一种用于小型化ODU发射通道的本振电路的制作方法

本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种适用于卫星通信小型化odu发射通道的本振电路。

背景技术

在卫星通信设备中，odu(out-doorunit)是指室外单元，主要包括频率变换和功率放大，具体又可以分为发射通道和接收通道，发射通道通常是指buc(blockup-converter)，即上变频功率放大器，接收通道主要是指lnb(lownoiseblockdown-converter)，即低噪声放大、变频器。

在发射通道中通常需要本振电路作为振荡信号源，在小型化应用中，该本振电路的体积、功耗都要低，并且输出的频率能够在微波频段具有良好的特性，例如对工作带宽、频率转换时间、相位噪声、杂散、频率分辨率等多种指标都要满足设计需求。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于小型化odu发射通道的本振电路，解决现有技术中频率不便于调控，以及电路组成复杂、元器件多和功耗大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种用于小型化odu发射通道的本振电路，包括依次串接的频率合成器、倍频器、本振放大器和本振滤波器，所述频率合成器的第一参考源输入端用于与外部参考源电连接，所述外部参考源通过所述第一参考源输入端向所述频率合成器输入参考频率信号，所述频率合成器的数控接口对应电连接单片机，所述单片机通过所述数控接口向所述频率合成器输入频率控制参数，所述倍频器对所述频率合成器输出的信号进行二倍频产生所需频率的本振信号，然后由本振放大器对本振信号进行功率放大，再由所述本振滤波器对所述本振信号中的基波和三次谐波进行抑制滤波。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，所述频率合成器包括芯片adf4355，所述频率合成器的第一参考源输入端对应为所述芯片adf4355的refina端，所述频率合成器的数控接口对应为所述芯片adf4355的spi接口，所述spi接口对应包括使能端、数据端和时钟端。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，在所述芯片adf4355的cpout端与vtune端之间设置有环路滤波器，所述环路滤波器对应包括在所述cpout端与vtune端之间串联的第一滤波电阻，在所述cpout端并联有第一滤波电容和第二滤波电容，所述第一滤波电容的另一端接地，所述第二滤波电容的另一端串接有第二滤波电阻，所述第二滤波电阻的另一端接地，所述vtune端并联有第三滤波电容，所述第三滤波电容的另一端接地。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，所述单片机是芯片attiny9，所述芯片adf4355的spi接口的使能端、数据端和时钟端对应为le端、data端和clk端，又对应与所述芯片attiny9对应的le引脚、data引脚和clk引脚分别通过串接接口电阻后对应电连接。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，所述倍频器包括芯片hmc369，并且在所述芯片adf4355的rfouta+端与所述芯片hmc369的rfin端之间还设置有匹配衰减器。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，所述本振放大器包括芯片cha3666。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，所述芯片cha3666的射频输入端电连接匹配衰减芯片tgl4201的输出端，所述匹配衰减芯片tgl4201的输入端通过金带连接所述芯片hmc369的输出端口，所述芯片cha3666的射频输出端通过另一金带连接所述本振滤波器的输入端。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，所述本振滤波器为微带滤波器。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，所述微带滤波器包括设置在陶瓷基板上的7个u型的微波金属带，所述微波金属带依次间隔排列且呈中心对称分布，其中第一微波金属带开口向上且位于对称中心，所述第二微波金属带和第三微波金属带均开口向下，分别位于所述第一微波金属带的左侧和右侧，第四微波金属带开口向上且位于所述第二微波金属带的左侧，第五微波金属带开口向上且位于所述第三微波金属带的右侧，第六微波金属带开口向下且位于所述第四微波金属带的左侧，所述第六微波金属带的左分支上横向延伸为第一端口，第七微波金属带开口向下且位于所述第五微波金属带的右侧，所述第七微波金属带的右分支上横向延伸为第二端口。

