一种无人机目标模拟器变频及光纤模块的制作方法

1.本发明涉及一种无线通讯技术领域，具体是一种无人机目标模拟器变频及光纤模块。


背景技术：

2.随着信息时代的来临，人们随时随地使用通信设备连接无线通讯网络进行通信。其中通信设备，如双向无线电、移动无线电等，被广泛应用于各种领域，比如无人机领域。其中，变频及光纤模块是无人机目标模拟器的重要组成部分，主要起到无线通讯的作用，能够接收外界预设波段的信号，再进行调整后发出。
3.现有变频及光纤模块存在如下问题：无法有效对接收信号进行延迟调制转发。因此，本领域技术人员提供了一种无人机目标模拟器变频及光纤模块，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种无人机目标模拟器变频及光纤模块，能够有效对接收信号进行延迟调制转发，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人机目标模拟器变频及光纤模块，包括控制及显示模块、供电模块、变频及光纤延迟模块，所述变频及光纤延迟模块用以接收射频信号，再将射频信号依次进行下变频、光纤延迟处理、上变频后输出，所述控制及显示模块用以给变频及光纤延迟模块下达控制信号来控制变频及光纤延迟模块的运行，且接收变频及光纤延迟模块传回的检波信号并显示出来，所述供电模块用以给控制及显示模块、变频及光纤延迟模块供电；所述变频及光纤延迟模块包括下变频子模块、延迟处理子模块、上变频子模块、频率源子模块，所述下变频子模块用以接收射频信号后对其进行下变频处理，并在下变频过程中对射频信号进行检波以及将射频信号与频率源子模块输送的本振信号进行混频，再输出检波信号给控制及显示模块，输出下变频后的射频信号给延迟处理子模块，所述延迟处理子模块用以对下变频后的射频信号进行延迟处理，并将处理后的射频信号输出给上变频子模块，所述上变频子模块用以接收延迟处理后的射频信号并对其进行上变频处理，且在上变频过程中将射频信号与频率源子模块输送的多普勒本振信号进行混频，所述频率源子模块用以向下变频子模块提供本振信号，向上变频子模块提供多普勒本振信号。
6.作为本发明进一步的方案：所述变频及光纤延迟模块接收的射频信号频率为15-17ghz，所述本振信号与多普勒本振信号的频率均为21ghz。
7.作为本发明再进一步的方案：所述下变频子模块，具体包括：限幅器一、低噪声放大器一、带通滤波器一、衰减器一、混频器一、衰减器二、低噪声放大器二、带通滤波器二、衰减器三、低噪声放大器三、衰减器四、低噪声放大器四、带通滤波器三、衰减器五、低噪声放大器五、带通滤波器四，所述低噪声放大器一与带通滤波器一之间连接有检波单元，用以对
接收的射频信号进行检波，并将检波信号输送给控制及显示模块，其中，所述射频信号首先经过限幅器一，限幅器一可实现下变频子模块过功率抗烧毁，随后，射频信号经过低噪声放大器一的放大、带通滤波器一的滤波输送至衰减器一，衰减器一对信号大小进行调整后输送给混频器一，混频器一将射频信号与频率源子模块输送的本振信号进行混频，混频后的混频信号依次经过衰减器二的调整、低噪声放大器二的放大、带通滤波器二的滤波、衰减器三的调整、低噪声放大器三的放大、衰减器四的调整、低噪声放大器四的放大、带通滤波器三的滤波、衰减器五的调整、低噪声放大器五的放大以及带通滤波器四的滤波后输出。
8.作为本发明再进一步的方案：所述检波单元，具体包括：耦合器、低噪声放大器六以及检波器，所述耦合器连接在低噪声放大器一与带通滤波器一之间，用以将低噪声放大器一放大后的射频信号进行耦合，耦合后的射频信号经过低噪声放大器六的放大后输送给检波器，检波器对射频信号进行检波并输出检波信号给控制及显示模块。
9.作为本发明再进一步的方案：所述上变频子模块，具体包括：衰减器六、低噪声放大器七、衰减器七、低噪声放大器八、衰减器八、衰减器九、混频器二、衰减器十、带通滤波器五、低噪声放大器九、衰减器十一、带通滤波器六、低噪声放大器十、衰减器十二、功率放大器、隔离器、带通滤波器七，其中，所述射频信号经过衰减器六的调整、低噪声放大器七的放大、衰减器七的调整、低噪声放大器八的放大、衰减器八的调整、衰减器九的调整后输送至混频器二，且混频器二将射频信号与频率源子模块输送的多普勒本振信号进行混频，混频后的混频信号依次经过衰减器十的调整、带通滤波器五的滤波、低噪声放大器九的放大、衰减器十一的调整、带通滤波器六的滤波、低噪声放大器十的放大、衰减器十二的调整、功率放大器的放大、隔离器的信号隔离、带通滤波器七的滤波后输出。
