一种高性能宽带射频接收模块的制作方法

本发明涉及射频接收模块技术领域，具体来说，涉及一种高性能宽带射频接收模块。

背景技术：

30mhz～8ghz高性能侦察设备大量应用于国防及民用市场。但是设备体积大、重量重、功耗高都严重制约着其应用，特别是不适应便携式应用。如何降低设备功耗，缩减其体积，减轻其重量一直是相关研发人员努力的目标。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种高性能宽带射频接收模块，具有瞬时信号带宽宽，接收灵敏度高，接收动态范围大，线性度好，选择性优良，单元模块化、低功耗设计，体积小、重量轻，支持同频/异频切换工作等特点，可广泛应用30mhz～8ghz监测测向或技术侦察接收机。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高性能宽带射频接收模块，包括射频输入口和时钟输入口，所述时钟输入口连接二路功分器的输入端，所述二路功分器的其中一个输出端通过依次连接的第二频率振荡器、第二本振放大电路连接第二混频器的其中一个输入端，所述二路功分器的另一个输出端通过依次连接的锁相电路、环路滤波电路、第一频率振荡器、第一本振放大电路连接第一混频器的其中一个输入端，所述射频输入口通过依次连接的限幅器、第一衰减器、工作模式选择电路、预选滤波器组、低噪声放大器连接所述第一混频器的另一个输入端，所述第一混频器的输出端通过中频滤波放大电路组连接所述第二混频器的另一个输入端，所述中频滤波放大电路组包括相互并联的两个第一中频滤波放大电路，所述第二混频器的输出端通过依次连接的第二中频滤波电路、第二中频放大电路、第二衰减器和高动态放大器连接中频输出口。

进一步地，所述射频输入口接收的宽带信号的频率范围为30mhz～8ghz。

进一步地，所述高性能宽带射频接收模块包括外壳，所述时钟输入口、中频输出口、射频输入口均设置在外壳后侧。

进一步地，所述外壳的后侧还设置有二本振输入口、一本振输入口和控制口。

进一步地，所述第二本振放大电路通过所述二本振输入口分别连接所述第二频率振荡器和所述第二混频器。

进一步地，所述第一本振放大电路通过所述一本振输入口分别连接所述第一频率振荡器和所述第一混频器。

进一步地，所述中频滤波放大电路组与所述第一混频器之间以及所述中频滤波放大电路组与所述第二混频器之间均设置有开关电路，所述开关电路和所述工作模式选择电路均连接所述控制口。

本发明的有益效果：实现了30mhz～8ghz频段一体化设计，全频段只有一个射频输入口；射频接收模块体积减小25％、功耗降低20％，模块一体化、小型化及低功耗设计，简化了模块内部电路，降低了内部干扰及生产成本，简化了生产调试流程，提高了模块的可靠性和维修性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的外壳的正视图；

图2是根据本发明实施例所述的外壳的侧视图；

图3是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的原理框图；

图4是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图一；

图5是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图二；

图6是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图三；

图7是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图四；

图8是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图五；

图9是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图六；

图10是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图七；

图11是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图八；

图12是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图九；

图13是根据本发明实施例所述的高性能宽带射频接收模块的电路图十。

图中：

1、时钟输入口；2、中频输出口；3、二本振输入口；4、一本振输入口；5、射频输入口；6、控制口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-13所示，根据本发明实施例所述的一种高性能宽带射频接收模块，包括射频输入口5和时钟输入口1，所述时钟输入口1连接二路功分器的输入端，所述二路功分器的其中一个输出端通过依次连接的第二频率振荡器、第二本振放大电路连接第二混频器的其中一个输入端，所述二路功分器的另一个输出端通过依次连接的锁相电路、环路滤波电路、第一频率振荡器、第一本振放大电路连接第一混频器的其中一个输入端，所述射频输入口5通过依次连接的限幅器、第一衰减器、工作模式选择电路、预选滤波器组、低噪声放大器连接所述第一混频器的另一个输入端，所述第一混频器的输出端通过中频滤波放大电路组连接所述第二混频器的另一个输入端，所述中频滤波放大电路组包括相互并联的两个第一中频滤波放大电路，所述第二混频器的输出端通过依次连接的第二中频滤波电路、第二中频放大电路、第二衰减器和高动态放大器连接中频输出口2。

