一种C-S波段下变频组件的制作方法

一种c-s波段下变频组件
技术领域
1.本实用新型涉及射频通信技术领域，具体而言，涉及一种c-s波段下变频组件。


背景技术：

2.下变频器是微波接收机的关键组件，被广泛应用在微波通信、雷达、遥控以及许多微波测量系统中。下变频器可抑制带外干扰并提供一定的变频增益，将信号最终变频到满足解调终端的频段。作为地面侦收系统的一个核心装备，微波下变频器的动态范围、灵敏度、噪声系数、频率稳定度等性能指标对整个链路的性能起着决定性因素，这就要求微波下变频器在完成强大、复杂的通用功能的前提下，尽量追求设备的体积更小、重量更轻和功耗更低、速度更快，在电性能的改进方面尽量追求宽频带、大动态范围、高灵敏度和低相位噪声。传统的c-s波段下变频组件大多采用一次变频，视频输入信号经过前置放大、混频处理、二次放大、滤波处理后输出。一次变频方式具有组合频率干扰小、设备简单、可靠性高、重量轻、功耗小和成本低等优点。但是，由于下变频器采用的是宽带输入，宽带信号使得在后续混频处理和滤波处理过程，大幅增加通道单元的负担，导致整个下变频组件的运算效率降低，消耗大量的硬件资源；并且，采用一次变频方式进行微波下变频处理容易带来镜像干扰、本振泄露和中频抑制等缺陷。有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：现有的c-s波段下变频组件采用一次变频和带宽输入，不仅带来镜像干扰和本振泄露等缺陷，而且会大幅增加通道单元和本振单元的负担，导致整个下变频组件的运算效率降低。目的在于提供一种c-s波段下变频组件，采用多路并行的方式对输入的c波段信号进行二阶下变频，降低下变频组件中的通道单元和本振单元的负担；每一路二次下变频由带通滤波器对频率范围相适应的c波段信号进行筛选，二次下变频的方式实现镜像抑制和本振泄漏抑制。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.本实用新型提供一种c-s波段下变频组件，包括射频滤波单元和并行的多个下变频模块；所述射频滤波单元的输入端接入c波段信号，所述射频滤波单元的输出端分别连接所述多个下变频模块的输入端，所述多个下变频模块的输出端输出s波段信号；每一个下变频模块包括依次连接的带通滤波器、二次变频单元和电调滤波单元；各带通滤波器允许通过的信号频率范围互不相同，各二次变频单元的调频范围互不相同，各电调滤波单元自动增益控制的分贝互不相同。
6.进一步的，所述c-s波段下变频组件还包括数控单元、晶振单元、分路单元和电源；所述数控单元分别与各二次变频单元和各电调滤波单元连接；所述晶振单元的输出端与所述分路单元的输入端连接；所述分路单元的输出端分别与各二次变频单元连接；所述电源分别与所述射频滤波单元、所述多个下变频模块、所述数控单元和所述晶振单元连接。
7.进一步的，所述射频滤波单元包括依次连接的第一隔离器、射频滤波器和第二隔
离器；所述第一隔离器的输入端接收c波段信号，所述第二隔离器的输出端连接带通滤波器。
8.进一步的，所述二次变频单元包括依次连接的低噪声放大器、第一微波混频器、第一中频滤波器、中频放大器、第二微波混频器和第二中频滤波器；所述低噪声放大器的输入端连接所述第二隔离器的输出端，所述第二中频滤波器的输出端连接所述电调滤波单元的输入端；所述二次变频单元还包括第一本振和第二本振；所述第一本振的输入端连接所述数控单元，所述第一本振的输出端连接所述第一微波混频器；所述第二本振的输入端连接所述数控单元，所述第二本振的输出端连接所述第二微波混频器；所述第一本振输出的信号的频率范围为5ghz~6ghz。
9.进一步的，所述电调滤波单元包括agc子单元和mgc子单元。
10.进一步的，所述电调滤波单元包括前置中频放大器、前置单刀双掷开关、第一电控衰减器、第二电控衰减器、后置单刀双掷开关和主中频放大器；所述前置中频放大器的输入端连接所述第二中频滤波器的输出端；所述前置单刀双掷开关的一端连接所述前置中频放大器的输出端，所述前置单刀双掷开关的另一端连接所述第一电控衰减器的输入端和实施第二电控衰减器的输入端；实施第一电控衰减器的输出端和所述第二电控衰减器的输出端连接所述后置单刀双掷开关的一端；所述后置单刀双掷开关的另一端连接所述主中频放大器的输入端，所述主中频放大器的输出端输出s波段信号。
11.进一步的，所述第一本振包括第一运算器、第一鉴相器、第一压控振荡器和第二运算器；所述第一运算器、所述第一鉴相器和所述第一压控振荡器依次连接，所述第一运算器的输入端连接所述晶振单元的输出端；所述第一压控振荡器包括两个输出端，其中一个输出端连接所述第一微波混频器的输入端，另一个输出端连接所述第二运算器的输入端；所述第二运算器的输出端连接所述第一鉴相器的输入端。
