一种多波段多通道微波信号产生装置的制作方法

1.本发明涉及微波频率综合技术领域，尤其涉及一种多波段多通道微波信号产生装置。


背景技术：

2.随着科技的发展，传统主动相参雷达采用单波段、单通道工作的方式，无法实现多通道、双波段同时工作。
3.当今电子战和信息战迅猛发展，军用相参雷达需具备复杂电磁环境下的生存能力、抗干扰能力和作战能力，单波段、单通道微波频率综合器已不能满足多通道相参雷达系统要求。
4.因此，急需一种多波段多通道微波信号产生装置。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种多波段多通道微波信号产生装置，用以解决现有单波段、单通道微波频率综合器已不能满足多波段、多通道相参雷达系统要求的问题。
6.一方面，本发明实施例提供了一种多波段多通道微波信号产生装置，包括跳频源电路、点频源电路、第一微波开关矩阵电路、第二微波开关矩阵电路和m个输出通道；
7.每个输出通道结构相同，均包括第一级混频电路和微波变频电路；
8.所述跳频源电路包括n个跳频源；
9.所述点频源电路包括两个频率不同的点频源1、点频源2；
10.第一微波开关矩阵电路连接在跳频源电路与各输出通道的第一级混频电路之间，用于为各第一级混频电路选择跳频源，作为各第一级混频电路的x波段混频本振信号；
11.第二微波开关矩阵电路连接在点频源电路与各输出通道的微波变频电路之间，用于为各微波变频电路选择点频源，作为各微波变频电路的c波段混频本振信号；
12.所述第一级混频电路基于输入的中频信号和x波段混频本振信号，输出x波段射频信号/x波段本振信号，并将x波段射频信号/x波段本振信号功分至微波变频电路；
13.所述微波变频电路基于输入的x波段射频信号/x波段本振信号和c波段混频本振信号，输出c波段射频信号/c波段本振信号。
14.进一步的，所述第一级混频电路包括第一微波开关、第一放大器、第一混频器、第二微波开关、第一开关滤波器组、第二放大器、第三放大器和功分器，所述x波段混频本振信号经第一微波开关选择后输出至第一放大器或第二微波开关，所述x波段混频本振信号经第一放大器后输入至第一混频器，在第一混频器中与输入的中频信号进行混频后得到射频信号1，并将射频信号1输出至第二微波开关，通过所述第二微波开关将所述射频信号1或x波段混频本振信号依次输出至第一开关滤波器组滤波、第二放大器放大、再经功分器功分后，一路信号输出至第三放大器放大后，输出x波段射频信号或x波段本振信号，另一路信号
输入微波变频电路。
15.进一步的，所述微波变频电路包括第四放大器、第二混频器、第二开关滤波器组和第五放大器，所述c波段混频本振信号经第四放大器后输出至第二混频器，在第二混频器中与功分器功分后的另一路信号进行混频后得到射频信号2或本振信号1，并将射频信号2或本振信号1依次输出至第二开关滤波器组滤波、第五放大器放大后，输出c波段射频信号或c波段本振信号。
16.进一步的，所述微波变频电路输出c波段射频信号时，第二微波开关矩阵电路选择点频源1作为c波段混频本振信号，所述微波变频电路输出c波段本振信号时，第二微波开关矩阵电路选择点频源2作为c波段混频本振信号。
17.进一步的，所述多波段多通道微波信号产生装置还包括基准时钟分配电路，所述基准时钟分配电路为跳频源电路和点频源1和点频源2提供时钟参考信号。
18.进一步的，所述第一微波开关矩阵电路包括n个一分m功分器和m个单刀n掷开关，每个功分器连接m个开关；每一功分器与一个跳频源连接，每个开关分别与一个输出通道中的第一级混频电路连接；
19.第二微波开关矩阵电路包括2个一分m功分器和m个单刀双掷开关，每一功分器与一个点频源连接，每个功分器连接m个开关，每个开关分别与一个输出通道中的微波变频电路连接。
20.进一步的，当所述各输出通道输出的x波段射频信号频率相同时，则各输出通道输出的c波段射频信号频率也是相同的。
21.进一步的，所述通道1至通道m同频工作时，所述第一微波开关矩阵电路选择跳频源i为m个通道提供x波段混频本振信号；跳频源i功分后为通道1至通道m提供x波段混频本振信号。
22.进一步的，通道1至通道m异频工作时，所述第一微波开关矩阵电路选择跳频源i功分后为同频的通道提供x波段混频本振信号。
23.进一步的，所述x波段射频信号、本振信号的工作带宽为2.4ghz，杂散指标优于60db。
