一种微波混频开关滤波系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于开关滤波技术领域，具体涉及一种微波混频开关滤波系统。


背景技术：

[0002]
微波混频开关滤波组件可实现微波发射信号的产生和放大，也是调整微波发射信号的输出频率变换以及接收校准的主要元件，在微波探测系统中起着非常重要的作用。微波混频开关滤波组件具有工作频率宽、频率精度高、驻波较好、杂散抑制高、稳定性高、体积小和集成度高等优点，因而被广泛采用。但是，它的性能主要由开关滤波器和混频放大电路决定，目前通用组件所产生的频率杂散不高，切换速度慢，稳定度差，功耗较高，逐渐难以适应现在的技术潮流。近来年，微波混频开关滤波组件所占的需求比重越来越大，用户对器件的技术指标、体积和功耗要求越来越高，微波混频开关滤波组件的性能需要得到进一步提高。目前国内微波组件的生产主要依靠倍频模块和混频滤波等方式实现，不足之处是信号杂散抑制不高，相噪不好。为了实现系统的小型化和低功耗，微波混频开关滤波模块需要向高度集成的方向发展。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的是为了解决改善微波混频开关滤波组件性能的问题，提出了一种微波混频开关滤波系统。
[0004]
本实用新型的技术方案是：一种微波混频开关滤波系统包括相互通信连接的微波模块和驱动模块；微波模块的信号输入频率为800mhz，其输出信号频率为2400mhz；驱动模块的信号输入频率为1.3-2.2ghz和2.7ghz，其输出信号频率为2.7ghz。
[0005]
本实用新型的有益效果是：本微波混频开关滤波系统可以实现微波发射信号的产生和放大，调整微波发射信号的输出频率变换以及接收校准。同时，微波混频开关滤波系统具有工作频率宽、频率精度高、驻波较好、杂散抑制高、稳定性高、体积小、集成度高、切换速度快、和功耗低的优点，输出频率多样化，可以提高信号的杂散抑制。
[0006]
同时，通过使用开关电路来提高频率的复用程度。整体结构通过减少使用混频器的数目提高对输出杂散的抑制，对特别的频点使用滤波器增加抑制，保证输出信号的杂散抑制性能；开关滤波电路采用改善后的滤波器或改善后的滤波器级联来提高频率，保证对杂波信号的抑制，同时采用高速开关驱动电路，使得开关滤波电路速度快，杂波抑制性能好，谐波抑制性能好有助于扩宽工作频率，改善输出信号品质。
[0007]
进一步地，微波混频开关滤波系统的材质为铝合金材料。
[0008]
上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，铝合金材料可以在保证系统强度的前提下，最大限度的做减重处理。
[0009]
进一步地，微波混频开关滤波系统分为微波面和驱动面；微波模块固定设置于微波面上；驱动模块固定设置于驱动面上。
[0010]
上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，将系统两面进行铣腔，一面布置
微波电路，另一面布置驱动电路；可有效控制系统的厚度及重量，减少模块之间的隔腔壁。
[0011]
进一步地，微波模块包括带通滤波器、第一梳谱发生器、双工器、第二梳谱发生器、第一放大器、第一低通器、第三梳谱发生器、第二低通器、第一单刀三掷开关、第四梳谱发生器、第五梳谱发生器、第六梳谱发生器和第二单刀三掷开关；
[0012]
带通滤波器的输入端接入频率为800mhz的输入信号，其输出端和第一梳谱发生器的输入端通信连接；第一梳谱发生器的输出端和双工器的输入端通信连接；双工器的第一输出端和第三梳谱发生器的输入端通信连接；第三梳谱发生器的输出端和第二低通器的输入端通信连接；第二低通器的输出端和第一单刀三掷开关的动端通信连接；第一单刀三掷开关的第一不动端、第二不动端和第三不动端分别与第四梳谱发生器的输入端、第五梳谱发生器的输入端和第六梳谱发生器的输入端一一对应通信连接；第四梳谱发生器的输出端、第五梳谱发生器的输出端和第六梳谱发生器的输出端分别与第二单刀三掷开关的第一不动端、第二不动端和第三不动端一一对应通信连接；双工器的第二输出端和第二梳谱发生器输入端通信连接；第二梳谱发生器输出端和第一放大器的输入端通信连接；第一放大器的输出端和第一低通器的输入端通信连接；第一低通器的输出端输出频率为2400mhz的信号；第二单刀三掷开关的动端和驱动模块通信连接。
[0013]
上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，大量输入的信号经过微波模块进行频率变换，保证无宽带噪声产生；同时对梳谱产生后的信号进行了优化处理，使其信号较为稳定，与后级电路连接良好。同时，模块对外部输入的800mhz参考信号进行滤波放大，使其达到梳谱发生器所需要的功率，同时滤除杂波，避免对系统引入干扰。
