一种多路倍频模块的制作方法

本实用新型属于雷达技术领域，涉及一种多路倍频模块。

背景技术：

在现代微波、毫米波通信系统中，使用高品质、高稳定度的低频信号，通过一系列倍频器变换，从而产生所需的频率，这是获得低相噪、高稳定度微波频率源最典型的方法。而低相噪、高稳定度微波频率源，广泛应用于通信、雷达、导弹制导、遥感、频谱学、电子对抗、射电天文及生物效应等领域。

它具有以下特点：

1、可降低电子设备主振频率，这点对于工作频率较高而且稳定性要求严格的通信机与高频电子设备极为重要。

2、扩展工作频段，以获得宽的工作频段，可用于扩频通信和电子对抗中。

3、对于调相或调频发射机，利用倍频器可以加深调制深度，以获得最大相移或频移。

4、利用倍频，可以制成毫米波、亚毫米波固态源，他们在射电天文学、光谱学、毫米波通信、雷达、军事侦察、监视、制导等方面得到广泛的应用。

现有的技术主要有以下几个缺陷

1.)失真和干扰

有频率失真和非线性失真。由于非线性还会产生组合频率、交叉调制与互相调制、阻塞和易倒混频干扰。

2.)选择性

当倍频次数很高，为得到有用信号，排除干扰信号，则高频输出回路的选择性非常关键。

3.)噪声系数

倍频器噪声系数对接收设备的总噪声系数影响很大，应尽量低。这就要求在方案上要优选器件。

4.)通道干扰

当倍频路数多，次数高，又要求体积小时，通道辐射和信号窜扰严重，在pcb和结构的设计上对emc的设计是个难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多路倍频模块，解决了将高纯度的参考信号输出为多路高稳定高纯度的高频本振信号，同时保证多路之间的幅度和相位的高度一致性的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多路倍频模块，包括单片机、电源模块、多路信号合分电路、第一路单路信号倍频电路、第二路单路信号倍频电路、第三路单路信号倍频电路、第四路单路信号倍频电路和信号倍频分路电路；

电源模块为单片机、多路信号合分电路、第一路单路信号倍频电路、第二路单路信号倍频电路、第三路单路信号倍频电路、第四路单路信号倍频电路和信号倍频分路电路供电；

多路信号合分电路包括四合路器、耦合器c1、耦合器c2、开关sw、滤波器f1、衰减器att1、电调衰减器dgc1、放大器a1、滤波器f2和八分路器d1，四合路器输入端输入外部4路信号、输出端连接耦合器c1，耦合器c1连接耦合器c2，耦合器c2连接开关sw，开关sw连接滤波器f1，滤波器f1连接衰减器att1，衰减器att1连接电调衰减器dgc1，电调衰减器dgc1连接放大器a1，放大器a1连接滤波器f2，滤波器f2连接八分路器d1，八分路器d1输出8路信号；

第一路单路信号倍频电路包括滤波器f3、放大器a2、倍频器fm1、滤波器f4、放大器a3、倍频器fm2、滤波器f5、放大器a4、倍频器fm3、衰减器att2、滤波器f6、电调衰减器dgc2、放大器a5和滤波器f7，滤波器f3的输入端连接一个外部信号、输出端连接放大器a2，放大器a2连接倍频器fm1，倍频器fm1连接滤波器f4，滤波器f4连接放大器a3，放大器a3连接倍频器fm2，倍频器fm2连接滤波器f5，滤波器f5连接放大器a4，放大器a4连接倍频器fm3，倍频器fm3连接衰减器att2，衰减器att2连接滤波器f6，滤波器f6连接电调衰减器dgc2，电调衰减器dgc2连接放大器a5，放大器a5连接滤波器f7；

第二路单路信号倍频电路包括滤波器f8、放大器a6、倍频器fm4、滤波器f9、放大器a7、倍频器fm5、滤波器f10、放大器a8、倍频器fm6、衰减器att3、滤波器f11、电调衰减器dgc3、放大器a9和滤波器f12，滤波器f8的输入端连接一个外部信号、输出端连接放大器a6，放大器a6连接倍频器fm4，倍频器fm4连接滤波器f9，滤波器f9连接放大器a7，放大器a7连接倍频器fm5，倍频器fm5连接滤波器f10，滤波器f10连接放大器a8，放大器a8连接倍频器fm6，倍频器fm6连接衰减器att3，衰减器att3连接滤波器f11，滤波器f11连接电调衰减器dgc3，电调衰减器dgc3连接放大器a9，放大器a9连接滤波器f12；

