多通道射频接收装置及多通道下变频组件的制作方法

1.本发明涉及无线通信技术领域，具体是一种k波段二次变频多通道下变频组件。


背景技术：

2.多通道下变频组件作为数字相控阵系统中不可或缺的一部分，其性能的好坏对相控阵系统有着重要影响，多通道下变频组件的主要功能是实现频率变换，通过变频将高频信号转换到低中频信号，并经过滤波放大后完成对信号的传输与接收作用，是信号传输与处理之间的纽带。
3.现有专利如申请号为202011575597.4，申请日为2020.12.28，名称为“小型化多通道敌我变频组件”的发明专利，技术方案包括盒体、本振功分电路、一级放大器、四个二级放大器和四个变频通道，本振功分放大网络固定在盒体背面，一级放大器、四个二级放大器和四个变频通道固定在盒体正面，正面的变频通道与背面的本振功分电路采用射频绝缘子进行互联，本振信号经一级放大器放大后，输入本振功分电路分为4路，4路本振信号分别经过二级放大器放大后对应输入4个变频通道。
4.上述的专利的存在工作频段较低，链路短，通道数较少，不易调整通道间幅相一致的问题。


技术实现要素：

5.针对现有的工作于较高频段的多通道下变频组件存在通道数少、杂散多、技术难度高、可靠性差、接收通道间的幅相一致性精度不易保证等问题，本发明提出一种多通道射频接收装置及多通道下变频组件，输出杂散抑制好，且可分别调节各接收通道的幅度与相位。
6.本发明采用如下技术方案：本发明首先提供了一种多通道射频接收装置，每个通道包括k/s变频模块和s/p模块，其特征在于，k/s变频模块包括依次连接的限幅器、第一放大器、第一带通滤波器、第一混频器和第二带通滤波器；所述s/p模块包括依次连接的第二放大器、第一相位补偿器、第二混频器、低通滤波器、第三放大器、数控衰减器、第二相位补偿器和第三带通滤波器；所述第二放大器的输入为所述第二带通滤波器的输出；在所述第一混频器接入有第一本振信号，在所述第二混频器接入有第二本振信号。
7.本发明还提供了一种多通道下变频组件，其特征在于：包括二次电源及控制模块、多通道k/s变频模块、多通道s/p模块、第一本振模块、时钟模块、第二本振模块、第一本振驱动及功分模块、第二本振驱动及功分模块；所述时钟模块的输出接第一本振模块以及第二本振模块的输入；第一本振模块输出接在第一本振驱动及功分模块的输入端，第二本振模块的输出接在第二本振驱动及功分模块的输入端；第一本振驱动及功分模块输出的多路等幅同相第一本振信号输入到多通道k/s变频模块的本振信号输入端；第二本振驱动及功分模块输出的多路等幅同相第二本振信号输入到多通道s/p变频模块的本振信号输入端；多
通道k/s变频模块的每个通道包括依次连接的限幅器、第一放大器、第一带通滤波器、第一混频器和第二带通滤波器；多通道s/p模块的每个通道包括依次连接的第二放大器、第一相位补偿器、第二混频器、低通滤波器、第三放大器、数控衰减器、第二相位补偿器和第三带通滤波器；所述第二放大器的输入为所述第二带通滤波器的输出；在所述第一混频器接入第一本振驱动及功分模块输出的第一本振信号，在所述第二混频器接入第二本振驱动及功分模块输出的第二本振信号。
8.下变频组件整体结构分上下两层，其中上层包括二次电源及控制模块、多通道k/s变频模块、多通道s/p模块；下层包括第一本振模块、时钟模块、第二本振模块、第一本振驱动及功分模块、第二本振驱动及功分模块。
9.本发明第一本振模块、第二本振模块、各路接收通道统一由电源及控制模块提供工作电平和串行控制信号。每路射频接收通道均能独立完成回波信号的低噪声放大、变频、滤波、增益控制、相位补偿、中频放大等功能。
10.两次变频所需的第一本振信号以及第二本振信号都是有对应的本振模块先产生，后驱动，后进入0度，1分多路微带线功分器，后由玻璃绝缘子垂直过渡到上层射频通道，可保证多路本振信号幅相一致。
11.第一本振模块包括小数分频锁相环、有源环路滤波器、压控振荡器、第一带通滤波器、倍频器、第二带通滤波器，用有源环路滤波器对宽带高压压控振荡器进行调谐，再经过倍频滤波器，第一本振模块可以产生高频率分辨率、低杂散、低相位噪声的k波段第一本振信号。
12.s/p变频模块中的采用数控衰减器为7位步进0.25db的数控衰减器，除了可以调节各通道增益外还可以保证各通道幅度一致；s/p变频模块中的手动相位补偿网络为阻焊开窗的较长的一段微带线，通过在微带线上加载一定厚度以及长度的良导体来调节输出信号相位；通过调整数控衰减器的衰减值和在微带线上加载不同厚度以及长度的良导体可以得到各通道间的较好的幅相一致水平。
附图说明
