X-Ka频段上变频器的制造方法_2

文档序号:8788824阅读:来源:国知局
05GHz、10.55GHz、11.05GHz,通过第一混频器112混频后,能够将
8.45GHz ± 500MHz 搬移到 18GHz ?19GHz、18.5GHz ?19.5GHz、19GHz ?20GHz,实现一级 Ka
频段信号输出。
[0029]具体地,X频段输入信号经滤波器、衰减器和放大器处理后,在第一混频器与一级本振的三个点频混频,控制器根据网络配置指令对一级本振的本振点频、第二选控开关和第三选控开关进行控制,实现一级变频单元的混频与滤波功能。混频后的信号再经放大、滤波、可调衰减后进入分路器。分路器实现的一路输出18GHz?20GHz的Ka频段射频信号(即Ka频段I信号),另一路通过第一选控开关接入到二级变频单元120中。
[0030]第四处理模块121对第一选控开关接入的信号进行放大处理后与具有7GHz和7.5GHz的二级本振进行混频,然后将混频后的信号经过滤波、放大、衰减后输出25GHz?27.5GHz的Ka频段2信号。
[0031]另外,本实用新型在第一处理模块、第一混频器、第二处理模块、第一选控开关的前端(即每个模块的输入端)分别设置有隔离器。
[0032]为了进一步说明本实用新型提供的X-Ka频段上变频器,下面结合图3和图4以示例的方式对X-Ka频段上变频器作更为详细的说明。
[0033]其中,本实用新型使得镜像抑制、带外抑制、噪声系数、输入/输出驻波比、Idb压缩点、群延时、幅度平坦度、本振相位噪声以及可靠性等主要技术指标满足对地观测卫星数据地面接收系统上行链路的设计要求。
[0034]本实用新型的主要的技术指标如下:输入频率:7.95GHz?8.95GHz ;输出频率:18GHz?20GHz,25GHz?27.5GHz ;增益可控范围:0?20dB,IdB步进;镜像抑制彡60dBc ;带外抑制彡50dBc ;噪声系数< 16dB ;输入/输出驻波比:1.5:1 ;ldB压缩点彡+5dBm ;群时延:2ns(峰-峰值);幅度平坦度< 2dB(输出频段内);本振源相位噪声< _70dBc/HzilOOHz 或者彡-85dBc/HzilKHz 或者彡-95dBc/HzilOKHz 或者彡-105dBc/Hzil00KHz 或者彡-115dBc/HzilMHzo
[0035]根据对上述技术指标的分析和功能分配,由于本实用新型提供的X-Ka频段上变频器具备多种频段的Ka信号输出,因此,在架构设计时考虑到功耗及实际使用的需求,高频段的Ka链路可以通过控制器远程控制来实现设备电源的开启/关闭,而信号输出采用开关进行控制。具体地,图3示出了根据本实用新型实施例的X-Ka频段上变频器的电路结构。
[0036]如图3所示,本实用新型提供的X-Ka频段上变频器,能够将X频段信号通过两级变频结构实现Ka双频段输出。其中,一级变频结构(即上述一级变频单元110)输出18GHz?20GHz的Ka频段射频信号,二级变频结构(即上述二级变频单元120)输出25GHz?27.5GHz的Ka频段射频信号。
[0037]具体地,一级变频结构将输入的X频段的信号经隔离器隔离、滤波器滤波、衰减器衰减、放大器放大后与Ka频段的本振信号进行混频,然后再将混频后的信号经放大、衰减、滤波后输出。
[0038]其中,在一级变频结构中,输入的X频段的信号频率为8.45GHz 土 500MHz,将8.45GHz±500MHz的信号施加12.3V电压,经隔离器、滤波器、衰减器、放大器处理后与Ka频段的一级本振进行混频。其中,一级本振为10.05GHz、10.55GHz、11.05GHz三个本振点频。通过混频能够将 8.45GHz±500MHz 搬移到 18GHz ?19GHz、18.5GHz ?19.5GHz、19GHz ?20GHz,然后再由控制器通过对选控开关的控制对混频后的18GHz?19GHz、18.5GHz?19.5GHz、19GHz?20GHz三个频率范围的信号进行选择,再经放大、可调衰减、滤波后进入分路器,从而实现18GHz?20GHz的Ka频段射频信号输出。其中,分路器的一路18GHz?20GHz的Ka频段射频信号将直接馈送到发送天线发往接收端,而分路器分出的另一路18GHz?20GHz的Ka频段射频信号将作为二级变频单元的输入端。