第三路单路信号倍频电路包括滤波器f13、放大器a10、倍频器fm7、滤波器f14、放大器a11、倍频器fm8、滤波器f15、放大器a12、倍频器fm9、衰减器att4、滤波器f16、电调衰减器dgc4、放大器a13和滤波器f17，滤波器f13的输入端连接一个外部信号、输出端连接放大器a10，放大器a10连接倍频器fm7，倍频器fm7连接滤波器f14，滤波器f14连接放大器a11，放大器a11连接倍频器fm8，倍频器fm8连接滤波器f15，滤波器f15连接放大器a12，放大器a12连接倍频器fm9，倍频器fm9连接衰减器att4，衰减器att4连接滤波器f16，滤波器f16连接电调衰减器dgc4，电调衰减器dgc4连接放大器a13，放大器a13连接滤波器f17；

第四路单路信号倍频电路包括滤波器f18、放大器a14、倍频器fm10、滤波器f19、放大器a15、倍频器fm11、滤波器f20、放大器a16、倍频器fm12、衰减器att5、滤波器f21、电调衰减器dgc5、放大器a17和滤波器f22，滤波器f18的输入端连接一个外部信号、输出端连接放大器a14，放大器a14连接倍频器fm10，倍频器fm10连接滤波器f19，滤波器f19连接放大器a15，放大器a15连接倍频器fm11，倍频器fm11连接滤波器f20，滤波器f20连接放大器a16，放大器a16连接倍频器fm12，倍频器fm12连接衰减器att5，衰减器att5连接滤波器f21，滤波器f21连接电调衰减器dgc5，电调衰减器dgc5连接放大器a17，放大器a17连接滤波器f22；

信号倍频分路电路包括滤波器f23、放大器a18、倍频器fm13、滤波器f24、放大器a19、倍频器fm14、滤波器f25、放大器a20、倍频器fm15、衰减器att6、滤波器f26、电调衰减器dgc6、放大器a21、滤波器f27和八分路器d2，滤波器f23的输入端连接一个外部信号、输出端连接放大器a18，放大器a18连接倍频器fm13，倍频器fm13连接滤波器f24，滤波器f24连接放大器a19，放大器a19连接倍频器fm14，倍频器fm14连接滤波器f25，滤波器f25连接放大器a20，放大器a20连接倍频器fm15，倍频器fm15连接衰减器att6，衰减器att6连接滤波器f26，滤波器f26连接电调衰减器dgc6，电调衰减器dgc6连接放大器a21，放大器a21连接滤波器f27，滤波器f27连接八分路器d2。

优选的，所述电源模块包括稳压器ldo1、稳压器ldo2、直流模块dcdc1、直流模块dcdc2和mos开关管mos，直流模块dcdc1的输入端连接外部12v电源、输出端输出7v电源，稳压器ldo1的输入端连接7v电源、输出端通过mos开关管mos输出6v电源，稳压器ldo2的输入端连接7v电源、输出端输出3.3v电源，直流模块dcdc2的输入端连接3.3v电源、输出端输出负5v电源；

所述电调衰减器dgc1、所述电调衰减器dgc2、所述电调衰减器dgc3、所述电调衰减器dgc4、所述电调衰减器dgc5和所述电调衰减器dgc6均由负5v电源供电，所述单片机通过io口控制所述电调衰减器dgc1、所述电调衰减器dgc2、所述电调衰减器dgc3、所述电调衰减器dgc4、所述电调衰减器dgc5和所述电调衰减器dgc6；

放大器a1、放大器a2、放大器a3、放大器a4、放大器a5、放大器a6、放大器a7、放大器a8、放大器a9、放大器a10、放大器a11、放大器a12、放大器a13、放大器a14、放大器a15、放大器a16、放大器a17、放大器a18、放大器a19、放大器a20和放大器a21均由6v电源供电。

优选的，所述单片机检测所述耦合器c2耦合得到的信号。

优选的，所述单片机对外通过i2c总线进行数据交互。

优选的，所述开关sw为双刀双掷开关。

优选的，所述滤波器f1、所述滤波器f3、所述滤波器f8、所述滤波器f13、所述滤波器f18、所述滤波器f23、所述滤波器f6、所述滤波器f11、所述滤波器f16、所述滤波器f21、所述滤波器f26和所述滤波器f2均为高通滤波器；

