、负载和低噪声放大器。
10.进一步地，所述第三模拟接收通道包括依次连接的限幅器、耦合器、数控衰减器、低噪声放大器、四选一开关、数控衰减器、低噪声放大器、数控衰减器、低噪声放大器、数控衰减器、低噪声放大器、负载和低噪声放大器。
11.本实用新型具有以下优点：
12.设计电路简单，调试简单，成本低等突出优点。把射频模块和数字信号处理模块集成到一个标准的槽位中，因此可以运用于有小体积，多通道需求的运用场景。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图；
14.图2为第一和第二模拟接收通道的射频链路结构图；
15.图3为第三模拟接收通道的射频链路结构图；
16.图4为第四模拟接收通道的射频链路结构图。
具体实施方式
17.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的保护范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
18.如图1所示，本实用新型涉及一种用于宽带射频直接采样的模拟接收组件，它包括多路模拟接收通道，每路模拟接收通道包括依次连接的限幅器、数控衰减器、低噪声放大器、直通/滤波器和射频开关；所述限幅器的输入端与背板接口的输出端连接，所述射频开关通过 adc芯片采样后连接到数字信号处理单元。数字信号处理单元的核心选用型号为 xc7vx690t的fpga芯片。
19.进一步地，所述模拟接收通道包括第一模拟接收通道、第二模拟接收通道、第三模拟接收通道和第四模拟接收通道；所述第一模拟接收通道、第二模拟接收通道和第四模拟接收通道中的射频开关为二选一开关；所述第三模拟接收通道中的射频开关为四选一开关。
20.其中，低噪声放大器(lna)要求噪声系数小、线性度高。因接收通道1、4要求直通通路频段为dc
‑
6.4ghz；接收通道3的lna选择qorvo公司的低噪声放大器tqp3m9008；接收通道中需要使用射频开关选择不同的射频支路，接收通道的二选一开关选择peregrine公司的pe42521；四选一开关选择adi公司的hmc241lp3e。
21.其中，可调衰减器选择的是adi公司的hmc624和hmc424，单芯片可调范围为31.5db，步进0.5db；限幅器选择的是macom公司的限幅二极管madl
‑
011023
‑
14150t进行限幅；
22.进一步地，如图2所示，所述第一模拟接收通道和第二模拟接收通道内部包括通过二选一开关选择切换的两条支路，一路为1030mhz接收支路，一路为直通支路。其包括依次连接的型号为011023
‑
14150t的限幅器、型号为rbdc
‑
20
‑
63 的耦合器、型号为hmc424的数控衰减器、型号为hmc8411的低噪声放大器、负载att、型号为hmc8411的低噪声放大器、型号为pe42521的二选一开关、型号为hmc424的数控衰减器、型号为hmc8411的低噪声放大器、负
载att和型号为hmc8411的低噪声放大器。
23.使用adc12dj3200的测试板卡对adc的有效位数和输入功率进行测试验证可以得到在 6.4ghz采样率下，输入 9dbm时得到adc最高有效位数为8.5db，可以计算得到信噪比
24.snr＝8.5*6.02 1.79＝52.9db
25.同时计算得到adc的噪底(3.2ghz带宽)
26.noise
foolr
＝9
‑
52.9＝
‑
43.9dbm
27.对于信号带宽8mhz，处理增益10log(3200/8)＝26db，即对于8mhz信号噪底为
28.‑
43.9
‑
26＝
‑
69.9dbm
29.同时考虑到空口热噪声以及射频前端噪声系数影响，可以得到经过空口信号经过射频前端后的底噪为(已知信号带宽为8mhz，热噪声功率谱密度为
‑
174dbm/hz)
30.snr
rfout
＝
‑
174 10lg(8*10e6) 6.4 46.1＝
‑
52.4dbm
31.由以上计算可得射频输出的噪底大于adc的底噪，所以输入信号为最小
‑
80dbm时的 snr最要由射频信号噪底决定，所以经adc采集之后输出的信号比为
32.‑
80 46.1
‑
(
‑
52.4)＝18.5db
33.而系统解调要求的信噪比为12db，满足系统指标要求。
34.进一步地，如图3所示，所述第三模拟接收通道包括通过四选一开关选择切换的三条支路，一路为90mhz～200mhz的电调滤波器支路，一路为200mhz～400mhz的电调滤波器支路，一路为直通支路。其包括次连接的型号为011023
‑
14150t的限幅器、型号为rbdc
‑
20
‑
63 的耦合器、型号为hmc624的数控衰减器、型号为tqp3m9008的低噪声放大器、型号为 hmc241的四选一开关、型号为hmc624的数控衰减器、型号为tqp3m9008的低噪声放大器、型号为hmc624的数控衰减器、型号为tqp3m9008的低噪声放大器、型号为hmc624 的数控衰减器、型号为tqp3m9008的低噪声放大器、负载att和型号为tqp3m9008的低噪声放大器。
35.进一步地，如图4所示，所述第四模拟接收通道包括通过二选一开关选择切换的两条支路，一路为960mhz～1250mhz的电调滤波器支路，一路为直通支路。其包括依次连接的型号为011023
‑
14150t的限幅器、型号为rbdc
‑
20
‑
63 的耦合器、型号为hmc424的数控衰减器、型号为hmc8411的低噪声放大器、负载att、型号为hmc8411的低噪声放大器、型号为 pe42521的二选一开关、型号为hmc424的数控衰减器、型号为hmc8411的低噪声放大器、负载att和型号为hmc8411的低噪声放大器。
36.其中，1030mhz频点的带通滤波器选择薄膜腔声谐振滤波器rsfk1030p008b1，该滤波器中心频点1030mhz带宽8mhz，1090mhz频点的带通滤波器选择薄膜腔声谐振滤波器 rsfk1090p008b1，该滤波器中心频点1090mhz带宽8mhz，90mhz～400mhz频段的电调滤波器分为两段90mhz～200mhz和200mhz～400mhz两段，960mhz～1224mhz频段选用电调滤波器msfj1602。
37.从前面计算得到adc的噪底(3.2ghz带宽)
38.noise
foolr
＝9
‑
52.9＝
‑
43.9dbm
39.对于信号带宽11mhz，处理增益10log(3200/110＝24.6db，即对于11mhz信号噪底为
40.‑
43.9
‑
24.6＝
‑
68.5dbm
41.同时考虑到空口热噪声以及射频前端噪声系数影响，可以得到经过空口信号经过
射频前端后的底噪为(已知信号带宽为8mhz，热噪声功率谱密度为
‑
174dbm/hz)
42.snr
rfout
＝
‑
174 10lg(11*10e6) 6.5 40.1＝
‑
57dbm
43.由以上计算可得射频输出的噪底大于adc的底噪，所以输入信号为最小
‑
80dbm时的 snr最要由射频信号噪底决定，所以经adc采集之后输出的信噪比为
44.‑
80 40.1
‑
(
‑
57)＝17db
45.而系统解调要求的信噪比为12db，满足系统指标要求。
46.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。