一種八通道增益可控下變頻器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種八通道增益可控下變頻器，包括：多路變頻信道、本振多路分路器、電源與控制單元；每個變頻信道都由放大濾波變頻模塊、放大衰減模塊和放大濾波模塊組成；放大濾波變頻模塊包括一級放大器、一級濾波器、一級衰減器、二級放大器、混頻器、二級衰減器、本振衰減器、本振放大器；放大衰減模塊包括二級濾波器、三級放大器、數控衰減器、三級衰減器；放大濾波模塊包括四級放大器、三級濾波器、四級衰減器、五級放大器。本發(fā)明實現了多路高頻信號同時進行下變頻、功率放大和增益控制，并且多路變頻通道間隔離度大于80dB。
【專利說明】—種八通道增益可控下變頻器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種八通道高隔離增益可控下變頻器，屬于射頻電路設計領域。

【背景技術】
[0002]變頻器分為上變頻器和下變頻器，主要功能是將低頻信號變頻為高頻信號，或者將高頻信號變頻為低頻信號，同時對信號進行放大、濾波和增益控制，是現代雷達、電子對抗、遙測和遙控等系統設備不可缺少的設備。隨著技術的發(fā)展，為了快速測量的需要，通常會將多個信號同時使用，這時就需要多個變頻信道同時使用，但是當前使用的變頻器大部分都是單通道模式，當數量增加時，就要考慮將多個變頻信道進行優(yōu)化集成設計，否則就會帶來體積大、功耗大、重量大、安裝難、接線復雜等缺點。目前使用的多信道變頻器主要用在相控陣系統和多信道測控系統，多個通道同時接收多個目標信號，存在通道數量較少、增益較低，信道隔離度較小，一致性差，電源與控制線接線復雜等問題。所以目前急需要研究一種能夠實現多通道集成，并且各通道之間實現高隔離度的變頻器。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的技術解決問題是:針對現有技術的不足，提供一種八通道高隔離增益可控下變頻器，實現了多路高頻信號同時進行下變頻、功率放大和增益控制，并且多路變頻通道間隔離度大于80dB。
[0004]本發(fā)明的技術解決方案是:
[0005]一種八通道增益可控下變頻器包括:八路變頻信道、本振八路分路器、電源與控制單元；每個變頻信道都由放大濾波變頻模塊、放大衰減模塊和放大濾波模塊組成；放大濾波變頻模塊包括一級放大器、一級濾波器、一級衰減器、二級放大器、混頻器、二級衰減器、本振衰減器、本振放大器；放大衰減模塊包括二級濾波器、三級放大器、數控衰減器、三級衰減器；放大濾波模塊包括四級放大器、三級濾波器、四級衰減器、五級放大器；
[0006]變頻信道的放大濾波變頻模塊將接收的射頻信號依次送入一級放大器、一級濾波器、一級衰減器、二級放大器中進行放大、濾波、衰減、放大處理，并將處理后的信號輸出到混頻器，同時將接收到的本振信號進行衰減和放大處理，然后將該本振信號送入混頻器，混頻器將接收到的本振信號和射頻信號進行下變頻處理得到中頻信號，并將其送入二級衰減器衰減后輸出到放大衰減模塊；
[0007]變頻信道的放大衰減模塊將接收到的中頻信號依次送入二級濾波器、三級放大器進行濾波、放大處理，并將處理后的信號輸出到數控衰減器，數控衰減器將接收到的信號進行一定量級的衰減后，再經過衰減后輸出到放大濾波模塊；
[0008]變頻信道的放大濾波部分將接收到的中頻信號依次送入四級放大器、三級濾波器、四級衰減器、五級放大器進行放大、濾波、衰減、放大后輸出；
[0009]本振八路分路器將接收到的外部本振信號經過本振放大器的增益補償放大后，經過分路輸出多路本振信號到每個變頻信道；