所述滤波器f7、所述滤波器f12、所述滤波器f17、所述滤波器f22、所述滤波器f27均为低通滤波器；

所述滤波器f4、所述滤波器f9、所述滤波器f14、所述滤波器f19、所述滤波器f24、所述滤波器f5、所述滤波器f10、所述滤波器f15、所述滤波器f20、所述滤波器f25均为带通滤波器；

倍频器fm1、倍频器fm2、倍频器fm3、倍频器fm4、倍频器fm5、倍频器fm6、倍频器fm7、倍频器fm8、倍频器fm9、倍频器fm10、倍频器fm11、倍频器fm12、倍频器fm13、倍频器fm14和倍频器fm15均为2倍频器。

本实用新型所述的一种多路倍频模块，解决了将高纯度的参考信号输出为多路高稳定高纯度的高频本振信号，同时保证多路之间的幅度和相位的高度一致性的技术问题，本实用新型将多级倍频器级联起来，可以使倍频次数大大提高，利用高稳定性，超低相噪的信号作为基频信号输入，然后再利用有源倍频和无源倍频结合的方式提高频带范围和倍频效率，同时选择高矩形系数滤波器和使用噪声系数低的器件来获得低相噪，高稳定，低杂散的纯净微波频率源。

附图说明

图1为本实用新型的原理图。

具体实施方式

如图1所示的一种多路倍频模块，包括单片机、电源模块、多路信号合分电路、第一路单路信号倍频电路、第二路单路信号倍频电路、第三路单路信号倍频电路、第四路单路信号倍频电路和信号倍频分路电路；

电源模块为单片机、多路信号合分电路、第一路单路信号倍频电路、第二路单路信号倍频电路、第三路单路信号倍频电路、第四路单路信号倍频电路和信号倍频分路电路供电；

多路信号合分电路包括四合路器、耦合器c1、耦合器c2、开关sw、滤波器f1、衰减器att1、电调衰减器dgc1、放大器a1、滤波器f2和八分路器d1，四合路器输入端输入外部4路信号(图中为txc1到txc4)、输出端连接耦合器c1，耦合器c1连接耦合器c2，耦合器c2连接开关sw，开关sw连接滤波器f1，滤波器f1连接衰减器att1，衰减器att1连接电调衰减器dgc1，电调衰减器dgc1连接放大器a1，放大器a1连接滤波器f2，滤波器f2连接八分路器d1，八分路器d1输出8路信号(图中为rxc1到rxc8)；

耦合器c2的耦合信号用于单片机的检波采样；

4路信号txc1到txc4经过四合路器后，变成1路信号输入到耦合器c1和耦合器c2中，然后经过开关sw输出给高通滤波器f1，在经过衰减器att1、电调衰减器dgc1的衰减控制后，送入放大器a1放大，再经过高通滤波器f2的滤波后，被送入八分路器d1进行分路输出。

本实施例中，开关sw由外部信号进行控制其闭合或断开。

第一路单路信号倍频电路包括滤波器f3、放大器a2、倍频器fm1、滤波器f4、放大器a3、倍频器fm2、滤波器f5、放大器a4、倍频器fm3、衰减器att2、滤波器f6、电调衰减器dgc2、放大器a5和滤波器f7，滤波器f3的输入端连接一个外部信号rfl1、输出端连接放大器a2，放大器a2连接倍频器fm1，倍频器fm1连接滤波器f4，滤波器f4连接放大器a3，放大器a3连接倍频器fm2，倍频器fm2连接滤波器f5，滤波器f5连接放大器a4，放大器a4连接倍频器fm3，倍频器fm3连接衰减器att2，衰减器att2连接滤波器f6，滤波器f6连接电调衰减器dgc2，电调衰减器dgc2连接放大器a5，放大器a5连接滤波器f7，滤波器f7输出信号rfx1；

第二路单路信号倍频电路包括滤波器f8、放大器a6、倍频器fm4、滤波器f9、放大器a7、倍频器fm5、滤波器f10、放大器a8、倍频器fm6、衰减器att3、滤波器f11、电调衰减器dgc3、放大器a9和滤波器f12，滤波器f8的输入端连接一个外部信号rfl2、输出端连接放大器a6，放大器a6连接倍频器fm4，倍频器fm4连接滤波器f9，滤波器f9连接放大器a7，放大器a7连接倍频器fm5，倍频器fm5连接滤波器f10，滤波器f10连接放大器a8，放大器a8连接倍频器fm6，倍频器fm6连接衰减器att3，衰减器att3连接滤波器f11，滤波器f11连接电调衰减器dgc3，电调衰减器dgc3连接放大器a9，放大器a9连接滤波器f12，滤波器f12输出信号rfx2；

