一种八通道增益可控下变频器的制造方法
【专利摘要】本发明一种八通道增益可控下变频器，包括：多路变频信道、本振多路分路器、电源与控制单元；每个变频信道都由放大滤波变频模块、放大衰减模块和放大滤波模块组成；放大滤波变频模块包括一级放大器、一级滤波器、一级衰减器、二级放大器、混频器、二级衰减器、本振衰减器、本振放大器；放大衰减模块包括二级滤波器、三级放大器、数控衰减器、三级衰减器；放大滤波模块包括四级放大器、三级滤波器、四级衰减器、五级放大器。本发明实现了多路高频信号同时进行下变频、功率放大和增益控制，并且多路变频通道间隔离度大于80dB。
【专利说明】—种八通道增益可控下变频器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种八通道高隔离增益可控下变频器，属于射频电路设计领域。
【背景技术】
[0002]变频器分为上变频器和下变频器，主要功能是将低频信号变频为高频信号，或者将高频信号变频为低频信号，同时对信号进行放大、滤波和增益控制，是现代雷达、电子对抗、遥测和遥控等系统设备不可缺少的设备。随着技术的发展，为了快速测量的需要，通常会将多个信号同时使用，这时就需要多个变频信道同时使用，但是当前使用的变频器大部分都是单通道模式，当数量增加时，就要考虑将多个变频信道进行优化集成设计，否则就会带来体积大、功耗大、重量大、安装难、接线复杂等缺点。目前使用的多信道变频器主要用在相控阵系统和多信道测控系统，多个通道同时接收多个目标信号，存在通道数量较少、增益较低，信道隔离度较小，一致性差，电源与控制线接线复杂等问题。所以目前急需要研究一种能够实现多通道集成，并且各通道之间实现高隔离度的变频器。
【发明内容】
[0003]本发明的技术解决问题是:针对现有技术的不足，提供一种八通道高隔离增益可控下变频器，实现了多路高频信号同时进行下变频、功率放大和增益控制，并且多路变频通道间隔离度大于80dB。
[0004]本发明的技术解决方案是:
[0005]一种八通道增益可控下变频器包括:八路变频信道、本振八路分路器、电源与控制单元；每个变频信道都由放大滤波变频模块、放大衰减模块和放大滤波模块组成；放大滤波变频模块包括一级放大器、一级滤波器、一级衰减器、二级放大器、混频器、二级衰减器、本振衰减器、本振放大器；放大衰减模块包括二级滤波器、三级放大器、数控衰减器、三级衰减器；放大滤波模块包括四级放大器、三级滤波器、四级衰减器、五级放大器；
[0006]变频信道的放大滤波变频模块将接收的射频信号依次送入一级放大器、一级滤波器、一级衰减器、二级放大器中进行放大、滤波、衰减、放大处理，并将处理后的信号输出到混频器，同时将接收到的本振信号进行衰减和放大处理，然后将该本振信号送入混频器，混频器将接收到的本振信号和射频信号进行下变频处理得到中频信号，并将其送入二级衰减器衰减后输出到放大衰减模块；
[0007]变频信道的放大衰减模块将接收到的中频信号依次送入二级滤波器、三级放大器进行滤波、放大处理，并将处理后的信号输出到数控衰减器，数控衰减器将接收到的信号进行一定量级的衰减后，再经过衰减后输出到放大滤波模块；
[0008]变频信道的放大滤波部分将接收到的中频信号依次送入四级放大器、三级滤波器、四级衰减器、五级放大器进行放大、滤波、衰减、放大后输出；
[0009]本振八路分路器将接收到的外部本振信号经过本振放大器的增益补偿放大后，经过分路输出多路本振信号到每个变频信道；
[0010]电源与控制单元将输入的直流电压分别转换为一定的电压供电给本振放大器、变频信道内的放大器、数控衰减器、电源与控制单元；电源与控制单元接收外部串口控制信号，并输出5位衰减控制电平用于控制数控衰减器完成增益自动控制。
[0011]所述的本振八路分路器包括本振放大器、二分路器、两个四分路器；本振八分路器将接收到的外部本振信号经过本振放大器的增益补偿放大后，经过一个二分路器和两个四分路器级联分路输出八路本振信号到每个变频信道。
[0012]所述的本振放大器选用ABA-54563,将接收到的本振输入信号放大后输出到八分路器，八分路器采用I个BP2U1+和2个BP4U1+电路级联实现，隔离度大于25dB，本振八分路器将接收到的本振放大器输出的本振信号进行分路并输出到8个变频信道。
[0013]所述电源与控制单元包括电压转换器1、电压转换器4、电压转换器2-1...电压转换器2-8、电压转换器3和单片机控制单元；