[0010]電源與控制單元將輸入的直流電壓分別轉換為一定的電壓供電給本振放大器、變頻信道內的放大器、數控衰減器、電源與控制單元；電源與控制單元接收外部串口控制信號，并輸出5位衰減控制電平用于控制數控衰減器完成增益自動控制。
[0011]所述的本振八路分路器包括本振放大器、二分路器、兩個四分路器；本振八分路器將接收到的外部本振信號經過本振放大器的增益補償放大后，經過一個二分路器和兩個四分路器級聯分路輸出八路本振信號到每個變頻信道。
[0012]所述的本振放大器選用ABA-54563,將接收到的本振輸入信號放大后輸出到八分路器，八分路器采用I個BP2U1+和2個BP4U1+電路級聯實現，隔離度大于25dB，本振八分路器將接收到的本振放大器輸出的本振信號進行分路并輸出到8個變頻信道。
[0013]所述電源與控制單元包括電壓轉換器1、電壓轉換器4、電壓轉換器2-1...電壓轉換器2-8、電壓轉換器3和單片機控制單元；
[0014]所述的電壓轉換器1、電壓轉換器4、電壓轉換器2-1...電壓轉換器2-8采用LT1763CS8-5系列電壓變換器，將輸入的+6V直流電壓轉換為+5V用于給本振放大器、變頻信道內的放大器、數控衰減器供電，所述的電壓轉換器3采用LT1763CS8-3.3轉換輸出3.3V直流電壓為電源與控制單元自身供電；
[0015]單片機控制單元接收外部串口控制信號為RS485信號，該信號長度為I個字節(jié)，內部包含衰減數值和校驗碼，控制單元接收該信號后，經過校驗無誤后檢出衰減數值，然后以二進制碼的形式控制5個管腳輸出高低電平，控制數控衰減器HMC472LP4E衰減一定量值，完成增益自動控制。
[0016]所述中頻信號為70MHz。
[0017]所述混頻器采用HMC213AMS8實現；所述數控衰減器采用HMC472LP4E實現；所述的一級放大器、二級放大器、三級放大器、四級放大器、五級放大器均采用ABA-5x563。
[0018]所述的一級濾波器采用6階陶瓷介質濾波器MP6A2620S64HCA、二級濾波器采用7階LTCC小型低通濾波器LFCN-490、三級濾波器采用13階LC濾波器5MB/C-70/H24-S2B實現；所述的各級衰減器分別采用TVA系列溫補衰減器和π型電阻衰減器。
[0019]所述多路變頻信道并排分布，相互之間采用金屬隔筋隔離，選取本振高隔離混頻器。
[0020]可以增加到SXn個變頻信道，利用I個控制單元對η個八通道下變頻器同時控制；使用一個η分路器，將本振輸入信號分為η路，然后分別輸入到η個八通道下變頻器的本振輸入口 ；使用一個電源模塊輸出+6V，并聯輸出η路后分別供給η個八通道下變頻器的電源與控制單元；其中η為1、2、3、4…。
[0021 ] 本發(fā)明與現有技術相比的有益效果是:
[0022](I)本發(fā)明實現了多路變頻信道的集成，能夠使得多路高頻信號同時進行下變頻、功率放大和增益控制，提高了多通道的一致性，通用性較強，多個通道一體化設計，每個通道采用簡單腔體設計，簡化設計增強了可加工性和生產效率，同時多個腔體之間增加金屬隔筋設計，增加了多通道之間的隔離度，以及在每個混頻器本振之前增加一級放大器和衰減器，使得多通道隔離度大于80dB。
[0023](2)本發(fā)明采用高線性、雙平衡無源混頻器完成下變頻，減小了本振泄露和帶外雜散，米用相同系列放大器對信號進行放大，增益大于70dB,輸出IdB壓縮點大于12dBm,使用最小功耗獲得最大增益，也減少了元器件的種類，同時采用數控衰減器來完成增益控制，控制精度高，動態(tài)范圍大于30dB，能夠適應寬動態(tài)范圍輸入信號，還采用了多階濾波器進一步提高信道的選擇性，并對變頻器、放大器及濾波器各部分電路間的匹配進行優(yōu)化設計，進一步提高了信道的線性度，使變頻器獲得了較高的帶內頻譜純度，同時帶外雜散抑制大于75dBc,降低了對系統內其他設備的干擾。