第三路单路信号倍频电路包括滤波器f13、放大器a10、倍频器fm7、滤波器f14、放大器a11、倍频器fm8、滤波器f15、放大器a12、倍频器fm9、衰减器att4、滤波器f16、电调衰减器dgc4、放大器a13和滤波器f17，滤波器f13的输入端连接一个外部信号rfl3、输出端连接放大器a10，放大器a10连接倍频器fm7，倍频器fm7连接滤波器f14，滤波器f14连接放大器a11，放大器a11连接倍频器fm8，倍频器fm8连接滤波器f15，滤波器f15连接放大器a12，放大器a12连接倍频器fm9，倍频器fm9连接衰减器att4，衰减器att4连接滤波器f16，滤波器f16连接电调衰减器dgc4，电调衰减器dgc4连接放大器a13，放大器a13连接滤波器f17，滤波器f17输出信号rfx3；

第四路单路信号倍频电路包括滤波器f18、放大器a14、倍频器fm10、滤波器f19、放大器a15、倍频器fm11、滤波器f20、放大器a16、倍频器fm12、衰减器att5、滤波器f21、电调衰减器dgc5、放大器a17和滤波器f22，滤波器f18的输入端连接一个外部信号rlf4、输出端连接放大器a14，放大器a14连接倍频器fm10，倍频器fm10连接滤波器f19，滤波器f19连接放大器a15，放大器a15连接倍频器fm11，倍频器fm11连接滤波器f20，滤波器f20连接放大器a16，放大器a16连接倍频器fm12，倍频器fm12连接衰减器att5，衰减器att5连接滤波器f21，滤波器f21连接电调衰减器dgc5，电调衰减器dgc5连接放大器a17，放大器a17连接滤波器f22，滤波器f22输出信号rfx4；

第一路单路信号倍频电路、第二路单路信号倍频电路、第三路单路信号倍频电路、第四路单路信号倍频电路的电路原理相同，以第一路单路信号倍频电路为例，外部信号rfl1经过高通滤波器f3滤波后，送入放大器a2放大，然后经过无源倍频器fm1进行倍频，再然后送入带通滤波器f4滤波，再然后经过放大器a3放大，再进入有源倍频器fm2进行第二次倍频，再送入带通滤波器f5滤波，再送入放大器a4放大，再送入有源倍频器fm3倍频，然后送入衰减器att2、高通滤波器f6和电调衰减器dgc2进行衰减控制，最后在经过放大器a5的放大和低通滤波器f7的滤波后输出信号rfx1。

信号倍频分路电路包括滤波器f23、放大器a18、倍频器fm13、滤波器f24、放大器a19、倍频器fm14、滤波器f25、放大器a20、倍频器fm15、衰减器att6、滤波器f26、电调衰减器dgc6、放大器a21、滤波器f27和八分路器d2，滤波器f23的输入端连接一个外部信号lol、输出端连接放大器a18，放大器a18连接倍频器fm13，倍频器fm13连接滤波器f24，滤波器f24连接放大器a19，放大器a19连接倍频器fm14，倍频器fm14连接滤波器f25，滤波器f25连接放大器a20，放大器a20连接倍频器fm15，倍频器fm15连接衰减器att6，衰减器att6连接滤波器f26，滤波器f26连接电调衰减器dgc6，电调衰减器dgc6连接放大器a21，放大器a21连接滤波器f27，滤波器f27连接八分路器d2，八分路器d2输出lox1到lox8的8路信号。

信号倍频分路电路与第一路单路信号倍频电路的原理相似，只是在滤波器f27后连接一个八分路器d2将信号进行8分路输出。

微波振荡器的频率稳定度不太高，在晶体振荡器后面加上一级高次倍频器，可以获得具有晶振频率稳定度的微波振荡源。另外，多级倍频器级联起来，可以使倍频次数大大提高。例如，二倍频器和三倍频器级联可产生六次倍频，m级n倍频器级联，总倍频次数为nm。不过，倍频级数增加，倍频噪声也加大，故倍频上限仍受到限制。