[0014]
进一步地，驱动模块包括第二放大器、第三低通器、第一混频器、第一滤波器、第三单刀三掷开关、第七梳谱发生器、第八梳谱发生器、第九梳谱发生器、第四单刀三掷开关、第三放大器、第二滤波器、一分三功分器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第三滤波器、第四滤波器、第五低通器、第二混频器、第四低通器、第一lna、第五单刀三掷开关、第八放大器、第七低通器、单刀双掷开关、第九放大器、第八低通器、第三混频器、第二lna、环形器、第五滤波器、第七放大器和第六低通器；
[0015]
第二放大器的输入端和第二单刀三掷开关的动端通信连接；第二放大器的输出端和第三低通器的输入端通信连接；第三低通器的输出端和第一混频器的第一输入端通信连接；第一滤波器的输入端接入频率为1.3-2.2ghz的输入信号，其输出端和第一混频器的第二输入端通信连接；第一混频器的输出端和第三单刀三掷开关的动端通信连接；第三单刀三掷开关的第一不动端、第二不动端和第三不动端分别与第七梳谱发生器的输入端、第八梳谱发生器的输入端和第九梳谱发生器的输入端一一对应通信连接；第七梳谱发生器的输出端、第八梳谱发生器的输出端和第九梳谱发生器的输出端分别与第四单刀三掷开关的第一不动端、第二不动端和第三不动端一一对应通信连接；第四单刀三掷开关的动端和第三放大器的输入端通信连接；第三放大器的输出端和第二滤波器的输入端通信连接；第二滤波器的输出端和一分三功分器的输入端通信连接；一分三功分器的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与第四放大器的输入端、第五放大器的输入端和第六放大器的输入端一一对应通信连接；第四放大器的输出端和第三滤波器的输入端通信连接；第五放大器的输出端和第四滤波器的输入端通信连接；第六放大器的输出端和第五低通器的输入端通信连接；第三滤波器的输出端和第二混频器的第一输入端通信连接；第一lna的输入端接入信
号为2.7ghz的信号，其输出端和第四低通器的输入端通信连接；第四低通器的输出端和第二混频器的第二输入端通信连接；第二混频器的输出端和第五单刀三掷开关的动端连接；第五单刀三掷开关的第一不动端和第八放大器的输入端通信连接；第八放大器的输出端和第七低通器的输入端通信连接；第七低通器的输出端输出频率大于10dbm的信号；第五单刀三掷开关的第二不动端和单刀双掷开关的动端连接；单刀双掷开关的第一不动端和第九放大器的输入端通信连接；第九放大器的输出端和第八低通器的输入端通信连接；第八低通器的输出端输出频率大于10dbm的信号；环形器的第一端接入频率大于-15dbm的信号，其还输出频率大于10dbm的信号；环形器的第二端和单刀双掷开关的第二不动端通信连接，其第三端和第二lna的输出端通信连接；第二lna的输入端和第三混频器的第二输入端通信连接；第三混频器的输出端和第五滤波器的输入端通信连接；第五滤波器的输出端和第七放大器的输入端通信连接；第七放大器的输出端和第六低通器的输入端通信连接；第六低通器的输出端输出信号为2.7ghz的信号。
[0016]
上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，多个频段分别使用混频器，使得输入信号的杂波和谐波被引入后一级电路，造成后一级信号无杂散产生，最终输出信号无复杂的杂散信号，对系统无干扰。同时加入了多个低功耗的放大器，保证饱和输出功率大于指标要求值，且降低系统能耗。
[0017]
进一步地，第七低通器和第八低通器的输出功率均大于10dbm；环形器的输出功率大于10dbm。
[0018]
进一步地，第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀三掷开关、第四单刀三掷开关和第五单刀三掷开关的内部均含有pin管芯。
[0019]
上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，不同的工作频率选用不同的pin管芯，可以保证开关隔离度，采用不同的偏置方式。
附图说明
[0020]
图1为微波混频开关滤波系统的结构图；
[0021]
图中，1、微波模块；2、驱动模块。
具体实施方式
[0022]
下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明。
[0023]