在发明的一个具体实施例中，所述射频输入口5接收的宽带信号的频率范围为30mhz～8ghz。

在发明的一个具体实施例中，所述高性能宽带射频接收模块包括外壳，所述时钟输入口1、中频输出口2、射频输入口5均设置在外壳后侧。

在发明的一个具体实施例中，所述外壳的后侧还设置有二本振输入口3、一本振输入口4和控制口6。

在发明的一个具体实施例中，所述第二本振放大电路通过所述二本振输入口3分别连接所述第二频率振荡器和所述第二混频器。

在发明的一个具体实施例中，所述第一本振放大电路通过所述一本振输入口4分别连接所述第一频率振荡器和所述第一混频器。

在发明的一个具体实施例中，所述中频滤波放大电路组与所述第一混频器之间以及所述中频滤波放大电路组与所述第二混频器之间均设置有开关电路，所述开关电路和所述工作模式选择电路均连接所述控制口6。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。

外壳前侧设置cpci把手，外壳前侧设置输入/输出接口，输入/输出接口包括时钟输入口1、中频输出口2、二本振输入口3、一本振输入口4、射频输入口5及控制口6。

本发明所述的高性能宽带射频接收模块(或叫高性能射频接收模块)采用超外差二次变频方案，即先将接收到的30mhz～8ghz信号与一本振信号混频后得到第一中频信号，第一中频信号经滤波放大后与二本振信号混频后得到140mhz第二中频输出，第二中频信号同样经滤波放大后经中频输出口2送后端数字信号处理单元。至此，射频接收模块将一个30mhz～8ghz的宽带信号经两次变频后产生可供后端数字信号处理单元使用的固定中频信号，完成了整个信号的变频处理。

信号变频工作原理：30mhz～8ghz射频信号经射频输入口5、限幅器、第一衰减器、工作模式选择电路、预选滤波器组、低噪声放大器、第一混频器、第一中频滤波放大电路、第二混频器、第二中频滤波电路、第二中频放大电路、第二衰减器和高动态放大器等电路组成，从而保证了模块的接收灵敏度、选择性及动态等性能指标。

信号输入：30mhz～8ghz的信号经射频输入口5输入后先经过限幅器、第一衰减器，对大信号进行限幅，以保证大信号输入时不会对后级电路造成损坏；并对经过限幅的信号进行幅度控制，使输入信号处于模块接收动态范围内，保证信号的线性接收。

射频工作模式选择：工作模式选择电路用于选择射频工作模式，射频工作模式有低噪声和正常两种，低噪声工作模式是为了保证对小信号的接收。

预选滤波器组：由多组滤波器组成，实现对带外信号的抑制，提高接收模块对信号二次谐波的抗干扰能力，为保证模块的小型化，30mhz～3ghz和3ghz～8ghz射频前端一体化设计。

低噪声放大器：用于弥补前级预选放大电路带来的损耗，提高接收灵敏度。

第一混频器：30mhz～8ghz的信号经前端电路的滤波放大后与一本振信号在第一混频器器中完成混频，得到固定的第一中频信号输出。

第一中频滤波放大电路：对第一混频器产生的第一中信号进行滤波放大，并对一本振信号及谐波信号进行抑制。

第二混频器：经滤波放大的第一中频信号与二本振信号在第二混频器器中完成混频，得到固定的第二中频信号输出。

第二中频滤波电路：对第二混频器产生的第二中频信号进行滤波放大，并对二本振及谐波信号进行抑制。

第二衰减器：第二中频放大电路对滤波放大后的第二中频信号进行幅度控制，使信号在后级放大中处于高动态放大器的线性范围内，保证信号的线性放大。

未级放大：高动态放大器对输出的第二中频信号进行最后一级放大，为了保证接收机的动态，高动态放大器输出截点值应尽量高。

本振信号工作原理：时钟信号经锁相电路、环路滤波电路、第一频率振荡器、第一本振放大电路后形成一本振信号，一本振采用大步进、上变频方案。30mhz～3ghz频段第一中频频率固定在5.2ghz附近，一本振频率为lo＝rf+if1；3ghz～8ghz频段第一中频频率固定在2.27ghz附近，一本振频率为lo＝rf+if1。