24.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
25.1、本发明通过设置多个输出通道，实现了多通道输出；通过在每个输出通道中设置第一级混频电路以及微波变频电路，实现了x波段和c波段两个不同波段的输出；通过设置第一微波开关矩阵和跳频源电路，为各输出通道提供不同频率的x波段混频本振信号，能够使得各输出通道工作在x波段和c波段下的不同频率。通过设置第二微波开关矩阵和点频源1和2，能够为各输出通道提供不同的c波段混频本振信号，使得x、c波段输出射频信号与本振信号具有不同的频率差。即本发明的多波段多通道微波信号产生装置提高了相参雷达在复杂电磁环境下的生存能力、抗干扰能力和作战能力；
26.2、c波段变频充分复用了x波段变频通道，将x波段射频信号、x波段本振信号，通过一次下变频，输出c波段射频信号、c波段本振信号，且x、c波段每个微波通道射频信号与本振信号通过分时复用的方式，实现共通道传输，减少了跳频源电路使用数量，在减小体积、降低功耗、优化微波电路、节省硬件成本等方面产生非常好的效益。
27.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本
发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
28.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
29.图1为一种多波段多通道微波信号产生装置原理图
具体实施方式
30.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
31.本发明的一个具体实施例，公开了一种多波段多通道微波信号产生装置，包括跳频源电路、点频源电路、第一微波开关矩阵电路、第二微波开关矩阵电路和m个输出通道；
32.每个输出通道结构相同，均包括第一级混频电路和微波变频电路；
33.所述跳频源电路包括n个跳频源；
34.所述点频源电路包括两个频率不同的点频源1、点频源2；
35.第一微波开关矩阵电路连接在跳频源电路与各输出通道的第一级混频电路之间，用于为各第一级混频电路选择跳频源，作为各第一级混频电路的x波段混频本振信号；
36.第二微波开关矩阵电路连接在点频源电路与各输出通道的微波变频电路之间，用于为各微波变频电路选择点频源，作为各微波变频电路的c波段混频本振信号；
37.所述第一级混频电路基于输入的中频信号和x波段混频本振信号，输出x波段射频信号/x波段本振信号，并将x波段射频信号/x波段本振信号功分至微波变频电路；
38.所述微波变频电路基于输入的x波段射频信号/x波段本振信号和c波段混频本振信号，输出c波段射频信号/c波段本振信号。
39.进一步的，所述第一级混频电路包括第一微波开关、第一放大器、第一混频器、第二微波开关、第一开关滤波器组、第二放大器、第三放大器和功分器，所述x波段混频本振信号经第一微波开关选择后输出至第一放大器或第二微波开关，所述x波段混频本振信号经第一放大器后输入至第一混频器，在第一混频器中与输入的中频信号进行混频后得到射频信号1，并将射频信号1输出至第二微波开关，通过所述第二微波开关将所述射频信号1或x波段混频本振信号依次输出至第一开关滤波器组滤波、第二放大器放大、再经功分器功分后，一路信号输出至第三放大器放大后，输出x波段射频信号或x波段本振信号，另一路信号输入微波变频电路。
40.进一步的，所述微波变频电路包括第四放大器、第二混频器、第二开关滤波器组和第五放大器，所述c波段混频本振信号经第四放大器后输出至第二混频器，在第二混频器中与功分器功分后的另一路信号进行混频后得到射频信号2或本振信号1，并将射频信号2或本振信号1依次输出至第二开关滤波器组滤波、第五放大器放大后，输出c波段射频信号或c波段本振信号。
41.可以理解的是，当所述第二微波开关将射频信号1输出时，功分器将该射频信号一
分为二，一路输入第三放大器放大，则此时第三放大器输出的是x波段射频信号；另一路射频信号进入微波变频电路，与c波段混频本振信号混频后输出c波段射频信号；
42.当第二微波开关将x波段混频本振信号输出时，功分器将该信号一分为二，一路输入第三放大器放大，则此时第三放大器输出的是x波段本振信号，即此时直接将输入至第一级混频电路中的x波段混频本振信号经过滤波放大后作为x波段本振信号。另一路信号输入微波变频电路，与c波段混频本振信号混频后c波段本振信号。