10.作为本发明再进一步的方案：所述频率源子模块，具体包括：恒温晶体振荡器、可控整流元件一、3g功率转换器、三功分器、可控整流元件二、可控整流元件三、可控整流元件四、放大器一、可控整流元件五、带通滤波器八、二功分器一、可控整流元件六、带通滤波器九、放大器二、混频器三、放大器三、带通滤波器十、18g功率转换器、带通滤波器十一、可控整流元件七、放大器四、二功分器二、可控整流元件八、放大器五、直接数字式频率合成器、可控整流元件九、可控整流元件十、带通滤波器十二、混频器四、混频器五、可控整流元件十一、放大器六、放大器七、可控整流元件十二、带通滤波器十三、放大器八、放大器九、可控整流元件十三、带通滤波器十四、可控整流元件十四、放大器十、放大器十一；其中，所述恒温晶体振荡器输出晶振信号，晶振信号经过可控整流元件一的整流、3g功率转换器的功率转换后输送至三功分器，晶振信号经过三功分器后分为三路，一路晶振信号经过可控整流元件三的整流、放大器一的放大、可控整流元件五的整流、带通滤波器八的滤波后到达二功分器一，另一路晶振信号经过可控整流元件二的整流、可控整流元件六的整流、带通滤波器九的滤波、放大器二的放大后输送至混频器三，最后一路晶振信号经过可控整流元件四的整流、放大器三的放大、带通滤波器十的滤波、18g功率转换器的功率转换、带通滤波器十一的滤波、可控整流元件七的整流、放大器四的放大输送至二功分器二；经过二功分器一后的晶振信号分为两路，一路晶振信号经过可控整流元件八的整流、放大器五的放大、直接数字式频率合成器的频率合成、可控整流元件九的整流后输送至混频器三，另一路晶振信号经过可控整流元件十一的整流后输送至混频器五；经过二功分器二后的晶振信号分为两路，一路晶振信号经过放大器六的放大后输送至混频器四，另一路晶振信号经过放大器七的放大
后输送至混频器五，混频器三将输入的信号混频后，经过可控整流元件十的整流、带通滤波器十二的滤板输送至混频器四；混频器四将输入的信号混频后，经过可控整流元件十二的整流、带通滤波器十三的滤波、放大器八的放大、放大器九的放大输出本振信号；混频器五将输入的信号混频后，经过可控整流元件十三的整流、带通滤波器十四的滤波、可控整流元件十四的整流、放大器十的放大、放大器十一的放大输出多普勒本振信号。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本技术具有射频信号收发功能，能够有效对接收信号进行延迟调制转发。
12.2、本技术具有接收和发射的动态调节功能。
13.3、本技术具备对接收信号进行多普勒调制功能。
14.4、本技术具有接收信号(射频)检波输出功能。
附图说明
15.图1为一种无人机目标模拟器变频及光纤模块的结构框图；图2为一种无人机目标模拟器变频及光纤模块中下变频子模块的电路图；图3为一种无人机目标模拟器变频及光纤模块中上变频子模块的电路图；图4为一种无人机目标模拟器变频及光纤模块中频率源子模块的电路图；图5为一种无人机目标模拟器变频及光纤模块中限幅器一的电特性参数表；图6为一种无人机目标模拟器变频及光纤模块中放大器指标表。
具体实施方式
16.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
17.请参阅图1～6，本发明实施例中，一种无人机目标模拟器变频及光纤模块，包括控制及显示模块、供电模块、变频及光纤延迟模块，变频及光纤延迟模块用以接收射频信号，再将射频信号依次进行下变频、光纤延迟处理、上变频后输出，控制及显示模块用以给变频及光纤延迟模块下达控制信号来控制变频及光纤延迟模块的运行，且接收变频及光纤延迟模块传回的检波信号并显示出来，供电模块用以给控制及显示模块、变频及光纤延迟模块供电；变频及光纤延迟模块包括下变频子模块、延迟处理子模块、上变频子模块、频率源子模块，下变频子模块用以接收射频信号后对其进行下变频处理，并在下变频过程中对射频信号进行检波以及将射频信号与频率源子模块输送的本振信号进行混频，再输出检波信号给控制及显示模块，输出下变频后的射频信号给延迟处理子模块，延迟处理子模块用以对下变频后的射频信号进行延迟处理，并将处理后的射频信号输出给上变频子模块，上变频子模块用以接收延迟处理后的射频信号并对其进行上变频处理，且在上变频过程中将射频信号与频率源子模块输送的多普勒本振信号进行混频，频率源子模块用以向下变频子模块提供本振信号，向上变频子模块提供多普勒本振信号。