12.进一步的，所述第二本振包括dds信号发生器、第三运算器、第二鉴相器、第二压控振荡器和第四运算器；所述dds信号发生器、所述第三运算器、所述第二鉴相器和所述第二压控振荡器依次连接，所述dds信号发生器的输入端连接所述晶振单元的输出端；所述第二压控振荡器包括两个输出端口，其中一个输出端口连接所述第二微波混频器的输入端，另一个输出端口连接所述第四运算器的输入端；所述第四运算器的输出端连接所述第二鉴相器的输入端。
13.进一步的，所述分路单元包括第三鉴相器、低通滤波器、压控晶体振荡器、第五运算器和分路器；所述第三鉴相器、所述低通滤波器和所述压控晶体振荡器依次连接；所述第三鉴相器的输入端接收外参考源，所述压控晶体振荡器的其中一个输出端连接所述第五运算器的输入端，所述压控晶体振荡器的另一个输出端连接所述分路器的输入端；所述晶振单元的输出端连接所述分路器的输入端；所述分路器的输出端分类连接所述第一本振和所述第二本振。
14.进一步的，所述晶振单元为100mhz高稳晶振。
15.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：一方面，采用多路并行的方式对输入的c波段信号进行下变频，每一路的起始端设置有带通滤波器，用于对经过射频滤波单元初次选频后的信号进行二次选频，仅允许频率范围与该路带通滤波器允许通过的频率范围相匹配的信号；各路的带通滤波器允许通过的信号频率范围各不相同，实现对
连续输入的不同频率的c波段信号进行分路，每一路仅对与该路带通滤波器允许通过的频率范围向匹配的信号进行下变频处理，从而可减小各路的滤波器与振荡器的负担，提高工作效率。另一方面，采用二次下变频的方式对输入的c波段信号进行处理，并增加了电调滤波单元，使接收信号的镜像干扰远离混频器通道，能较好地改善镜像抑制、中频抑制和本振泄漏，并且电调滤波单元还能实现增益控制。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为本实用新型实施例提供的一种c-s波段下变频组件整体结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例提供的一种c-s波段下变频组件中射频滤波单元及下变频模块的结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例提供的二次变频单元中第一本振的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例提供的二次变频单元中第二本振的结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例提供的分路单元结构示意图。
22.附图中标记及对应的零部件名称：
23.1-射频滤波单元，2-下变频模块，3-数控单元，4-晶振单元，5-分路单元，6-电源，11-第一隔离器，12-射频滤波器，13-第二隔离器，21-带通滤波器，22-二次变频单元，23-电调滤波单元，221-低噪声放大器，222-第一微波混频器，223-第一中频滤波器，224-中频放大器，225-第二微波混频器，226-第二中频滤波器，227-第一本振，228-第二本振，231-前置中频放大器，232-前置单刀双掷开关，233-第一电控衰减器，234-第二电控衰减器，235-后置单刀双掷开关，236-主中频放大器。
具体实施方式
24.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
25.实施例：
26.传统的c-s波段下变频组件大多采用一次变频，视频输入信号经过前置放大、混频处理、二次放大、滤波处理后输出。一次变频方式具有组合频率干扰小、设备简单、可靠性高、重量轻、功耗小和成本低等优点。但是，由于下变频器采用的是宽带输入，宽带信号使得在后续混频处理和滤波处理过程，大幅增加通道单元的负担，导致整个下变频组件的运算效率降低，消耗大量的硬件资源；并且，采用一次变频方式进行微波下变频处理容易带来镜像干扰、本振泄露和中频抑制等缺陷。
27.针对传统c-s波段下变频组件存在的上述缺陷，本实施例提供一种采用并行的二次下变频处理方式的c-s波段下变频组件，使接收信号的镜像干扰远离混频器通道，从而能较好地改善镜像抑制、中频抑制和本振泄漏，同时减小滤波器、振荡器等通道单元的附带，
提高工作效率。