如图1所示，本实用新型提供了一种微波混频开关滤波系统，包括相互通信连接的微波模块1和驱动模块2；微波模块1的信号输入频率为800mhz，其输出信号频率为2400mhz；驱动模块2的信号输入频率为1.3-2.2ghz和2.7ghz，其输出信号频率为2.7ghz。
[0024]
在本实用新型实施例中，如图1所示，微波混频开关滤波系统的材质为铝合金材料。在本实用新型中，铝合金材料可以在保证系统强度的前提下，最大限度的做减重处理。
[0025]
在本实用新型实施例中，如图1所示，微波混频开关滤波系统分为微波面和驱动面；微波模块1固定设置于微波面上；驱动模块2固定设置于驱动面上。在本实用新型中，将系统两面进行铣腔，一面布置微波电路，另一面布置驱动电路；可有效控制系统的厚度及重量，减少模块之间的隔腔壁。
[0026]
在本实用新型实施例中，如图1所示，微波模块1包括带通滤波器、第一梳谱发生
器、双工器、第二梳谱发生器、第一放大器、第一低通器、第三梳谱发生器、第二低通器、第一单刀三掷开关、第四梳谱发生器、第五梳谱发生器、第六梳谱发生器和第二单刀三掷开关；
[0027]
带通滤波器的输入端接入频率为800mhz的输入信号，其输出端和第一梳谱发生器的输入端通信连接；第一梳谱发生器的输出端和双工器的输入端通信连接；双工器的第一输出端和第三梳谱发生器的输入端通信连接；第三梳谱发生器的输出端和第二低通器的输入端通信连接；第二低通器的输出端和第一单刀三掷开关的动端通信连接；第一单刀三掷开关的第一不动端、第二不动端和第三不动端分别与第四梳谱发生器的输入端、第五梳谱发生器的输入端和第六梳谱发生器的输入端一一对应通信连接；第四梳谱发生器的输出端、第五梳谱发生器的输出端和第六梳谱发生器的输出端分别与第二单刀三掷开关的第一不动端、第二不动端和第三不动端一一对应通信连接；双工器的第二输出端和第二梳谱发生器输入端通信连接；第二梳谱发生器输出端和第一放大器的输入端通信连接；第一放大器的输出端和第一低通器的输入端通信连接；第一低通器的输出端输出频率为2400mhz的信号；第二单刀三掷开关的动端和驱动模块2通信连接。在本实用新型中，大量输入的信号经过微波模块进行频率变换，保证无宽带噪声产生；同时对梳谱产生后的信号进行了优化处理，使其信号较为稳定，与后级电路连接良好。同时，模块对外部输入的800mhz参考信号进行滤波放大，使其达到梳谱发生器所需要的功率，同时滤除杂波，避免对系统引入干扰。
[0028]
在本实用新型实施例中，如图1所示，驱动模块2包括第二放大器、第三低通器、第一混频器、第一滤波器、第三单刀三掷开关、第七梳谱发生器、第八梳谱发生器、第九梳谱发生器、第四单刀三掷开关、第三放大器、第二滤波器、一分三功分器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第三滤波器、第四滤波器、第五低通器、第二混频器、第四低通器、第一lna、第五单刀三掷开关、第八放大器、第七低通器、单刀双掷开关、第九放大器、第八低通器、第三混频器、第二lna、环形器、第五滤波器、第七放大器和第六低通器；
[0029]
第二放大器的输入端和第二单刀三掷开关的动端通信连接；第二放大器的输出端和第三低通器的输入端通信连接；第三低通器的输出端和第一混频器的第一输入端通信连接；第一滤波器的输入端接入频率为1.3-2.2ghz的输入信号，其输出端和第一混频器的第二输入端通信连接；第一混频器的输出端和第三单刀三掷开关的动端通信连接；第三单刀三掷开关的第一不动端、第二不动端和第三不动端分别与第七梳谱发生器的输入端、第八梳谱发生器的输入端和第九梳谱发生器的输入端一一对应通信连接；第七梳谱发生器的输出端、第八梳谱发生器的输出端和第九梳谱发生器的输出端分别与第四单刀三掷开关的第一不动端、第二不动端和第三不动端一一对应通信连接；第四单刀三掷开关的动端和第三放大器的输入端通信连接；第三放大器的输出端和第二滤波器的输入端通信连接；第二滤波器的输出端和一分三功分器的输入端通信连接；一分三功分器的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与第四放大器的输入端、第五放大器的输入端和第六放大器的输入端一一对应通信连接；第四放大器的输出端和第三滤波器的输入端通信连接；第五放大器的输出端和第四滤波器的输入端通信连接；第六放大器的输出端和第五低通器的输入端通信连接；第三滤波器的输出端和第二混频器的第一输入端通信连接；第一lna的输入端接入信号为2.7ghz的信号，其输出端和第四低通器的输入端通信连接；第四低通器的输出端和第二混频器的第二输入端通信连接；第二混频器的输出端和第五单刀三掷开关的动端连接；第五单刀三掷开关的第一不动端和第八放大器的输入端通信连接；第八放大器的输出端和