在本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中，所述外部参考源向所述芯片adf4355输入的参考频率信号为10mhz信号，所述芯片adf4355的输出频率是6.4ghz，所述芯片hmc369的输出频率是12.8ghz。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种用于小型化odu发射通道的本振电路，其特征在于，包括依次串接的频率合成器、倍频器、本振放大器和本振滤波器，所述频率合成器的第一参考源输入端用于与外部参考源电连接，所述外部参考源通过所述第一参考源输入端向所述频率合成器输入参考频率信号，所述频率合成器的数控接口对应电连接单片机，所述单片机通过所述数控接口向所述频率合成器输入频率控制参数，所述倍频器对所述频率合成器输出的信号进行二倍频产生所需频率的本振信号，然后由本振放大器对本振信号进行功率放大，再由所述本振滤波器对所述本振信号中的基波和三次谐波进行抑制滤波。该本振电路应用于卫星通信发射通道，能够通过参数配置的方式更改所需的本振信号频率，同时具有稳定可靠、节省功耗、减少体积、降低成本等优势。

附图说明

图1是本发明用于小型化odu发射通道的本振电路一实施例组成框图；

图2是本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中输入接口电路图；

图3是本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中环路滤波器电路图；

图4是本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中供电电路图；

图5是本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中频率合成器与倍频器电连接电路图；

图6是本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中本振放大器电路图；

图7是本发明用于小型化odu发射通道的本振电路另一实施例中本振微带滤波器电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

下面结合附图，对本发明的各实施例进行详细说明。图1是本发明用于小型化odu发射通道的本振电路一实施例组成示意图。如图1所示，该本振电路10包括依次串接的频率合成器13、倍频器14、本振放大器15和本振滤波器16，所述频率合成器13的第一参考源输入端131用于与外部参考源11电连接，所述外部参考源11通过所述第一参考源输入端131向所述频率合成器13输入参考频率信号，所述频率合成器13的数控接口132对应电连接单片机12，所述单片机12通过所述数控接口132向所述频率合成器13输入频率控制参数，所述倍频器14对所述频率合成器13输出的信号进行二倍频产生所需频率的本振信号，然后由本振放大器15对本振信号进行功率放大，再由所述本振滤波器16对所述本振信号中的基波和三次谐波进行抑制滤波。

对于图1所示的实施例，所述外部参考源11通过所述第一参考源输入端131向所述频率合成器13输入参考频率信号，所述单片机12通过数控接口132可向所述频率合成器13输入频率控制参数。

采用图1所示的本振电路，一方面可以通过单片机向频率合成器写入频率控制参数的方式使得该频率合成器输出的频率具有可更改性，因此该本振电路可以适用于多种频率的应用需求。另一方面，通过倍频的方式能够使得频率合成器输出的频率提高2倍，这样在频率合成器输出频率不高的情况下，通过二倍频可以提高本振电路的输出频率。而进一步通过放大之后，再经过滤波器，可以将前面产生的各类杂波滤除，获得干净的本振频率。

优选的，如图2所示，所述频率合成器包括芯片adf4355，所述频率合成器的第一参考源输入端对应为所述芯片adf4355的refina端，所述第一参考源输入端包括串接的电容c3，电容c4和电容c5，且在电容c3和c4之间电连接电阻r7接地，由电阻r7和电容c3至c5组成的rc网络是一个滤波网络，可以对输入的参考频率信号进行滤波。优选的，所述电容c3的电容值为1nf，电容c4的电容值为1nf，电容c5的电容值为1nf，所述电阻r7的阻值为51ω。

如图2所示，所述频率合成器13的数控接口132对应为所述芯片adf4355的spi接口，所述spi接口对应包括使能端、数据端和时钟端。其中，使能端对应该芯片的le端，数据端对应该芯片的data端，时钟端对应该芯片的clk端。同样，单片机对应的是芯片attny9，该芯片的三个引脚，即clk引脚、data引脚和le引脚分别对应与芯片adf4355的clk端、data端和le端电连接，并且分别串联有接口电阻r8、r9、r10。这里，所述频率合成器选用的芯片为adf4355，该芯片adf4355输出频率为54mhz-6800mhz，参考输入范围为10mhz-250mhz，所述芯片adf4355采用了spi控制接口，工作电压3.3v，内部鉴相器和压控振荡器的供电电压5v，工作电流180ma，采用无源环路滤波器，外围电路简单，采用该芯片降低了整个本振电路的复杂程度。