28.如图1所示，本实施例提供的一种c-s波段下变频组件包括：射频滤波单元1和并行的多个下变频模块2；所述射频滤波单元1的输入端接入c波段信号，所述射频滤波单元1的输出端分别连接所述多个下变频模块2的输入端，所述多个下变频模块2的输出端输出s波段信号；每一个下变频模块2包括依次连接的带通滤波器21、二次变频单元22和电调滤波单元23；各带通滤波器允许通过的信号频率范围互不相同，各二次变频单元22的调频范围互不相同，各电调滤波单元23自动增益控制的分贝互不相同。
29.c波段信号的频率范围为4ghz~8ghz，将c波段信号输入下变频组件属于带宽输入，下变频组件接收到的信号较多。射频滤波单元的作用则是从诸多输入信号中选出所需要的信号，然后将选择出的某一频率的信号输入至下变频模块中，由下变频模块对接收到的信号进行相应的下变频处理，输出符合s波段频率范围的信号。本实施例采用了多个并行的下变频模块，且每一个下变频模块中设置了带通滤波器，各下变频模块的带通滤波器允许通过的信号频率互不相同。带通滤波器用于对经过射频滤波器选出的信号进行二次过滤，仅允许频率范围与带通滤波器的频率范围相匹配的信号通过，使得一段时间内连续输入的不同频率的信号被分配至不同的下变频模块中，下变频模块仅对允许通过的信号进行处理，从而减小了各下变频模块中的通道单元和本振单元的负担。另外，本实施例下变频模块采用了二次下变频，使接收信号的镜像干扰远离混频器通带，从而可较好地改善镜像抑制、中频抑制和本振泄漏，增加的电调滤波单元还可实现自动增益控制。
30.除射频滤波单元和下变频模块外，如图1所示，本实施例提供的一种c-s波段下变频组件还包括数控单元3、晶振单元4、分路单元5和电源6。其中，数控单元3用于对下变频模块2的本振频率进行预置，即对本振中分频及分频比进行计算和控制，以及对电调滤波单元23中的数控衰减器进行增益控制；晶振单元4用于下变频模块2中的二次变频单元22的频率稳定度和精确度进行控制，本实施例选用100mhz高稳晶振；分路单元5用于为第一本振227和第二本振228提供参考信号；电源6则用于对这个下变频组件中的本振单元及通道单元供电。在连接方式上，所述数控单元3分别与各二次变频单元22和各电调滤波单元23连接；所述晶振单元4的输出端与所述分路单元5的输入端连接；所述分路单元5的输出端分别与各二次变频单元22连接；所述电源6分别与所述射频滤波单元1、所述多个下变频模块2、所述数控单元3和所述晶振单元4连接。
31.以下对c-s波段下变频组件中的射频滤波单元、二次变频单元、电调滤波单元、第一本振、第二本振和分路单元的内部结构进行详细说明。
32.如图1所示，射频滤波单元1包括依次连接的第一隔离器11、射频滤波器12和第二隔离器13；所述第一隔离器11的输入端接收c波段信号，所述第二隔离器13的输出端连接带通滤波器21。其中，第一隔离器11的作用是确保满意的宽度vswr特性；射频滤波器12可对无用的频率提供足够的抑制；第二隔离器13可在射频滤波器12和第一微波混频器222之间提供良好的宽带匹配，以保证严格的幅频特性指标。
33.如图2所示，二次变频单元22包括依次连接的低噪声放大器221、第一微波混频器222、第一中频滤波器223、中频放大器224、第二微波混频器225和第二中频滤波器226；所述低噪声放大器221的输入端连接所述第二隔离器13的输出端，所述第二中频滤波器226的输出端连接所述电调滤波单元23的输入端；所述二次变频单元22还包括第一本振227和第二
本振228；所述第一本振227的输入端连接所述数控单元3，所述第一本振227的输出端连接所述第一微波混频器222；所述第二本振228的输入端连接所述数控单元3，所述第二本振228的输出端连接所述第二微波混频器225；所述第一本振227输出的信号的频率范围为5ghz~6ghz。
34.需说明的是，本实施例采用二次变频方式，针对每一路二次下变频，需根据带通滤波器选频后输入至下变频模块的信号频率，严格选好第一中频，使得输入信号的镜像落在有用频带之外，同时保证低阶信号与本振的组合干扰不进入中频带内，并考虑第一本振和第二本振对本振泄漏电平及镜像抑制的要求。确定好第一中频的前提下，由于输入输出信号的频率已知，则相应的第一本振和第二本振的频率可确定。为避开低频互调，第一中频可选择在1ghz~2ghz。