[0024](3)本發(fā)明接口標準化設計，采用通用的射頻接口和電源與控制接口，增強了可擴展性，本發(fā)明可以增加到8Xn個變頻信道，利用I個控制單元對η個八通道下變頻器同時控制；利用一個η路本振分路器將本振信號分為η路，然后分別輸入到η個八通道可控下變頻器的本振輸入口，最終分為8Xn路本振信號輸入到8Xn路變頻信道的混頻器本振端口，本發(fā)明提高了信道設備的集成度，減小了信道設備的體積、重量和功耗，通用性較強，設計成本和加工成本都較低。
[0025](4)本發(fā)明變頻信道分為三模塊，三模塊之間也采用金屬隔筋隔離，不僅減小了印制板的尺寸防止印制板變形，而且也降低了單個印制板的增益防止了單板過大增益可能帶來的自激行為；所有放大器分三部分設計，都選用ΑΒΑ-5χ563系列放大器，根據各級信號的動態(tài)范圍靈活選用，同時兼顧噪聲系數，增益，功耗和IdB壓縮點，以最優(yōu)的方式實現了整體信道鏈路的70dB高增益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明結構示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的擴展使用結構示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明的變頻信道結構示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明的本振八分路器結構示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明的電源與控制單元結構示意圖。

【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行進一步的詳細描述。
[0032]如圖1所示，一種八通道增益可控下變頻器包括:八路變頻信道、本振八路分路器、電源與控制單元；每個變頻信道都由放大濾波變頻模塊、放大衰減模塊和放大濾波模塊組成；放大濾波變頻模塊包括一級放大器、一級濾波器、一級衰減器、二級放大器、混頻器、二級衰減器、本振衰減器、本振放大器；放大衰減模塊包括二級濾波器、三級放大器、數控衰減器、三級衰減器；放大濾波模塊包括四級放大器、三級濾波器、四級衰減器、五級放大器。
[0033]如圖3所示，變頻信道的放大濾波變頻模塊將接收的射頻信號依次送入一級放大器、一級濾波器、一級衰減器、二級放大器中進行放大、濾波、衰減、放大處理，并將處理后的信號輸出到混頻器，同時將接收到的本振信號進行衰減和放大處理，然后將該本振信號送入混頻器，混頻器將接收到的本振信號和射頻信號進行下變頻處理得到中頻信號，并將其送入二級衰減器衰減后輸出到放大衰減模塊。中頻信號為70MHz。
[0034]如圖3所示，變頻信道的放大衰減模塊將接收到的中頻信號依次送入二級濾波器、三級放大器進行濾波、放大處理，并將處理后的信號輸出到數控衰減器，數控衰減器將接收到的信號進行一定量級的衰減后，再經過衰減后輸出到放大濾波模塊。
[0035]如圖3所示，變頻信道的放大濾波部分將接收到的中頻信號依次送入四級放大器、三級濾波器、四級衰減器、五級放大器進行放大、濾波、衰減、放大后輸出。
[0036]如圖4所示，本振八路分路器將接收到的外部本振信號經過本振放大器的增益補償放大后，經過分路輸出多路本振信號到每個變頻信道。
[0037]本振八路分路器包括本振放大器、二分路器、兩個四分路器；本振八分路器將接收到的外部本振信號經過本振放大器的增益補償放大后，經過一個二分路器和兩個四分路器級聯分路輸出八路本振信號到每個變頻信道。