43.所述各输出通道通过第一级混频电路实现中频信号到x波段的频谱搬移，通过微波变频电路实现x波段到c波段的频谱搬移，充分复用了x波段变频通道，将x波段射频信号、本振信号，通过一次下变频，输出c波段射频信号、c波段本振信号，且x、c波段每个微波通道射频信号与本振信号通过分时复用的方式，实现共通道传输。
44.具体实施时，x波段和c波段射频信号和本振信号产生过程如下：
45.x波段射频信号产生过程：x波段混频本振信号经第一微波开关、第一放大器后与中频信号在第一混频器混频后，经过第二微波开关、第一开关滤波器组、第一放大器、功分器、第三放大器等电路后，输出x波段射频信号。
46.x波段本振信号产生过程：x波段混频本振信号经过第一微波开关、第二微波开关、第一开关滤波器组、第二放器大、功分器、第三放大器等电路后，与x波段射频信号共通道分时工作，输出x波段本振信号。
47.c波段射频信号产生过程：x波段射频信号经功分器功分后与c波段混频本振信号经第二混频器混频后，经过第二开关滤波器组、第五放大器等电路后，输出c波段射频信号，其中c波段混频本振信号通过第二微波开关矩阵选择点频源1。
48.c波段本振信号产生过程：x波段本振信号经功分器功分后与c波段混频本振信号在第二混频器混频后，经过第二开关滤波器组、第五放大器等电路后，输出c波段本振信号，其中c波段混频本振信号通过第二微波开关矩阵选择点频源2。
49.为了实现多频段微波信号的同时工作，雷达接收机系统必须有不同中频频段，雷达接收到不同波段的回波信号，向下混频到不同的中频频段，数字信号处理系统对不同中频的回波信号同时进行采样、分析处理，从而实现雷达系统多频段同时工作。
50.雷达接收x波段中频工作频率：
51.x_if＝(x_lo-x_rf)
52.其中x_if为x波段中频工作频率，x_lo为x波段本振信号，x_rf为x波段射频信号。
53.雷达接收c波段中频工作频率：
54.c_if＝c_lo-c_rf
55.其中c_if为c波段中频工作频率，c_lo为c波段本振信号，c_rf为c波段射频信号。
56.进一步的，所述微波变频电路输出c波段射频信号时，第二微波开关矩阵电路选择点频源1作为c波段混频本振信号，所述微波变频电路输出c波段本振信号时，第二微波开关矩阵电路选择点频源2作为c波段混频本振信号。
57.进一步的，所述多波段多通道微波信号产生装置还包括基准时钟分配电路，所述基准时钟分配电路为跳频源电路和点频源1和点频源2提供时钟参考信号。
58.进一步的，所述第一微波开关矩阵电路包括n个一分m功分器和m个单刀n掷开关，每个功分器连接m个开关；每一功分器与一个跳频源连接，每个开关分别与一个输出通道中
的第一级混频电路连接；
59.第二微波开关矩阵电路包括2个一分m功分器和m个单刀双掷开关，每一功分器与一个点频源连接，每个功分器连接m个开关，每个开关分别与一个输出通道中的微波变频电路连接。
60.具体的，第二微波开关矩阵电路通过选择不同的点频源信号输出，最终实现c波段输出射频信号与本振信号具有不同的频率差。
61.进一步的，当所述各输出通道输出的x波段射频信号频率相同时，则各输出通道输出的c波段射频信号频率也是相同的。
62.进一步的，所述通道1至通道m同频工作时，所述第一微波开关矩阵电路选择跳频源i为m个通道提供x波段混频本振信号；跳频源i经功分器功分后为通道1至通道m提供同频的x波段混频本振信号。
63.进一步的，通道1至通道m异频工作时，所述第一微波开关矩阵电路选择跳频源i功分后为同频的通道提供x波段混频本振信号。
64.在一个具体的实施例中，如图1，设置有两个输出通道，跳频源电路包括跳频源1和跳频源2，第一微波开关矩阵电路选择跳频源1或跳频源2，作为通道1的x波段混频本振信号；选择跳频源1或跳频源2，作为通道2的x波段混频本振信号；
65.通道1和通道2异频工作时，跳频源1为通道1提供x波段混频本振信号，跳频源2为通道2提供x波段混频本振信号；通道1和通道2同频工作时，跳频源1或跳频源2功分后为通道1和通道2提供x波段混频本振信号。
66.具体实施时，四通道信号产生过程如下：
67.通道1的x波段射频信号(x_rf1)产生过程：x波段混频本振信号(hlo1)经过第一微波开关、第一放大器与中频信号(if1)在第一混频器混频后，再经过第二微波开关、第一开关滤波器组、第二放大器、功分器、第三放大器等电路后，输出x波段射频信号(x_rf1)。
