一种X波段变频接收组件的制作方法

一种x波段变频接收组件
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x波段变频接收组件。


背景技术：

2.近年来，随着微波无线通信技术的不断研究和发展，对微波无线通信系统的设计需求向着高性能、小型化、集成化、低功耗和低成本的方向不断发展。接收机作为微波无线通信系统的主要组成部分，实现接收机链路的小型化、集成化设计也备受关注。x 波段被广泛应用于微波雷达收发系统，其对应的电磁波频段为8.0～12.0ghz，波长为2.5～3.7cm。x 波段在民用和军事通信领域应用甚广，在微波中继通信、精确制导、电子对抗等通讯系统中同样应用广泛。微波通信系统中，接收机的作用是能将辐射到空间中的高频电磁波信号通过天线接收到链路中，经过放大、滤波后经频率变换电路转换成频率较低的中频信号，再经中频放大电路将其功率电平放大后送入解调电路转换得到有用的基带信号。传统的无线通信接收系统结构包括：超外差接收机、零中频接收机、低中频接收机、镜像抑制接收机、数字中频接收机等，其电路结构较为复杂，电路面积相对较大，不利于系统集成和型化设计；并且，由于x波段的频带较宽，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；此外，当目标距离接收机较近时，回波信号较大，除可能使接收机中的器件损坏外，还可能引起信号失真和堵塞，降低接收灵敏度。有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种x波段变频接收组件，在传统的超外差接收机结构为基础上，将超外差接收链路中的本振和混频电路用自振荡混频器替代，从而降低接收机整体电路的复杂度，缩小电路面积；在此基础上在电路中加入敏感时间控制器来调节接收机中电调衰减器的衰减量，从而防止接收机距目标较近时，较大的回波引起信号失真和堵塞；此外，整体结构上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。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种x波段变频接收组件，包括射频滤波单元、敏感度时间控制器和并行的多个变频模块；所述射频滤波单元的输入端接收x波段信号，所述射频滤波单元的输出端分别连接多个所述变频模块的输入端，多个所述变频模块的输出端输出变频后的信号；每一个变频模块包括级联的带通滤波器、基于自振荡混频器的变频单元和电调滤波单元；所述敏感度时间控制器与每一个变频模块中的电调滤波单元连接；各带通滤波器允许通过的信号频率范围互不相同，各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x波段信号，所述第二隔离器的输出端连接带通滤波
器。
7.进一步的，所述敏感度时间控制器的电路结构包括：stc控制芯片，电容c1、电容c2和电容c3，二极管d1和二极管d2，mos管m1和mos管m2，电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5和电阻r6，以及可调电阻r7；电容c1的一端接地，另一端连接mos管m1的栅极；mos管m1的漏极连接二极管d1的输入端，二极管d1的输出端连接mos管m2的栅极；电阻r1的一端连接在mos管m1的漏极与二极管d1的输入端之间；电阻r2与电容c2并联后的一端连接mos管m1的源极，另一端连接电源vdd；mos管m2的源极连接电阻r6的一端，电阻r6的另一端连接电源vdd；mos管m2的漏极连接电阻r5的一端，电阻r5的另一端连接电容c3的一端，电容c3的另一端连接在二极管d1的输出端与mos管m2的栅极之间；二极管d2的输入端连接mos管m2的栅极，二极管d2的输出端连接电阻r3的一端；可调电阻r7与电阻r4并联后的一端接地，另一端连接电阻r3的另一端。
8.进一步的，所述变频单元包括依次连接的低噪声放大器、镜像滤波器、自振荡混频器和中频滤波器；所述低噪声放大器的输入端连接所述带通滤波器的输出端，所述中频滤波器的输出端连接所述电调滤波单元的输入端。
9.进一步的，所述低噪声放大器的电路结构包括：输入匹配网络、级间匹配网络、输出匹配网络、mos管m3、mos管m4、第一直流偏置网络、第二直流偏置网络、第一源极负反馈网络和第二源极负反馈网络；输入匹配网络的输入端接入经带通滤波器滤波后的信号，输入匹配网络的输出端连接mos管m3的栅极；mos管m3的源极连接第一源极负反馈端网络的输入端，第一源极负反馈网络的输出端接地；mos管m3的漏极连接级间匹配网络的输入端，级间匹配网络的输出端连接mos管m4的栅极；mos管m4的源极连接第二源极负反馈网络的一端，第二源极负反馈网络的另一端接地；mos管m4的漏极连接输出匹配网络的输入端，输出匹配网络的输出端输出滤波后的信号；第一直流偏置网络的输入端连接在输入匹配网络的输出端与mos管m3的栅极之间，输出端连接级间匹配网络的输入端；第二直流偏置网络的输入端连接在级间匹配网络与mos管m4的栅极之间，输出端连接输出匹配网络的输入端。
10.进一步的，所述自振荡混频器的电路结构包括：射频信号输入匹配网络、第三直流偏置网络、源极反馈网络、中频信号输出匹配网络；射频信号输入匹配网络的输入端接收信号，输出端连接mos管m5的栅极；mos管m5的源极连接源极反馈网络的一端，源极反馈网络的另一端接地；mos管m5的漏极连接中频信号输出匹配网络的输入端，中频信号输出匹配网络的输出端输出信号；第三直流偏置网络的一端连接在射频信号输入匹配网络的输出端与mos管m5的栅极之间，第三直流偏置网络的另一端连接中频信号输出匹配网络的输入端。