18.在本实施例中：变频及光纤延迟模块接收的射频信号频率为15-17ghz，该无人机目标模拟器变频和光纤模块实现15-17ghz射频信号的接收，等效模拟无人机目标回波特性（距离、速度、功率）变化，最终输出。本振信号与多普勒本振信号的频率均为21ghz，取高本振21ghz，原因是低本振11ghz与中频信号产生的组合杂散较多，不容易处理。
19.在本实施例中：下变频子模块，具体包括：限幅器一、低噪声放大器一、带通滤波器一、衰减器一、混频器一、衰减器二、低噪声放大器二、带通滤波器二、衰减器三、低噪声放大器三、衰减器四、低噪声放大器四、带通滤波器三、衰减器五、低噪声放大器五、带通滤波器四，低噪声放大器一与带通滤波器一之间连接有检波单元，用以对接收的射频信号进行检波，并将检波信号输送给控制及显示模块，其中，射频信号首先经过限幅器一，限幅器一可实现下变频子模块过功率抗烧毁，随后，射频信号经过低噪声放大器一的放大、带通滤波器一的滤波输送至衰减器一，衰减器一对信号大小进行调整后输送给混频器一，混频器一将射频信号与频率源子模块输送的本振信号进行混频，混频后的混频信号依次经过衰减器二的调整、低噪声放大器二的放大、带通滤波器二的滤波、衰减器三的调整、低噪声放大器三的放大、衰减器四的调整、低噪声放大器四的放大、带通滤波器三的滤波、衰减器五的调整、低噪声放大器五的放大以及带通滤波器四的滤波后输出。在上述设置中，下变频子模块可将15-17ghz射频信号转换为4-6ghz中频信号，需要说明的是，中频频率取4-6ghz。中频频率过低，本振频率相应就会过高，更接近射频频带，一方面增加射频滤波器的设计难度，同时中频与本振信号的组合杂散落在通带内的可能性更大，另一方面本振源的设计难度也会提高，因此中频频率取4-6ghz比较合适。此外，下变频子模块的接收链路首先通过限幅器一实现整体链路过功率抗烧毁，所选芯片最大输入功率为40dbm，满足协议指标，其电特性参数如图5所示。接收链路通过低噪声放大器一、带通滤波器一、衰减器一实现40db动态，当输入功率增大或减小时，动态衰减相应减小或增大，以保持接收链路输出功率固定为12dbm。接收链路输入功率范围为-50～-10dbm，适当提高混频前信号功率，有助于提高混频后中频信号的杂散抑制，同时提升链路信噪比。接收信号经过低噪声放大器一放大后进入带通滤波器一，然后进行混频。混频后的信号，包含本振信号、射频信号、9～13g功率转换器hz（2rf-lo）组合信号及8～12ghz（2lo-2rf）组合信号。由于本振及射频信号频率相对中频较高，中频链路器件本身会带来较高的抑制，无需额外设计滤波器，因此中频通道主要需要抑制2rf-lo和2lo-2rf组合信号。
20.在本实施例中：检波单元，具体包括：耦合器、低噪声放大器六以及检波器，耦合器连接在低噪声放大器一与带通滤波器一之间，用以将低噪声放大器一放大后的射频信号进行耦合，耦合后的射频信号经过低噪声放大器六的放大后输送给检波器，检波器对射频信号进行检波并输出检波信号给控制及显示模块。在上述设置中，在射频部分加入耦合器，耦合器耦合端输出信号经过放大后输出给检波器，从而实现接收功率检测。耦合器直通端输出信号与21ghz本振信号下变频至4-6ghz，经放大、滤波后输出。
21.在本实施例中：上变频子模块，具体包括：衰减器六、低噪声放大器七、衰减器七、低噪声放大器八、衰减器八、衰减器九、混频器二、衰减器十、带通滤波器五、低噪声放大器九、衰减器十一、带通滤波器六、低噪声放大器十、衰减器十二、功率放大器、隔离器、带通滤波器七，其中，射频信号经过衰减器六的调整、低噪声放大器七的放大、衰减器七的调整、低噪声放大器八的放大、衰减器八的调整、衰减器九的调整后输送至混频器二，且混频器二将射频信号与频率源子模块输送的多普勒本振信号进行混频，混频后的混频信号依次经过衰减器十的调整、带通滤波器五的滤波、低噪声放大器九的放大、衰减器十一的调整、带通滤波器六的滤波、低噪声放大器十的放大、衰减器十二的调整、功率放大器的放大、隔离器的信号隔离、带通滤波器七的滤波后输出。在上述设置中，上变频子模块主要完成将4-6ghz的