[0014]所述的电压转换器1、电压转换器4、电压转换器2-1...电压转换器2-8采用LT1763CS8-5系列电压变换器，将输入的+6V直流电压转换为+5V用于给本振放大器、变频信道内的放大器、数控衰减器供电，所述的电压转换器3采用LT1763CS8-3.3转换输出3.3V直流电压为电源与控制单元自身供电；
[0015]单片机控制单元接收外部串口控制信号为RS485信号，该信号长度为I个字节，内部包含衰减数值和校验码，控制单元接收该信号后，经过校验无误后检出衰减数值，然后以二进制码的形式控制5个管脚输出高低电平，控制数控衰减器HMC472LP4E衰减一定量值，完成增益自动控制。
[0016]所述中频信号为70MHz。
[0017]所述混频器采用HMC213AMS8实现；所述数控衰减器采用HMC472LP4E实现；所述的一级放大器、二级放大器、三级放大器、四级放大器、五级放大器均采用ABA-5x563。
[0018]所述的一级滤波器采用6阶陶瓷介质滤波器MP6A2620S64HCA、二级滤波器采用7阶LTCC小型低通滤波器LFCN-490、三级滤波器采用13阶LC滤波器5MB/C-70/H24-S2B实现；所述的各级衰减器分别采用TVA系列温补衰减器和π型电阻衰减器。
[0019]所述多路变频信道并排分布，相互之间采用金属隔筋隔离，选取本振高隔离混频器。
[0020]可以增加到SXn个变频信道，利用I个控制单元对η个八通道下变频器同时控制；使用一个η分路器，将本振输入信号分为η路，然后分别输入到η个八通道下变频器的本振输入口 ；使用一个电源模块输出+6V，并联输出η路后分别供给η个八通道下变频器的电源与控制单元；其中η为1、2、3、4…。
[0021 ] 本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0022](I)本发明实现了多路变频信道的集成，能够使得多路高频信号同时进行下变频、功率放大和增益控制，提高了多通道的一致性，通用性较强，多个通道一体化设计，每个通道采用简单腔体设计，简化设计增强了可加工性和生产效率，同时多个腔体之间增加金属隔筋设计，增加了多通道之间的隔离度，以及在每个混频器本振之前增加一级放大器和衰减器，使得多通道隔离度大于80dB。
[0023](2)本发明采用高线性、双平衡无源混频器完成下变频，减小了本振泄露和带外杂散，米用相同系列放大器对信号进行放大，增益大于70dB,输出IdB压缩点大于12dBm,使用最小功耗获得最大增益，也减少了元器件的种类，同时采用数控衰减器来完成增益控制，控制精度高，动态范围大于30dB，能够适应宽动态范围输入信号，还采用了多阶滤波器进一步提高信道的选择性，并对变频器、放大器及滤波器各部分电路间的匹配进行优化设计，进一步提高了信道的线性度，使变频器获得了较高的带内频谱纯度，同时带外杂散抑制大于75dBc,降低了对系统内其他设备的干扰。
[0024](3)本发明接口标准化设计，采用通用的射频接口和电源与控制接口，增强了可扩展性，本发明可以增加到8Xn个变频信道，利用I个控制单元对η个八通道下变频器同时控制；利用一个η路本振分路器将本振信号分为η路，然后分别输入到η个八通道可控下变频器的本振输入口，最终分为8Xn路本振信号输入到8Xn路变频信道的混频器本振端口，本发明提高了信道设备的集成度，减小了信道设备的体积、重量和功耗，通用性较强，设计成本和加工成本都较低。
[0025](4)本发明变频信道分为三模块，三模块之间也采用金属隔筋隔离，不仅减小了印制板的尺寸防止印制板变形，而且也降低了单个印制板的增益防止了单板过大增益可能带来的自激行为；所有放大器分三部分设计，都选用ΑΒΑ-5χ563系列放大器，根据各级信号的动态范围灵活选用，同时兼顾噪声系数，增益，功耗和IdB压缩点，以最优的方式实现了整体信道链路的70dB高增益。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明结构示意图；
[0027]图2为本发明的扩展使用结构示意图；
[0028]图3为本发明的变频信道结构示意图；
[0029]图4为本发明的本振八分路器结构示意图；
[0030]图5为本发明的电源与控制单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步的详细描述。
[0032]如图1所示，一种八通道增益可控下变频器包括:八路变频信道、本振八路分路器、电源与控制单元；每个变频信道都由放大滤波变频模块、放大衰减模块和放大滤波模块组成；放大滤波变频模块包括一级放大器、一级滤波器、一级衰减器、二级放大器、混频器、二级衰减器、本振衰减器、本振放大器；放大衰减模块包括二级滤波器、三级放大器、数控衰减器、三级衰减器；放大滤波模块包括四级放大器、三级滤波器、四级衰减器、五级放大器。