11.进一步的，所述第一直流偏置网络、所述第二直流偏置网络和所述第三直流偏置网络的内部电路结构相同。
12.进一步的，所述电调滤波单元包括agc子单元和mgc子单元。
13.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；所述敏感度时间控制器与所述第一电控衰减器、第二电控衰减器连接；所述前置中频放大器的输入端连接所述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所述第二电控衰减器的输入端；所述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调制后的信号。
14.进一步的，还包括数控单元、和电源；所述数控单元分别与各变频单元和各电调滤波单元连接；所述电源分别与所述射频滤波单元、多个所述变频模块和所述数控单元连接。
15.与现有技术相比，本实用新型具有如下的优点和有益效果：1、结合了自振荡混频器具有可利用单个有源器件产生振荡信号并以此为基准频率来实现频率变换的功能，本技术采用了在传统的超外差接收机结构为基础上利用自振荡混频器来替代传统的本振加混频器的结构，实现减少晶体管等有源器件的使用，提高有源器件利用率，同时降低电路功耗，实现接收组件的内部结构小型化、集成化。2、在电路中加入了敏感时间控制器来调节接收机中电调衰减器的衰减量，从而防止接收机距目标较近时，较大的回波引起信号失真和堵塞。3、采用多路并行的方式对输入的x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x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。
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x波段变频接收组件的整体电路结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例提供的射频滤波单元的电路结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例提供的低噪声放大器的电路结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例提供的自振荡混频器的电路结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例提供的敏感度时间控制器的电路结构示意图；
22.图6为本实用新型实施例提供的电调滤波单元的电路结构示意图。
23.附图中标记及对应的零部件名称：
24.1-射频滤波单元，2-变频模块，3-敏感度时间控制器，4-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-变频单元，23-电调滤波单元，41-输入匹配网络，42-级间匹配网络，43-输出匹配网络，44-第一直流偏置网络，45-第二直流偏置网络，46-第一源极负反馈网络，47-第二源极负反馈网络，51-射频信号输入匹配网络，52-第三直流偏置网络，53-源极反馈网络，54-中频信号输出匹配网络，221-低噪声放大器，222-镜像滤波器，223-自振荡混频器，224-中频滤波器，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
25.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。
26.实施例：
27.针对传统的无线通信接收系统的电路结构复杂，电路面积大，不利于系统集成和型化设计；并且，由于x波段的频带较宽，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；此外，当目标距离接收机较近时，回波信号较大，除可能使接收机中的器件损坏外，还可能引起信号失真和堵塞，降低接收灵敏度。
28.针对传统的无线通信接收系统的上述缺陷，本实施例提供一种x波段变频接收组件，在传统的超外差接收机结构为基础上，将超外差接收链路中的本振和混频电路用自振荡混频器替代，从而降低接收机整体电路的复杂度，缩小电路面积；在此基础上在电路中加入敏感时间控制器来调节接收机中电调衰减器的衰减量，从而防止接收机距目标较近时，较大的回波引起信号失真和堵塞；此外，整体结构上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。
29.如图1所示，本实施例提供的一种x波段变频接收组件包括：射频滤波单元1、敏感度时间控制器3和并行的多个变频模块2；所述射频滤波单元1的输入端接收x波段信号，所述射频滤波单元1的输出端分别连接多个所述变频模块2的输入端，多个所述变频模块2的输出端输出变频后的信号；每一个变频模块2包括级联的带通滤波器21、基于自振荡混频器223的变频单元22和电调滤波单元23；所述敏感度时间控制器3与每一个变频模块2中的电调滤波单元23连接；各带通滤波器21允许通过的信号频率范围互不相同，各变频单元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。