中频信号转换为15-17ghz的射频信号，并具有0.5db步进，110db动态衰减范围。中频信号与21ghz多普勒本振信号上变频至15-17ghz，经放大、滤波后输出。此外，模拟器链路动态放在上变频子模块的上变频链路中，链路总增益设计值为70db，动态110db，当输入信号大于-50dbm时，调节接收链路衰减以保持接收链路输出功率固定。模拟器整体链路输入功率-50dbm时，发射链路110db动态打开，输出为-90dbm；输入功率-10dbm时，接收链路40db动态打开，输出为20dbm。发射链路110db动态由衰减器六、衰减器七、衰减器八、衰减器九组成。发射链路射频通道包含的信号主要有射频信号、多普勒本振信号、30～34ghz(2lo-2if)交调信号，滤波器需对本振信号和2lo-2if信号有70db以上的抑制。整体链路射频输出p-1要求≥25db，因此上变频链路选用一级p1db为26dbm的放大器，放大器后加隔离器起到改善匹配、优化平坦度的作用，隔离器插损约为0.5db，链路p-1指标可满足要求。放大器指标如图6所示。
22.在本实施例中：频率源子模块，具体包括：恒温晶体振荡器、可控整流元件一、3g功率转换器、三功分器、可控整流元件二、可控整流元件三、可控整流元件四、放大器一、可控整流元件五、带通滤波器八、二功分器一、可控整流元件六、带通滤波器九、放大器二、混频器三、放大器三、带通滤波器十、18g功率转换器、带通滤波器十一、可控整流元件七、放大器四、二功分器二、可控整流元件八、放大器五、直接数字式频率合成器、可控整流元件九、可控整流元件十、带通滤波器十二、混频器四、混频器五、可控整流元件十一、放大器六、放大器七、可控整流元件十二、带通滤波器十三、放大器八、放大器九、可控整流元件十三、带通滤波器十四、可控整流元件十四、放大器十、放大器十一；其中，恒温晶体振荡器输出晶振信号，晶振信号经过可控整流元件一的整流、3g功率转换器的功率转换后输送至三功分器，晶振信号经过三功分器后分为三路，一路晶振信号经过可控整流元件三的整流、放大器一的放大、可控整流元件五的整流、带通滤波器八的滤波后到达二功分器一，另一路晶振信号经过可控整流元件二的整流、可控整流元件六的整流、带通滤波器九的滤波、放大器二的放大后输送至混频器三，最后一路晶振信号经过可控整流元件四的整流、放大器三的放大、带通滤波器十的滤波、18g功率转换器的功率转换、带通滤波器十一的滤波、可控整流元件七的整流、放大器四的放大输送至二功分器二；经过二功分器一后的晶振信号分为两路，一路晶振信号经过可控整流元件八的整流、放大器五的放大、直接数字式频率合成器的频率合成、可控整流元件九的整流后输送至混频器三，另一路晶振信号经过可控整流元件十一的整流后输送至混频器五；经过二功分器二后的晶振信号分为两路，一路晶振信号经过放大器六的放大后输送至混频器四，另一路晶振信号经过放大器七的放大后输送至混频器五，混频器三将输入的信号混频后，经过可控整流元件十的整流、带通滤波器十二的滤板输送至混频器四；混频器四将输入的信号混频后，经过可控整流元件十二的整流、带通滤波器十三的滤波、放大器八的放大、放大器九的放大输出本振信号；混频器五将输入的信号混频后，经过可控整流元件十三的整流、带通滤波器十四的滤波、可控整流元件十四的整流、放大器十的放大、放大器十一的放大输出多普勒本振信号。
23.本技术具有射频信号收发功能，能够有效对接收信号进行延迟调制转发，并具有接收和发射的动态调节功能、对接收信号进行多普勒调制功能、接收信号(射频)检波输出功能。
24.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精
神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
25.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。