第七低通器的输入端通信连接；第七低通器的输出端输出频率大于10dbm的信号；第五单刀三掷开关的第二不动端和单刀双掷开关的动端连接；单刀双掷开关的第一不动端和第九放大器的输入端通信连接；第九放大器的输出端和第八低通器的输入端通信连接；第八低通器的输出端输出频率大于10dbm的信号；环形器的第一端接入频率大于-15dbm的信号，其还输出频率大于10dbm的信号；环形器的第二端和单刀双掷开关的第二不动端通信连接，其第三端和第二lna的输出端通信连接；第二lna的输入端和第三混频器的第二输入端通信连接；第三混频器的输出端和第五滤波器的输入端通信连接；第五滤波器的输出端和第七放大器的输入端通信连接；第七放大器的输出端和第六低通器的输入端通信连接；第六低通器的输出端输出信号为2.7ghz的信号。在本实用新型中，多个频段分别使用混频器，使得输入信号的杂波和谐波被引入后一级电路，造成后一级信号无杂散产生，最终输出信号无复杂的杂散信号，对系统无干扰。同时加入了多个低功耗的放大器，保证饱和输出功率大于指标要求值，且降低系统能耗。
[0030]
在本实用新型实施例中，如图1所示，第七低通器和第八低通器的输出功率均大于10dbm；环形器的输出功率大于10dbm。
[0031]
在本实用新型实施例中，如图1所示，第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀三掷开关、第四单刀三掷开关和第五单刀三掷开关的内部均含有pin管芯。在本实用新型中，不同的工作频率选用不同的pin管芯，可以保证开关隔离度，采用不同的偏置方式。
[0032]
在本实用新型实施例中，带通滤波器的型号为bfcn-1575+；双工器的型号为sd18-1880r8uuc1；各个低通器的型号均为uaf42；各个放大器的型号均为er3-n；一分三功分器采用sma接头。
[0033]
在本实用新型实施例中，为了实现功能电路单元化设计要求，内部滤波器等器件模块化，可独立安装、调试和更换。同时，系统受到体积和外形的限制，内部电路排布十分紧密，部分电路间仅适用不到1mm的筋隔断，可能造成性能恶化。为减小体积，所有滤波器必须做到高精度腐蚀加工，才可以保证滤波器特性不恶化。为此前期使用三维仿真软件对电路隔断和滤波器进行精确仿真，预估电路间隔断不足带来的影响，且对加工过的滤波器先进行测试符合指标后再进行批量加工。对系统所需要的元器件进行预先初选型，选好后单独做实验，能满足指标后再进行模块的设计。其中，微波模块1主要实现的功能如表1所示。
[0034]
表1
[0035][0036]
驱动模块2主要实现的功能如表2所示。
[0037]
表2
[0038][0039]
本实用新型的工作原理及过程为：本微波混频开关滤波系统的指标要求如下：1.in1：800mhz，输入功率≥5dbm；2.in2：1300mhz-2200mhz，输入功率≥-12dbm；3.in2：2700mhz，输入功率≥-17dbm；4.输入射频：功率≥-15dbm；5.输出射频1，功率：≥20dbm，杂散≥60dbc，发射激励/i本振信号隔离度≥90dbc；输出射频1、输出射频2和输出射频3之间隔离度≥70dbc；6.输出射频2，功率：≥10dbm，杂散≥60dbc，附加相位噪声≤20log(n)+5；7.输出射频3，功率：≥10dbm，杂散≥60dbc，附加相位噪声≤20log(n)+5；8.输出中频4，功率≥-15dbm，杂散≥60dbc，附加相位噪声≤20log(n)+5；9.输出频率5：输出2400mhz，功率：≥20dbm，杂散≥65dbc；10.对输出射频信号检波，输出为bit，输出功率不小于7dbm以上报正常(ttl高)，输出功率不大于3dbm时报故障(ttl低电平)；11.电源为+6v，-5v；12.重量：≤1kg；13.工作温度：-40℃～+60℃。
[0040]
本实用新型的有益效果为：本微波混频开关滤波系统可以实现微波发射信号的产生和放大，调整微波发射信号的输出频率变换以及接收校准。同时，微波混频开关滤波系统具有工作频率宽、频率精度高、驻波较好、杂散抑制高、稳定性高、体积小、集成度高、切换速度快、和功耗低的优点，输出频率多样化，可以提高信号的杂散抑制。
[0041]
同时，通过使用开关电路来提高频率的复用程度。整体结构通过减少使用混频器
的数目提高对输出杂散的抑制，对特别的频点使用滤波器增加抑制，保证输出信号的杂散抑制性能；开关滤波电路采用改善后的滤波器或改善后的滤波器级联来提高频率，保证对杂波信号的抑制，同时采用高速开关驱动电路，使得开关滤波电路速度快，杂波抑制性能好，谐波抑制性能好有助于扩宽工作频率，改善输出信号品质。
[0042]
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。