优选的，如图3所示，在所述芯片adf4355的cpout端与vtune端之间设置有环路滤波器，所述环路滤波器对应包括在所述cpout端与vtune端之间串联的第一滤波电阻r12，在所述cpout端并联有第一滤波电容c19和第二滤波电容c20，所述第一滤波电容的c19另一端接地，所述第二滤波电容c20的另一端串接有第二滤波电阻r11，所述第二滤波电阻r11的另一端接地，所述vtune端并联有第三滤波电容c21，所述第三滤波电容c21的另一端接地。

进一步优选的，所述第二滤波电阻r11的阻值为16kω，第一滤波电阻r12的阻值为33kω，所述第一滤波电容c19的电容值为68pf，所述第二滤波电容c20的电容值为820pf，所述第三滤波电容c21的电容值为18pf。

通过设置环路滤波器，在芯片adf4355的cpout端与vtune端建立了环路滤波，作用在于将cpout端输出的鉴相信号经过滤波后成为调控芯片adf4355内部压控振荡器的控制电压信号，通过vtune端对内部压控振荡器进行电压控制，从而使得输出的频率符合要求。因此，芯片adf4355内部集成了压控振荡器，这样就无需再使用单独的压控振荡器，可以减少本振电路中的元器件组成，减小了所占用的空间体积。

如前所述，由于芯片adf4355采用双电压供电，即包括3.3v和5v供电，因此需要对输入的5v进行变压，主要是由芯片lp5907来实现，如图4所示，对于输入的5v电压一个支路通过电感l1电连接芯片adf4355的vvco端和vregvco端。对于输入的5v电压则由另一个支路通过电感l2电连接芯片lp5907的vin端和en端，该芯片的vout端输出3.3v，一路通过电感l3后给芯片adf4355的vrf端、avdd端、dvdd端、pdbrf端、ce端供电，另一路则通过电感l4为单片机芯片attny9的3.3v电源端供电。

优选的，如图5所示，所述倍频器14包括芯片hmc369，并且在所述芯片adf4355的rfouta+端与所述芯片hmc369的rfin端之间还设置有匹配衰减器。所述匹配衰减器对应包括串联连接的电容c30，电容c31和电阻r18，其中所述电容c30和电阻r18之间电连接有电阻r19接地，其中所述电阻r18和电容c31之间电连接有电阻r20接地。电容c30与所述rfouta+端电连接，电容c31与所述rfin端电连接。

所述芯片hmc369输入频率为4.95ghz-6.35ghz，输出频率9.9ghz-12.7ghz，输出功率可达4dbm，基波、三次谐波抑制度30dbc，+5v工作电压，静态工作电流46ma。进一步优选的，所述电容c30的电容值为1nf，所述电容c31的电容值为30pf。

进一步的，如图6所示，图6中显示的是本振放大器电路组成。其中包括芯片cha3666，其中该芯片的射频输入端(图中in端)通过金带jd4电连接匹配衰减芯片tgl4201的输出端，匹配衰减芯片tgl4201的输入端通过金带jd5连接所述芯片hmc369的输出端口104。该芯片cha3666的射频输出端(图中out端)通过金带jd6连接所述本振滤波器的第一端口105，即该本振滤波器的输入端口，芯片cha3666的端口p1通过金丝js3接地连接，芯片cha3666的端口p2通过金丝js4接地连接。所述芯片cha3666的端口d1通过金丝js5与第一电容dr1电连接，所述第一电容dr1通过两根金丝js6与第三电容dr3电连接，对应的，所述芯片cha3666的端口d2通过金丝js7与第二电容dr2电连接，所述第二电容dr2通过两根金丝js8与第三电容dr3电连接。所述第三电容dr3通过两根金丝js9与直流4v供电电源端106电连接。