13.为了更清楚的说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来见，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。
14.图1为本发明的上层功能示意图；图2为本发明的下层功能示意图；图3为第一本振模块功能框图；图4为单通道射频接收通道功能框图。
具体实施方式
15.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
16.本实施例提供一种多通道射频接收装置，通道数如4路、8路、16路等多通道，如图4所述，每个通道包括k/s变频模块和s/p模块。其中， k/s变频模块包括依次连接的限幅器、低噪声放大器、第三带通滤波器、第一混频器和第四带通滤波器； s/p模块包括依次连接的第一中频放大器、第一相位补偿网路、第二混频器、低通滤波器、第二中频放大器、数控衰减器、第二相位补偿网路和第五带通滤波器；第一中频放大器的输入为第四带通滤波器的输出；在第一混频器接入有第一本振信号，在第二混频器接入有第二本振信号。
17.在一个实施例中，第一相位补偿网络和第二补偿网络采用微带线，在微带线上加载不同厚度以及长度的良导体实现相位补偿粗调和细调。
18.在一个实施例中，数控衰减器采用步进0.25db的7位数控衰减器。第一相位补偿网络用于相位补偿粗调，第二相位补偿网络用于相位补偿细调，得到各通道的幅度数据后，修改各通道数控衰减器可实现高精度的多通道幅度一致；得到各通道的相位差数据后，经过计算和仿真，在相位补偿网络上加载不同厚度以及长度的良导体可以实现高精度的多通道相位一致。
19.本实施例提供一种多通道下变频组件，如图1-图4所示，本发明多通道下变频组件为k波段二次变频多通道下变频组件，整体结构分上下两层，其中上层包括二次电源及控制模块1、多通道k/s变频模块2、多通道s/p模块3；下层包括第一本振模块4、时钟模块5、第二本振模块6、第一本振驱动及功分模块7和第二本振驱动及功分模块8。上述第一本振模块、第二本振模块、各路接收通道统一由电源及控制模块提供工作电平和串行控制信号。每路射频接收通道均能独立完成回波信号的低噪声放大、变频、滤波、增益控制、相位补偿、中频放大等功能。
20.第一本振模块4需要产生频率较高、相位噪声性能较好的k波段本振信号，单元功能框图如图3所示。第二本振模块6需要产生频率较高、相位噪声性能较好的s波段本振信号。
21.一种k波段二次变频多通道下变频组件的设计方法以及组件工作过程的动作关系为：s1：二次电源及控制模块1将接收机提供给变频组件的一次电源转换为组件各模块工作所需的二次电源，同时为本振模块以及变频通道提供所需的串行控制信号。
22.s2：时钟模块5在上电后，由温补晶振产生第一本振模块4以及第二本振模块6所需的参考输入时钟。
23.s3：第一本振模块4以及第二本振模块6在上电以及接收到对应的串行控制信号后产生对应频段的本振信号，后输入到对应的本振驱动以及功分模块（7和8）。第一本振模块4需要产生频率较高、相位噪声性能较好的k波段本振信号，单元功能框图如图3所示。
24.s4：第一本振驱动及功分模块7以及第二本振驱动及功分模块8对第一本振模块以及第二本振模块的本振信号进行功率放大、滤波之后进入微带线功分器，产生多路幅相一致的第一本振信号以及第二本振信号。
25.s5：多通道k/s变频模块2、多通道s/p模块3在上电后，由多路第一本振信号以及多路第二本振信号驱动，可将输入的k波段射频信号先下变频到s波段一中频信号，再下变频转变为p波段的二中频输出信号。选用合适的带通滤波器，进行较好的中频规划，杂散以及镜像频率可以得到很好的抑制。
26.s6：测量多通道输出p波段信号的幅相一致性后，如图4所示的单通道下变频组件的功能框图，其中包含步进0.25db的7位数控衰减器以及两个手动相位补偿网络，相位补偿1可用于相位补偿粗调，相位补偿2可用于相位补偿细调，得到各通道的幅度数据后，修改各通道数控衰减器可实现高精度的多通道幅度一致；得到各通道的相位差数据后，经过计算和仿真，在相位补偿网络上加载不同厚度以及长度的良导体可以实现高精度的多通道相位一致。
27.本发明的k波段二次变频多通道下变频组件可以实现了4路、8路、16路等多通道k波段射频信号的低噪声放大、杂散抑制、增益调整、低中频输出；通过射频接收通道的数控衰减器以及粗、细相位补偿网络，可以实现高精度的多通道输出幅相一致性能，为高分辨率、高测量精度的接收机提供了硬件基础。
28.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。