35.如图1所示，电调滤波单元23主要用于对中频信号进行放大、滤波和增益控制，由放大、滤波和电调三部分组成，可选择agc自动增益控制方式和mgc自动增益控制方式。具体的，包括前置中频放大器231、前置单刀双掷开关232、第一电控衰减器233、第二电控衰减器234、后置单刀双掷开关235和主中频放大器236；所述前置中频放大器231的输入端连接所述第二中频滤波器226的输出端；所述前置单刀双掷开关232的一端连接所述前置中频放大器231的输出端，所述前置单刀双掷开关232的另一端连接所述第一电控衰减器233的输入端和实施第二电控衰减器234的输入端；实施第一电控衰减器233的输出端和所述第二电控衰减器234的输出端连接所述后置单刀双掷开关235的一端；所述后置单刀双掷开关235的另一端连接所述主中频放大器236的输入端，所述主中频放大器236的输出端输出s波段信号。
36.如图3所示，本实施例中，第一本振227采用单环频率合成方式，具有良好的相噪特性和较低的杂散电平，由数控单元3根据输入信号控制其输出至第一微波混频器222的信号频率、步进和幅度，产生第一中频信号。第一本振227包括第一运算器、第一鉴相器、第一压控振荡器和第二运算器；所述第一运算器、所述第一鉴相器和所述第一压控振荡器依次连接，所述第一运算器的输入端连接所述晶振单元4的输出端；所述第一压控振荡器包括两个输出端，其中一个输出端连接所述第一微波混频器222的输入端，另一个输出端连接所述第二运算器的输入端；所述第二运算器的输出端连接所述第一鉴相器的输入端。
37.如图4所示，本实施例中，第二本振228采用dds ppl频率合成方式，由数控单元3控制其输出至第一微波混频器222的信号频率、步进和幅度，产生第二中频信号。dds作为激励信号，降低了锁相环的环路捕捉时间，这样也确保了pll的频率转换速度；pll的带通滤波性能可对dds的带外杂散进行抑制。第二本振228包括dds信号发生器、第三运算器、第二鉴相器、第二压控振荡器和第四运算器；所述dds信号发生器、所述第三运算器、所述第二鉴相器和所述第二压控振荡器依次连接，所述dds信号发生器的输入端连接所述晶振单元4的输出端；所述第二压控振荡器包括两个输出端口，其中一个输出端口连接所述第二微波混频器225的输入端，另一个输出端口连接所述第四运算器的输入端；所述第四运算器的输出端连接所述第二鉴相器的输入端。
38.为进一步说明整个c-s波段下变频组件的频率关系，现距离说明如下：若输入的c波段信号的频率范围为4.2ghz~4.7ghz，第一中频选择1.5ghz，则数控单元需控制第一本振输出5.7ghz~6.2ghz的信号，数控单元可控制第二本振输出3ghz的信号，则第二中频的频率
输出的信号频率为2.7ghz~3.2ghz，符合s波段的频带范围。
39.需补充说明的是，第一本振为一个单环， 利用锁相技术把微波振荡器设计成压控振荡器，以高稳定度晶振作为基准信号，构成锁相环路，则vco的长期频率漂移就会不断自动调整而等于晶振的长期频率稳定度；同时选择一个适当的环路带宽，使晶振的噪声调相形成的宽带相位噪声得到很大程度的滤除， 从而使晶振的短期漂移对vco输出信号的影响大为减少，从而具有优良的相噪特性和低杂散电平，频率调谐通过数控实现。第二本振采用dds pll的方式来实现，充分发挥了锁相环良好的窄带跟踪特性，并结合dds的高频率分辨率高频率精确度和高速频率捷变等优点，分别实现了系统所要求的高质量和小步长频率捷本振源变，其电路实现简单，调试方便，由于其输出频率带宽很窄，所以可以有效避免dds带来杂散偏大的问题。
40.如图5所示，分路单元5包括第三鉴相器、低通滤波器、压控晶体振荡器、第五运算器和分路器；所述第三鉴相器、所述低通滤波器和所述压控晶体振荡器依次连接；所述第三鉴相器的输入端接收外参考源，所述压控晶体振荡器的其中一个输出端连接所述第五运算器的输入端，所述压控晶体振荡器的另一个输出端连接所述分路器的输入端；所述晶振单元4的输出端连接所述分路器的输入端；所述分路器的输出端分类连接所述第一本振227和所述第二本振228。
41.综上，本实施例提供的一种c-s波段下变频组件，一方面采用多路并行的方式对输入的c波段信号进行下变频，每一路的起始端设置有带通滤波器，用于对经过射频滤波单元初次选频后的信号进行二次选频，仅允许频率范围与该路带通滤波器允许通过的频率范围相匹配的信号；各路的带通滤波器允许通过的信号频率范围各不相同，实现对连续输入的不同频率的c波段信号进行分路，每一路仅对与该路带通滤波器允许通过的频率范围向匹配的信号进行下变频处理，从而可减小各路的滤波器与振荡器的负担，提高工作效率。另一方面采用二次下变频的方式对输入的c波段信号进行处理，并增加了电调滤波单元，使接收信号的镜像干扰远离混频器通道，能较好地改善镜像抑制、中频抑制和本振泄漏，并且电调滤波单元还能实现增益控制。
42.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。