优选的，这里的金丝的直径为25um，金带的宽度为75um，在射频电路中通过金丝和金带进行电连接，能够提高射频信号的传导性，减少传输损耗，尽管会增加成本，但是有利于保证射频通道电路的射频特性。

可以看出，图6中采用芯片cha3666为核心作为增益放大器，除了该芯片以外还包括上述贴片电容，这些电容占据较小的体积，因此使得整个增益放大器的体积也较小，适应小型化的需求。另外，通过金丝和金带来连接芯片cha3666与这些电容，以及电容之间也通过金丝和金带电连接，能够增强该芯片与这些电容电连接的射频传导性，保证了增益放大的射频特性。另外，该放大器芯片cha3666的工作频段为6-17ghz，在14ghz处增益约21db，输出1db压缩点功率约17dbm，输入输出回波损耗优于15db，工作电压+4v到+4.5v，电流60ma-100ma。

进一步的，图7为本振滤波器的一个优选实施例，该本振滤波器为微带滤波器，可以对基波及三次谐波分量进行抑制，为实现在毫米波带通滤波器的小型化，高抑制度，介质基板采用0.254mm的陶瓷基板材料，该微带滤波器包括设置在陶瓷基板上的7个u型的微波金属带，所述微波金属带依次间隔排列且呈中心对称分布，其中第一微波金属带161开口向上且位于对称中心，所述第二微波金属带162和第三微波金属带163均开口向下，分别位于所述第一微波金属带161的左侧和右侧，第四微波金属带164开口向上且位于所述第二微波金属带162的左侧，第五微波金属带165开口向上且位于所述第三微波金属带163的右侧，第六微波金属带166开口向下且位于所述第四微波金属带164的左侧，所述第六微波金属带166的左分支上横向延伸为第一端口168，第七微波金属带167开口向下且位于所述第五微波金属带165的右侧，所述第七微波金属带167的右分支上横向延伸为第二端口169。

优选的，所述第一微波金属带161的宽度是0.19mm，左侧分支和右侧分支的长度和相同，均为1.99mm，下部连接分支长度为0.82mm，所述第一微波金属带161与所述第二微波金属带162、第三微波金属带163的间隔均为0.17mm。

进一步优选的，所述第二微波金属带162和第三微波金属带163具有相同的结构，其中所述第二微波金属带162的左侧分支和所述第三微波金属带163的左侧分支长度相同(该长度的上下起止位置与第一微波金属带相同，图中不再标注，以下其他微波金属带与之类似，不再赘述)，均为1.99mm，所述第二微波金属带162的右侧分支和所述第三微波金属带163的右侧分支长度相同，均为1.99mm，所述第二微波金属带162上部连接分支与第三微波金属带163上部连接分支长度相同(该长度的左右起止位置与第一微波金属带相同，图中不再标注，以下其他微波金属带与之类似，不再赘述)，均为0.82mm。

优选的，所述第二微波金属带162的右侧分支与所述第一微波金属带161的左侧分支等高平齐，即第一微波金属带161的左侧分支的上边缘与所述第二微波金属带162的右侧分支上端所对应的连接分支的上边缘平齐，同时所述第二微波金属带162的右侧分支的下边缘与所述第一微波金属带161的左侧分支下端所对应的连接分支的下边缘平齐。同样，所述第三微波金属带163的左侧分支与所述第一微波金属带161的右侧分支等高平齐。