[0038]本振放大器選用ABA-54563,將接收到的本振輸入信號放大后輸出到八分路器,八分路器采用I個BP2U1+和2個BP4U1+電路級聯實現，隔離度大于25dB，本振八分路器將接收到的本振放大器輸出的本振信號進行分路并輸出到8個變頻信道。
[0039]如圖5所示，電源與控制單元將輸入的直流電壓分別轉換為一定的電壓供電給本振放大器、變頻信道內的放大器、數控衰減器、電源與控制單元單元；電源與控制單元接收外部串口控制信號，并輸出5位衰減控制電平用于控制數控衰減器完成增益自動控制。
[0040]電源與控制單元包括電壓轉換器1、電壓轉換器4、電壓轉換器2-1…電壓轉換器
2-8、電壓轉換器3和單片機控制單元。
[0041]電壓轉換器1、電壓轉換器2-1…電壓轉換器2-8、電壓轉換器4采用LT1763CS8-5系列電壓變換器，將輸入的+6V直流電壓轉換為+5V用于給本振放大器、變頻信道內的放大器、數控衰減器供電，所述的電壓轉換器3采用LT1763CS8-3.3轉換輸出3.3V直流電壓為電源與控制單元自身供電。
[0042]單片機控制單元接收外部串口控制信號為RS485信號，該信號長度為I個字節(jié)，內部包含衰減數值和校驗碼，控制單元接收該信號后，經過校驗無誤后檢出衰減數值，然后以二進制碼的形式控制5個管腳輸出高低電平，控制數控衰減器HMC472LP4E衰減一定量值，完成增益自動控制。
[0043]混頻器采用HMC213AMS8實現；所述數控衰減器采用HMC472LP4E實現；所述的一級放大器、二級放大器、三級放大器、四級放大器、五級放大器均采用ABA-5x563。
[0044]一級濾波器采用6階陶瓷介質濾波器MP6A2620S64HCA、二級濾波器采用7階LTCC小型低通濾波器LFCN-490、三級濾波器采用13階LC濾波器5MB/C-70/H24-S2B實現；所述的各級衰減器分別采用TVA系列溫補衰減器和π型電阻衰減器。
[0045]多路變頻信道并排分布，相互之間采用金屬隔筋隔離，選取本振高隔離混頻器。
[0046]如圖2所示，本發(fā)明可以在八通道增益可控下變頻器的基礎上進一步擴展使用，當需要使用更多信道時，同時使用8Χη(η = 1、2、3、4...)個八通道下變頻器，控制與電源接口(Vcc&CTR)使用串口 I控制，再使用I個控制單元對η個八通道下變頻器同時I對η控制；使用一個η分路器，將本振輸入信號分為η路，然后分別輸入到η個八通道下變頻器的本振輸入口 ；使用一個電源模塊輸出+6V，并聯輸出η路后分別供給η個八通道下變頻器的電源與控制單元。
[0047]本發(fā)明已經經過專家評定，取得了良好的技術效果。表1，表2為八通道下變頻器測試數據。
[0048]表I隔離度測試數據
[0049]

【權利要求】
1.一種八通道增益可控下變頻器，其特征在于包括:八路變頻信道、本振八路分路器、電源與控制單元；每個變頻信道都由放大濾波變頻模塊、放大衰減模塊和放大濾波模塊組成；放大濾波變頻模塊包括一級放大器、一級濾波器、一級衰減器、二級放大器、混頻器、二級衰減器、本振衰減器、本振放大器；放大衰減模塊包括二級濾波器、三級放大器、數控衰減器、三級衰減器；放大濾波模塊包括四級放大器、三級濾波器、四級衰減器、五級放大器； 變頻信道的放大濾波變頻模塊將接收的射頻信號依次送入一級放大器、一級濾波器、一級衰減器、二級放大器中進行放大、濾波、衰減、放大處理，并將處理后的信號輸出到混頻器，同時將接收到的本振信號進行衰減和放大處理，然后將該本振信號送入混頻器，混頻器將接收到的本振信號和射頻信號進行下變頻處理得到中頻信號，并將其送入二級衰減器衰減后輸出到放大衰減模塊； 變頻信道的放大衰減模塊將接收到的中頻信號依次送入二級濾波器、三級放大器進行濾波、放大處理，并將處理后的信號輸出到數控衰減器，數控衰減器將接收到的信號進行一定量級的衰減后，再經過衰減后輸出到放大濾波模塊； 變頻信道的放大濾波部分將接收到的中頻信號依次送入四級放大器、三級濾波器、四級衰減器、五級放大器進行放大、濾波、衰減、放大后輸出； 本振八路分路器將接收到的外部本振信號經過本振放大器的增益補償放大后，經過分路輸出多路本振信號到每個變頻信道； 電源與控制單元將輸入的直流電壓分別轉換為一定的電壓供電給本振放大器、變頻信道內的放大器、數控衰減器、電源與控制單元；電源與控制單元接收外部串口控制信號，并輸出5位衰減控制電平用于控制數控衰減器完成增益自動控制。