[0039]具体地,经分路器分出的另一路18GHz?20GHz的Ka频段射频信号经选控开关接入并进行处理,处理后的信号与Ka频段的二级本振(二级本振频点为7GHz和7.5GHz)进行混频,混频后的信号再经滤波、放大、衰减后输出25GHz?27.5GHz的Ka频段射频信号。
[0040]如图3所示,输入端隔离器能够确保良好的输入驻波,输出驻波由电路间的良好匹配及精心调试保证。预选带通滤波器滤除带外无关干扰,并确保镜频抑制指标,同时滤除本振的返向泄露。该滤波器对本振频率有75dBc以上的抑制,再加上混频器本身的35dBc抑制,2级隔离器的共50dBc的返向隔离,输入端口的本振泄露可以保证在-SOdBm以下。输入前端置一个数控衰减器,在大信号输入时将衰减器置于衰减状态,避免放大器及混频器饱和,确保整机输入动态范围。放大器选择高增益、高三阶、低噪声系数的放大器,且在应用频段有良好的平坦度指标。
[0041]混频器前端置隔离器,对混频器的驻波做一定改善,匹配作用,保证带内平坦度等指标。混频器选择双平衡混频器,对偶次组合频率具有较好的抑制,且在应用频带范围内都能有很好的特性。同时链路所选的其它器件在相应频段上有良好的平坦度指标,另外通过精心的调试,带内平坦度的指标可以得到保证。混频通过3个点频本振将8.45GHz±500MHz搬移到18GHz?19GHz、18.5GHz?19.5GHz和19GHz?20GHz频带范围内。经计算,7阶以内组合杂散无落在带内。杂散抑制可保证在60dBc以上。
[0042]25GHz?27.5GHz变频启用时,其通过远控先启动其总电源,再将射频输入端的开关打开,本振启动。该变频采用低本振7GHz或者7.5GHz,用户可根据使用需要自行设置。
[0043]由于变频信道主要由放大器、混频器和滤波器等组成。放大器和混频器对变频信道的群时延影响较小,通常为几十ps (Picosecond,一兆分之一秒)量级。变频信道的群时延特性主要由信道中的滤波器决定。滤波器的群时延特性主要和其阶数、通带和阻带过渡处的衰减变化有很大关系。通常滤波器的带宽越大,群时延特性越好,而考虑到带外抑制的要求,带宽又不能太宽,因此在滤波器的设计时需根据信号群的时延特性合理设计,在此不再赘述。
[0044]由于射频滤波器设计要求带内群时延波动< 0.5ns,24小时绝对时延变化< 1ns,从仿真结果来看,该滤波器带内群时延波动为lns-0.7ns = 0.3ns,因而符合设计要求。
[0045]中频滤波器要求1000MHz带内群时延波动彡0.8ns,24小时绝对时延变化彡Ins。经仿真,该中频滤波器带内群时延波动为3.1ns-2.8ns = 0.3ns。该变频信道中有I级射频滤波器和2级中频滤波器,那么整个信道的群时延波动要优于0.3ns+0.33nsX2 = 0.9ns。
[0046]通过对图3所示的电路结构的仿真结果的分析可知,增益、输出P-ldB、噪声系数等技术指标均满足对地观测卫星数据地面接收系统上行链路的设计要求。
[0047]由于本实用新型的X-Ka上变频器提供两级本振信号。其中,一级本振为10.05GHz、10.55GHz、11.05GHz三个本振点频,二级本振为7GHz、7.5GHz,其都采用锁相环方式实现。为了说明本实用新型的X-Ka上变频器的两级本振信号,图4和图5分别示出了根
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