时钟信号经第二频率振荡器、第二本振放大电路形成二本振信号，二本振采用小步进、下变频方案。第二中频频率为140mhz，二本振频率为lo＝if1-if2。

限幅器采用mini公司的无源限幅器，不会额外增加噪声。

输入衰减控制步进为1db，最大衰减31db。

预选滤波器组在选型时，考虑到测向接收机对相位的稳定性有较高求，30mhz～800mhz频段通过差分放大+lc低通滤波器来保证该频段的选择性；800mhz～3ghz频段为两级lc滤波器；3ghz～8ghz采用小型特色化mems滤波器，通过两级级联来满足指标要求。

第一混频器器采用双平衡无法混频器，隔离度高及截点值高。

第一中频滤波放大电路由第一中频滤波器和第一中频放大器构成。

第一中频滤波器用来滤除泄漏到中频端的本振信号及其它无用的混频产物，同时要求其对镜频干扰信号提供大于100db的抑制，采用2级介质滤波器(即两个第一中频滤波器)级联来实现。

第一中频放大器拟采用低噪声放大器，可针对不同的工作频率在输入端通过阻抗匹配达到最佳性能，输出端无需匹配，电路简洁。

第二混频器器同样采用双平衡无源混频器，隔离度高及截点值高。

第二中频滤波器宽带采用选择性较高的lc滤波器；窄带选用声表滤波器，选择性较差，需两级级联使用。

第二中频衰减器输入衰减控制步进为1db，最大衰减31db。

高动态放大器在选型时因接收机的信道增益主要由二中频放大电路提供，除重点考虑线性指标外，均优先选用低噪声器件。其中，高动态放大器采用analog公司的lt5514，在工作频率140mhz时，oip3可达47dbm。

一本振电路主要产生信道下变频所需要的一本振信号，一本振电路由锁相电路、环路滤波电路、第一频率振荡器、第一本振放大电路构成。

一本振电路采用锁相环+vco来实现；vco工作频率为5ghz～10ghz；环路为有源放大，调谐电压为0v～+18v，相噪典型值为-105dbc/hz@10khz。

一本振电路鉴相芯片采用hittite公司的hmc704lp4e。1hz归一化噪声基底典型值为-233dbc/hz。当环路带宽为100khz时，锁定时间为100μs，一本振频率采用6.4mhz步进。

时钟信号的噪声通过锁相环相当于经过高通滤波器，对输出相位噪声的影响具有高通的特性，也就是说，vco在环路带宽内的相位噪声受到抑制，但是在环路带宽外，vco的相位噪声几乎不受影响。

二本振电路主要产生信道下变频所需要的二本振信号，一本振电路由第二频率振荡器、第二本振放大电路构成。

二本振电路的频率为点频，频率在6.4mhz频率范围内变换，采用单芯片vco来实现，该vco相噪典型值为-110dbc/hz@10khz，最小分辨率小于100hz。由于方案中采用二路中频设计，因此，二本振需要用到其基频和一次倍频频率。

本发明所述的高性能宽带射频接收模块采用直控方式，后端数字信号处理单元通过数据线连接控制口6来直接控制。同时通过控制口6供电输入为2种电压，分别是+18v和+5.5v，总功耗控制在10w。

本发明所述的高性能宽带射频接收模块采用模块一体化、小型化及低功耗设计，简化模块内部电路，降低模块内部干扰及生产成本，简化生产调试流程，提高模块的可靠性和维修性。其主要性能指标如下表：

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，采用超外差式二次变频方案是高性能接收机的体制保障；30mhz～3ghz频段预选滤波器组采用推挽放大+lc低通滤波器电路在保证选择性的同时，节省了4个lc滤波器的空间和费用；30mhz～8ghz频段共用本振电路使得电路设计简化，降低了模块功耗；高本振方案使得镜频及本振反向辐射性能大大提高；信道宽窄带相结合的设计方式，有力保证了接收通道的选择性；模块具备同频/异频切换工作方式，提高了监测、测向模块一体化应用的能力。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。