直接倍频频率源，是利用半导体器件的非线性特性产生谐波来实现倍频信号输出的，其相位噪声依照20logn的规律进行恶化，(注：n为倍频因子)但可以通过输入理想的基频信号来获取相位噪声较锁相源低的高频下信号。目前常用的倍频方式主要有两种，即无源倍频和有源倍频。无源倍频是利用无源器件和无源电路的非线性来实现倍频，其倍频损耗较大，而无源倍频又有两种方式，非线性阻性倍频和非线性容性倍频。非线性阻性倍频效率较高，功率容量大，但带宽窄，非线性容性倍频功率容量大，带宽较宽，但是倍频效率低。有源倍频，是利用晶体管等有源器件工作状态进入饱和区或截止区的有源器件产生多次谐波，其中包括有用谐波和无用谐波，然后采取措施对无用谐波进行抑制，最后滤出有用谐波的过程。有源倍频的优点是倍频效率高，频率范围宽，从低频到微波高端均可使用，电路形式也多种多样，但其倍频次数一般不会很高。但是目前被广泛使用的有源器件如晶体三极管、gaasfet、mmic等工作范围较宽，制作的倍频器可以同时满足频带范围宽和倍频效率高的特点。

优选的，所述电源模块包括稳压器ldo1、稳压器ldo2、直流模块dcdc1、直流模块dcdc2和mos开关管mos，直流模块dcdc1的输入端连接外部12v电源、输出端输出7v电源，稳压器ldo1的输入端连接7v电源、输出端通过mos开关管mos输出6v电源，稳压器ldo2的输入端连接7v电源、输出端输出3.3v电源，直流模块dcdc2的输入端连接3.3v电源、输出端输出负5v电源；

本实施例中，mos开关管mos由外部信号md_en控制器导通或截止。

所述电调衰减器dgc1、所述电调衰减器dgc2、所述电调衰减器dgc3、所述电调衰减器dgc4、所述电调衰减器dgc5和所述电调衰减器dgc6均由负5v电源供电，所述单片机通过io口控制所述电调衰减器dgc1、所述电调衰减器dgc2、所述电调衰减器dgc3、所述电调衰减器dgc4、所述电调衰减器dgc5和所述电调衰减器dgc6；

放大器a1、放大器a2、放大器a3、放大器a4、放大器a5、放大器a6、放大器a7、放大器a8、放大器a9、放大器a10、放大器a11、放大器a12、放大器a13、放大器a14、放大器a15、放大器a16、放大器a17、放大器a18、放大器a19、放大器a20和放大器a21均由6v电源供电。

优选的，所述单片机检测所述耦合器c2耦合得到的信号。

优选的，所述单片机对外通过i2c总线进行数据交互。

优选的，所述开关sw为双刀双掷开关。

优选的，所述滤波器f1、所述滤波器f3、所述滤波器f8、所述滤波器

f13、所述滤波器f18、所述滤波器f23、所述滤波器f6、所述滤波器f11、所述滤波器f16、所述滤波器f21、所述滤波器f26和所述滤波器f2均为高通滤波器；

所述滤波器f7、所述滤波器f12、所述滤波器f17、所述滤波器f22、所述滤波器f27均为低通滤波器；

所述滤波器f4、所述滤波器f9、所述滤波器f14、所述滤波器f19、所述滤波器f24、所述滤波器f5、所述滤波器f10、所述滤波器f15、所述滤波器f20、所述滤波器f25均为带通滤波器；

倍频器fm1、倍频器fm2、倍频器fm3、倍频器fm4、倍频器fm5、倍频器fm6、倍频器fm7、倍频器fm8、倍频器fm9、倍频器fm10、倍频器fm11、倍频器fm12、倍频器fm13、倍频器fm14和倍频器fm15均为2倍频器。

本实用新型所述的一种多路倍频模块，解决了将高纯度的参考信号输出为多路高稳定高纯度的高频本振信号，同时保证多路之间的幅度和相位的高度一致性的技术问题，本实用新型将多级倍频器级联起来，可以使倍频次数大大提高，利用高稳定性，超低相噪的信号作为基频信号输入，然后再利用有源倍频和无源倍频结合的方式提高频带范围和倍频效率，同时选择高矩形系数滤波器和使用噪声系数低的器件来获得低相噪，高稳定，低杂散的纯净微波频率源。