[0033]如图3所示，变频信道的放大滤波变频模块将接收的射频信号依次送入一级放大器、一级滤波器、一级衰减器、二级放大器中进行放大、滤波、衰减、放大处理，并将处理后的信号输出到混频器，同时将接收到的本振信号进行衰减和放大处理，然后将该本振信号送入混频器，混频器将接收到的本振信号和射频信号进行下变频处理得到中频信号，并将其送入二级衰减器衰减后输出到放大衰减模块。中频信号为70MHz。
[0034]如图3所示，变频信道的放大衰减模块将接收到的中频信号依次送入二级滤波器、三级放大器进行滤波、放大处理，并将处理后的信号输出到数控衰减器，数控衰减器将接收到的信号进行一定量级的衰减后，再经过衰减后输出到放大滤波模块。
[0035]如图3所示，变频信道的放大滤波部分将接收到的中频信号依次送入四级放大器、三级滤波器、四级衰减器、五级放大器进行放大、滤波、衰减、放大后输出。
[0036]如图4所示，本振八路分路器将接收到的外部本振信号经过本振放大器的增益补偿放大后，经过分路输出多路本振信号到每个变频信道。
[0037]本振八路分路器包括本振放大器、二分路器、两个四分路器；本振八分路器将接收到的外部本振信号经过本振放大器的增益补偿放大后，经过一个二分路器和两个四分路器级联分路输出八路本振信号到每个变频信道。
[0038]本振放大器选用ABA-54563,将接收到的本振输入信号放大后输出到八分路器,八分路器采用I个BP2U1+和2个BP4U1+电路级联实现，隔离度大于25dB，本振八分路器将接收到的本振放大器输出的本振信号进行分路并输出到8个变频信道。
[0039]如图5所示，电源与控制单元将输入的直流电压分别转换为一定的电压供电给本振放大器、变频信道内的放大器、数控衰减器、电源与控制单元单元；电源与控制单元接收外部串口控制信号，并输出5位衰减控制电平用于控制数控衰减器完成增益自动控制。
[0040]电源与控制单元包括电压转换器1、电压转换器4、电压转换器2-1…电压转换器
2-8、电压转换器3和单片机控制单元。
[0041]电压转换器1、电压转换器2-1…电压转换器2-8、电压转换器4采用LT1763CS8-5系列电压变换器，将输入的+6V直流电压转换为+5V用于给本振放大器、变频信道内的放大器、数控衰减器供电，所述的电压转换器3采用LT1763CS8-3.3转换输出3.3V直流电压为电源与控制单元自身供电。
[0042]单片机控制单元接收外部串口控制信号为RS485信号，该信号长度为I个字节，内部包含衰减数值和校验码，控制单元接收该信号后，经过校验无误后检出衰减数值，然后以二进制码的形式控制5个管脚输出高低电平，控制数控衰减器HMC472LP4E衰减一定量值，完成增益自动控制。
[0043]混频器采用HMC213AMS8实现；所述数控衰减器采用HMC472LP4E实现；所述的一级放大器、二级放大器、三级放大器、四级放大器、五级放大器均采用ABA-5x563。
[0044]一级滤波器采用6阶陶瓷介质滤波器MP6A2620S64HCA、二级滤波器采用7阶LTCC小型低通滤波器LFCN-490、三级滤波器采用13阶LC滤波器5MB/C-70/H24-S2B实现；所述的各级衰减器分别采用TVA系列温补衰减器和π型电阻衰减器。
[0045]多路变频信道并排分布，相互之间采用金属隔筋隔离，选取本振高隔离混频器。
[0046]如图2所示，本发明可以在八通道增益可控下变频器的基础上进一步扩展使用，当需要使用更多信道时，同时使用8Χη(η = 1、2、3、4...)个八通道下变频器，控制与电源接口(Vcc&CTR)使用串口 I控制，再使用I个控制单元对η个八通道下变频器同时I对η控制；使用一个η分路器，将本振输入信号分为η路，然后分别输入到η个八通道下变频器的本振输入口 ；使用一个电源模块输出+6V，并联输出η路后分别供给η个八通道下变频器的电源与控制单元。
[0047]本发明已经经过专家评定，取得了良好的技术效果。表1，表2为八通道下变频器测试数据。
[0048]表I隔离度测试数据
[0049]
【权利要求】