所述第二微波金属带162与所述第四微波金属带164的间隔为0.14mm，所述第三微波金属带163与所述第五微波金属带165的间隔为0.14mm。

进一步优选的，所述第四微波金属带164和第五微波金属带165具有相同的结构，其中所述第四微波金属带164左侧分支和第五微波金属带165左侧分支的长度相同，均为1.99mm，所述第四微波金属带164右侧分支和第五微波金属带165右侧分支的长度相同，均为1.99mm，所述第四微波金属带164下部连接分支和第五微波金属带165下部连接分支长度相同，均为0.82mm。

所述第四微波金属带164的右侧分支与所述第二微波金属带162的左侧分支等高平齐，所述第五微波金属带165的左侧分支与所述第三微波金属带163的右侧分支等高平齐。

所述第四微波金属带164与所述第六微波金属带166的间隔为0.07mm，所述第五微波金属带165与所述第七微波金属带167的间隔为0.07mm。

进一步优选的，所述第六微波金属带166的右侧分支的长度是1.95mm，宽度是0.19mm，左侧分支的长度是1.75mm，宽度是0.24mm，上端连接分支分为两段，其中，位于左侧的第一连接段的长度是0.5mm，宽度是0.24mm，位于右侧的第二连接段的长度是0.3mm，宽度是0.19mm。所述第一端口168的长度是0.97mm，宽度是0.24mm，所述第一端口8的上边到所述上端连接分支的所述第一连接段的上边的距离是0.91mm。

优选的，所述第六微波金属带166与第七微波金属带167结构相同，二者关于微带中心左右对称，所述第七微波金属带167的左侧分支的长度是1.95mm，宽度是0.19mm，右侧分支的长度是1.75mm，宽度是0.24mm，上端连接分支分为两段，其中，位于右侧的第一连接段的长度是0.5mm，宽度是0.24mm，位于左侧的第二连接段的长度是0.3mm，宽度是0.19mm。所述第一端口168与第二端口169具有相同的结构，二者关于微带中心呈左右对称分布，所述第二端口169的长度是0.97mm，宽度是0.24mm，所述第二端口169的上边到所述上端连接分支的所述第一连接段的上边的距离为0.91mm。第一端口168与第二端口169之间的距离，也即是该微带滤波器的长度为8.36mm。

进一步优选的，所述本振微带滤波器的带通滤波范围是12.5ghz-14.2ghz，通带插入损耗≤3db，vswr≤1.3，带外抑制为：在6.4ghz-6.5ghz范围内，带外抑制比≥55dbc，在19.2ghz-19.575ghz范围内，带外抑制比≥55dbc。

可以看出，由于频率合成器芯片adf4355可以通过单片机对产生的本振频率进行更改调整，而整个本振电路的通道中，如倍频器芯片hmc369输入频率为4.95ghz-6.35ghz，输出频率9.9ghz-12.7ghz，本振功率放大器芯片放大器芯片cha3666的工作频段为6-17ghz，微带滤波器的带通滤波范围是12.5ghz-14.2ghz。因此这些本振通道电路能够满足频率合成器芯片adf4355的频率调整需求，在其调整范围内均可提供相应的倍频、放大和滤波功能，实现了该本振电路能够工作在一个频段范围内来选择本振频率，而不是仅仅局限于一个固定的频率，因此具有了很好的通用性。

基于以上实施例，本发明公开了一种用于小型化odu发射通道的本振电路，其特征在于，包括依次串接的频率合成器、倍频器、本振放大器和本振滤波器，所述频率合成器的第一参考源输入端用于与外部参考源电连接，所述外部参考源通过所述第一参考源输入端向所述频率合成器输入参考频率信号，所述频率合成器的数控接口对应电连接单片机，所述单片机通过所述数控接口向所述频率合成器输入频率控制参数，所述倍频器对所述频率合成器输出的信号进行二倍频产生所需频率的本振信号，然后由本振放大器对本振信号进行功率放大，再由所述本振滤波器对所述本振信号中的基波和三次谐波进行抑制滤波。该本振电路应用于卫星通信发射通道，能够通过参数配置的方式更改所需的本振信号频率，同时具有稳定可靠、节省功耗、减少体积、降低成本等优势。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。