30.其中，射频滤波单元的电路结构如图2所示，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x波段信号，所述第二隔离器13的输出端连接带通滤波器。变频单元22包括依次连接的低噪声放大器221、镜像滤波器222、自振荡混频器223和中频滤波器224；所述低噪声放大器221的输入端连接所述带通滤波器21的输出端，所述中频滤波器224的输出端连接所述电调滤波单元23的输入端。
31.敏感度时间控制器3的电路结构如图5所示，包括：stc控制芯片，电容c1、电容c2和电容c3，二极管d1和二极管d2，mos管m1和mos管m2，电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5和电阻r6，以及可调电阻r7；电容c1的一端接地，另一端连接mos管m1的栅极；mos管m1的漏极连接二极管d1的输入端，二极管d1的输出端连接mos管m2的栅极；电阻r1的一端连接在mos管m1的漏极与二极管d1的输入端之间；电阻r2与电容c2并联后的一端连接mos管m1的源极，另一端连接电源vdd；mos管m2的源极连接电阻r6的一端，电阻r6的另一端连接电源vdd；mos管m2的漏极连接电阻r5的一端，电阻r5的另一端连接电容c3的一端，电容c3的另一端连接在二极管d1的输出端与mos管m2的栅极之间；二极管d2的输入端连接mos管m2的栅极，二极管d2的输出端连接电阻r3的一端；可调电阻r7与电阻r4并联后的一端接地，另一端连接电阻r3的另一端。
32.低噪声放大器的电路结构如图3所示，包括：输入匹配网络41、级间匹配网络42、输
出匹配网络43，mos管m3、mos管m4、第一直流偏置网络44、第二直流偏置网络45、第一源极负反馈网络46和第二源极负反馈网络47；输入匹配网络41的输入端接入经带通滤波器21滤波后的信号，输入匹配网络41的输出端连接mos管m3的栅极；mos管m3的源极连接第一源极负反馈端网络46的输入端，第一源极负反馈网络46的输出端接地；mos管m3的漏极连接级间匹配网络42的输入端，级间匹配网络42的输出端连接mos管m4的栅极；mos管m4的源极连接第二源极负反馈网络47的一端，第二源极负反馈网络47的另一端接地；mos管m4的漏极连接输出匹配网络43的输入端，输出匹配网络43的输出端输出滤波后的信号；第一直流偏置网络44的输入端连接在输入匹配网络41的输出端与mos管m3的栅极之间，输出端连接级间匹配网络42的输入端；第二直流偏置网络45的输入端连接在级间匹配网络42与mos管m4的栅极之间，输出端连接输出匹配网络43的输入端。
33.需说明的是，低噪声放大器中的输入匹配网络41、级间匹配网络42和输出匹配网络43，以及第一源极负反馈网络46和第二源极负反馈网络47均采用现有的结构。
34.自振荡混频器的电路结构如图4所示，包括：射频信号输入匹配网络51、第三直流偏置网络52、源极反馈网络53、中频信号输出匹配网络54；射频信号输入匹配网络51的输入端接收信号，输出端连接mos管m5的栅极；mos管m5的源极连接源极反馈网络53的一端，源极反馈网络53的另一端接地；mos管m5的漏极连接中频信号输出匹配网络54的输入端，中频信号输出匹配网络54的输出端输出信号；第三直流偏置网络52的一端连接在射频信号输入匹配网络51的输出端与mos管m5的栅极之间，第三直流偏置网络52的另一端连接中频信号输出匹配网络54的输入端。
35.需说明的是，自振荡混频器223中的射频信号输入匹配网络51、源极反馈网络53、中频信号输出匹配网络54均采用现有的电路结构。
36.电调滤波单元的电路结构如图6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。其中，第一电控衰减器233和第二电控衰减器234与敏感点时间控制器3连接。所述前置中频放大器231的输入端连接所述中频滤波器224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的输入端和所述第二电控衰减器234的输入端；所述第一电控衰减器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的输出端输出调制后的信号。
37.此外，本实施例提供的一种x波段变频接收组件还包括数控单元和电源4。其中，数控单元用于对变频模块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；电源4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，所述数控单元分别与各变频单元22和各电调滤波单元23连接；所述电源4分别与所述射频滤波单元1、多个所述变频模块2和所述数控单元3。
38.综上，本实施例提供的一种x波段变频接收组件，结合了自振荡混频器具有可利用
单个有源器件产生振荡信号并以此为基准频率来实现频率变换的功能，本技术采用了在传统的超外差接收机结构为基础上利用自振荡混频器来替代传统的本振加混频器的结构，实现减少晶体管等有源器件的使用，提高有源器件利用率，同时降低电路功耗，实现接收组件的内部结构小型化、集成化。并且，在电路中加入了敏感时间控制器来调节接收机中电调衰减器的衰减量，从而防止接收机距目标较近时，较大的回波引起信号失真和堵塞。同时，采用多路并行的方式对输入的x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x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。
39.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。