1.一种八通道增益可控下变频器，其特征在于包括:八路变频信道、本振八路分路器、电源与控制单元；每个变频信道都由放大滤波变频模块、放大衰减模块和放大滤波模块组成；放大滤波变频模块包括一级放大器、一级滤波器、一级衰减器、二级放大器、混频器、二级衰减器、本振衰减器、本振放大器；放大衰减模块包括二级滤波器、三级放大器、数控衰减器、三级衰减器；放大滤波模块包括四级放大器、三级滤波器、四级衰减器、五级放大器； 变频信道的放大滤波变频模块将接收的射频信号依次送入一级放大器、一级滤波器、一级衰减器、二级放大器中进行放大、滤波、衰减、放大处理，并将处理后的信号输出到混频器，同时将接收到的本振信号进行衰减和放大处理，然后将该本振信号送入混频器，混频器将接收到的本振信号和射频信号进行下变频处理得到中频信号，并将其送入二级衰减器衰减后输出到放大衰减模块； 变频信道的放大衰减模块将接收到的中频信号依次送入二级滤波器、三级放大器进行滤波、放大处理，并将处理后的信号输出到数控衰减器，数控衰减器将接收到的信号进行一定量级的衰减后，再经过衰减后输出到放大滤波模块； 变频信道的放大滤波部分将接收到的中频信号依次送入四级放大器、三级滤波器、四级衰减器、五级放大器进行放大、滤波、衰减、放大后输出； 本振八路分路器将接收到的外部本振信号经过本振放大器的增益补偿放大后，经过分路输出多路本振信号到每个变频信道； 电源与控制单元将输入的直流电压分别转换为一定的电压供电给本振放大器、变频信道内的放大器、数控衰减器、电源与控制单元；电源与控制单元接收外部串口控制信号，并输出5位衰减控制电平用于控制数控衰减器完成增益自动控制。
2.根据权利要求1所述的一种八通道增益可控下变频器，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、两个四分路器；本振八分路器将接收到的外部本振信号经过本振放大器的增益补偿放大后，经过一个二分路器和两个四分路器级联分路输出八路本振信号到每个变频信道。
3.根据权利要求2所述的一种八通道增益可控下变频器，其特征在于:所述的本振放大器选用ABA-54563，将接收到的本振输入信号放大后输出到八分路器，八分路器采用I个BP2U1+和2个BP4U1+电路级联实现，隔离度大于25dB，本振八分路器将接收到的本振放大器输出的本振信号进行分路并输出到8个变频信道。
4.根据权利要求1所述的一种八通道增益可控下变频器，其特征在于:所述电源与控制单元包括电压转换器1、电压转换器2-1…电压转换器2-8、电压转换器3、电压转换器4、和单片机控制单元； 所述的电压转换器1、电压转换器2-1...电压转换器2-8、电压转换器4采用LT1763CS8-5系列电压变换器，将输入的+6V直流电压转换为+5V用于给本振放大器、变频信道内的放大器、数控衰减器供电，所述的电压转换器3采用LT1763CS8-3.3转换输出3.3V直流电压为电源与控制单元自身供电； 单片机控制单元接收外部串口控制信号为RS485信号，该信号长度为I个字节，内部包含衰减数值和校验码，控制单元接收该信号后，经过校验无误后检出衰减数值，然后以二进制码的形式控制5个管脚输出高低电平，控制数控衰减器HMC472LP4E衰减一定量值，完成增益自动控制。
5.根据权利要求1所述的一种八通道增益可控下变频器，其特征在于:所述中频信号为 70MHz。
6.根据权利要求1所述的一种的八通道可控下变频器，其特征在于:所述混频器采用HMC213AMS8实现；所述数控衰减器采用HMC472LP4E实现；所述的一级放大器、二级放大器、三级放大器、四级放大器、五级放大器均采用ABA-5x563。
7.根据权利要求1所述的一种八通道增益可控下变频器，其特征在于:所述的一级滤波器采用6阶陶瓷介质滤波器MP6A2620S64HCA、二级滤波器采用7阶LTCC小型低通滤波器LFCN-490、三级滤波器采用13阶LC滤波器5MB/C-70/H24-S2B实现；所述的各级衰减器分别采用TVA系列温补衰减器和π型电阻衰减器。
8.根据权利要求1所述的一种八通道增益可控下变频器，其特征在于:所述多路变频信道并排分布，相互之间采用金属隔筋隔离，选取本振高隔离混频器。
9.根据权利要求1所述的一种八通道增益可控下变频器，其特征还在于:可以增加到8Χη个变频信道，利用I个控制单元对η个八通道下变频器同时控制；使用一个η分路器，将本振输入信号分为η路，然后分别输入到η个八通道下变频器的本振输入口 ；使用一个电源模块输出+6V，并联输出η路后分别供给η个八通道下变频器的电源与控制单元；其中η为 1、2、3、4…。
【文档编号】H03G3/20GK104168001SQ201410228498
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】吴双宁, 冯来, 张广栋, 刘德喜 申请人:北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司