68.通道1的x波段本振信号(x_lo1)产生过程：x波段混频本振信号(hlo1)经过第一微波开关、第二微波开关、第一开关滤波器组、第二放大器、功分器、第三放大器等电路后，与x波段射频信号(x_rf1)共通道分时工作，输出x波段本振信号(x_lo1)。
69.通道1的c波段射频信号(c_rf1)产生过程：x波段射频信号(x_rf1)经功分器功分后与c波段混频本振信号(clo1)在第二混频器混频混频，再经过第二开关滤波器组、第五放大器等电路后，输出c波段射频信号(c_rf1)，其中c波段混频本振信号(clo1)通过第二微波开关矩阵选择点频源(lo3)
70.通道1的c波段本振信号(c_lo1)产生过程：x波段本振信号(x_lo1)经功分器功分后与c波段混频本振信号(clo1)在第二混频器混频混频，再经过第二开关滤波器组、第五放大器等电路后，输出c波段本振信号(c_lo1)，其中c波段混频本振信号(clo1)通过第二微波开关矩阵选择点频源2(lo4)。
71.通道2的x波段射频信号(x_rf2)产生过程：x波段混频本振信号(hlo2)经过第一微波开关、第一放大器与中频信号(if2)在第一混频器混频后，再经过第二微波开关、第一开关滤波器组、第二放大器、功分器、第三放大器等电路后，输出x波段射频信号(x_rf2)。
72.通道2的x波段本振信号(x_lo2)产生过程：x波段混频本振信号(hlo2)经过第一微波开关、第二微波开关、第一开关滤波器组、第二放大器、功分器、第三放大器等电路后，与x
波段射频信号(x_rf2)共通道分时工作，输出x波段本振信号(x_lo2)。
73.通道2的c波段射频信号(c_rf2)产生过程：x波段射频信号(x_rf2)经功分器功分后与c波段混频本振信号(clo2)在第二混频器混频混频，再经过第二开关滤波器组、第五放大器等电路后，输出c波段射频信号(c_rf2)，其中c波段混频本振信号(clo2)通过第二微波开关矩阵选择点频源1(lo3)。
74.通道2的c波段本振信号(c_lo2)产生过程：x波段本振信号(x_lo2)经功分器功分后与c波段混频本振信号(clo2)在第二混频器混频2混频，再经过第二开关滤波器组、第五放大器等电路后，输出c波段本振信号(c_lo2)，其中c波段混频本振信号(clo2)通过第二微波开关矩阵选择点频源2(lo4)。
75.雷达接收x波段中频工作频率：
76.x_if＝(x_lo1-x_rf1)。
77.雷达接收c波段中频工作频率：
78.c_if＝(c_lo1-c_rf1)＝(x_lo1-lo4)-(x_rf1-lo3)＝(x_lo1-x_rf1) (lo3-lo4)＝x_if (lo3-lo4)。
79.其中x_if为x波段中频工作频率，c_if为c波段中频工作频率。
80.进一步的，所述x波段射频信号、本振信号的工作带宽为2.4ghz，杂散指标优于60db。
81.具体的，本发明在x波段和c波段实现了较高信号质量的多路微波信号。x波段射频信号、x波段本振信号，在2.4ghz工作带宽内，通道间相位一致性小于10
°
，通道间幅度一致性小于1db，杂散指标优于60db；c波段射频信号、c波段本振信号，在1ghz工作带宽内，通道间相位一致性小于10
°
，通道间幅度一致性小于1db，杂散指标优于60db。
82.与现有技术相比，本实施例提供的一种多波段多通道微波信号产生装置，设置点频源锁相环、跳频源锁相环、第一微波开关矩阵和第二微波开关矩阵，实现了多波段多通道的要求，雷达接收机系统接收不同的中频频段，向下混频到不同的中频频段，数字信号处理系统对不同中频的回波信号同时进行采样、分析处理，从而实现雷达系统多频段同时工作。c波段变频充分复用了x波段变频通道，将x波段射频信号、x波段本振信号，通过一次下变频，输出c波段射频信号、c波段本振信号，且x、c波段每个微波通道射频信号与本振信号通过分时复用的方式，实现共通道传输，减少了跳频源电路使用数量，在减小体积、降低功耗、优化微波电路、节省硬件成本等方面产生非常好的效益。
83.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
84.以上所述，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。