2.根據權利要求1所述的一種八通道增益可控下變頻器，其特征在于:所述的本振八路分路器包括本振放大器、二分路器、兩個四分路器；本振八分路器將接收到的外部本振信號經過本振放大器的增益補償放大后，經過一個二分路器和兩個四分路器級聯分路輸出八路本振信號到每個變頻信道。
3.根據權利要求2所述的一種八通道增益可控下變頻器，其特征在于:所述的本振放大器選用ABA-54563，將接收到的本振輸入信號放大后輸出到八分路器，八分路器采用I個BP2U1+和2個BP4U1+電路級聯實現，隔離度大于25dB，本振八分路器將接收到的本振放大器輸出的本振信號進行分路并輸出到8個變頻信道。
4.根據權利要求1所述的一種八通道增益可控下變頻器，其特征在于:所述電源與控制單元包括電壓轉換器1、電壓轉換器2-1…電壓轉換器2-8、電壓轉換器3、電壓轉換器4、和單片機控制單元； 所述的電壓轉換器1、電壓轉換器2-1...電壓轉換器2-8、電壓轉換器4采用LT1763CS8-5系列電壓變換器，將輸入的+6V直流電壓轉換為+5V用于給本振放大器、變頻信道內的放大器、數控衰減器供電，所述的電壓轉換器3采用LT1763CS8-3.3轉換輸出3.3V直流電壓為電源與控制單元自身供電； 單片機控制單元接收外部串口控制信號為RS485信號，該信號長度為I個字節(jié)，內部包含衰減數值和校驗碼，控制單元接收該信號后，經過校驗無誤后檢出衰減數值，然后以二進制碼的形式控制5個管腳輸出高低電平，控制數控衰減器HMC472LP4E衰減一定量值，完成增益自動控制。
5.根據權利要求1所述的一種八通道增益可控下變頻器，其特征在于:所述中頻信號為 70MHz。
6.根據權利要求1所述的一種的八通道可控下變頻器，其特征在于:所述混頻器采用HMC213AMS8實現；所述數控衰減器采用HMC472LP4E實現；所述的一級放大器、二級放大器、三級放大器、四級放大器、五級放大器均采用ABA-5x563。
7.根據權利要求1所述的一種八通道增益可控下變頻器，其特征在于:所述的一級濾波器采用6階陶瓷介質濾波器MP6A2620S64HCA、二級濾波器采用7階LTCC小型低通濾波器LFCN-490、三級濾波器采用13階LC濾波器5MB/C-70/H24-S2B實現；所述的各級衰減器分別采用TVA系列溫補衰減器和π型電阻衰減器。
8.根據權利要求1所述的一種八通道增益可控下變頻器，其特征在于:所述多路變頻信道并排分布，相互之間采用金屬隔筋隔離，選取本振高隔離混頻器。
9.根據權利要求1所述的一種八通道增益可控下變頻器，其特征還在于:可以增加到8Χη個變頻信道，利用I個控制單元對η個八通道下變頻器同時控制；使用一個η分路器，將本振輸入信號分為η路，然后分別輸入到η個八通道下變頻器的本振輸入口 ；使用一個電源模塊輸出+6V，并聯輸出η路后分別供給η個八通道下變頻器的電源與控制單元；其中η為 1、2、3、4…。
【文檔編號】H03G3/20GK104168001SQ201410228498
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權日:2014年5月27日
【發(fā)明者】吳雙寧, 馮來, 張廣棟, 劉德喜 申請人:北京遙測技術研究所, 航天長征火箭技術有限公司