一种变频电路的制作方法

本技术涉及高频信号处理，更具体地说，它涉及一种变频电路。

背景技术：

1、粒子治疗是利用粒子束进行放射治疗的癌症治疗方法，针对肿瘤部位高剂量发射粒子束的同时降低肿瘤部位周围正常组织的剂量，特别是靶区后组织的剂量，可以在有效杀死肿瘤细胞的同时减少对正常组织细胞的伤害，适用于治疗全身实体恶性肿瘤和某些良性疾病。

2、粒子治疗系统由加速器系统和治疗系统两部分组成。粒子医用加速器的超导高频腔的工作频段大部分都位于300mhz至3ghz的特高频段，超高频段的微波信号通常需要经过变频电路转换为300khz至30mhz中高频信号，再通过数模转换器以得到高精度的采样信号。

3、但是现有的变频电路无法满足高频段的信号转换，现有的变频电路中的元件多依靠可编程器件实现，成本较高，结构复杂，难以实现集成化设计。

技术实现思路

1、针对实际运用中现有的变频电路结构复杂、成本较高这一问题，本技术目的一在于提出一种变频电路，可以实现特高频信号与中高频信号之间的转换，结构简单，可以通过选配贴片元件实现在印制板上的集成，不涉及可编程器件，有效降低了成本。

2、具体方案如下：

3、一种变频电路，包括本振信号产生电路、上变频电路以及下变频电路；

4、所述本振信号产生电路包括参考信号输入接口、参考信号处理单元以及本振信号输出接口，所述参考信号处理单元接收所述参考信号输入接口输入的参考信号，经处理后自所述本振信号输出接口输出本振信号；

5、所述上变频电路包括中高频信号输入接口、第一本振信号输入接口、上变频信号处理单元以及特高频信号输出接口，所述本振信号输出接口与第一本振信号输入接口相连接，所述上变频信号处理单元接收所述中高频信号输入接口输入的中高频信号以及本振信号，处理后自所述特高频信号输出接口输出特高频信号；

6、所述下变频电路包括特高频信号输入接口、第二本振信号输入接口、下变频信号处理单元以及中高频信号输出接口，所述本振信号输出接口与第二本振信号输入接口相连接，所述下变频信号处理单元接收所述特高频信号输入接口输入的特高频信号以及第二本振信号输入接口输入的本振信号，处理后自所述中高频信号输出接口输出中高频信号。

7、通过采用上述技术方案，本振信号发生电路基于参考信号产生本振信号，上变频电路接收本振信号，将中高频信号转换为特高频信号，下变频电路接收本振信号，将特高频信号转换为中高频信号，整体实现中高频信号与特高频信号的相互转化，为粒子加速器提高所需的两种高频段信号；结构简单，可以通过选配贴片元件实现在印制板上的集成，不涉及可编程器件，有效降低了成本。

8、优选的，所述参考信号处理单元包括参考信号功分器、除法器、本振混频器以及带通滤波模块；

9、所述参考信号功分器接收所述参考信号，输出两路相等的第一功分输出信号，所述除法器接收一路所述第一功分输出信号并输出除法器输出信号，所述本振混频器接收所述除法器输出信号以及另一路所述第一功分输出信号，将混频的信号输入所述带通滤波模块，所述带通滤波模块输出设定频率的本振信号。

10、通过采用上述技术方案，参考信号经过除法器做除法运算后与参考信号进行混频，再经过带通滤波模块筛选出其中设定频率的本振信号，实现了将参考信号转换为本振信号，其中，产生的本振信号频率为输入频率与输出频率之间的差值，方便后续上变频、下变频电路的频率转换。

11、优选的，所述除法器与本振混频器之间还设置有低通滤波模块。

12、通过采用上述技术方案，除法器与本振混频器之间设置的低通滤波模块有效滤除高频噪声，只允许除法器输出信号中低于设定频率的信号通过，保证了本振混频器接收信号不受干扰。

13、优选的，所述本振信号产生电路还包括扇出单元，所述扇出单元包括本振信号输入接口、本振信号功分器以及至少两个本振信号功分输出接口，至少两个所述本振信号功分输出接口分别与所述上变频电路的本振信号输入接口以及所述下变频电路的本振信号输入接口相连接。

14、通过采用上述技术方案，本振信号需要输出给上变频电路以及下变频电路进行频率转换，扇出单元利用本振信号功分器将一路频率信号转换为至少两个本振信号功分输出，与上变频电路以及上变频电路数量相适应。

15、优选的，所述除法器电路包括分频器芯片，所述第一功分输出信号通过耦合电容输入所述分频器芯片的输入引脚，所述分频器芯片的输出引脚通过耦合电容输出所述除法器输出信号，所述分频器芯片的分频系数配置为16。

16、通过采用上述技术方案，将分频系数配置为16使得本振信号输出单元输出的本振信号与输入、输出信号之间差值相适应，可以实现将特高频信号转换为中高频信号输出以及将中高频信号转换为特高频信号进行输出。

17、优选的，所述本振混频器包括混频器芯片、差分转换器、阻抗网络以及单端转换器，所述混频器芯片包括第一频率输入引脚、第二频率输入引脚以及混频信号输出引脚；

18、所述除法器输出信号与第一功分输出信号分别经所述差分转换器转换为两个差分输入信号，经所述阻抗网络后分别输入所述混频器芯片的第一频率输入引脚与第二频率输入引脚；

19、所述混频信号输出引脚输出的混频信号经所述阻抗网络与单端转换器转换为单端输出混频信号。

20、通过采用上述技术方案，本振混频器将除法器输出信号与第一功分输出信号转换为和信号以及差信号输出，后续筛选出所需的本振信号频率。

21、优选的，所述阻抗网络包括设置于所述混频器芯片第一频率输入引脚之前的输入阻抗网络以及设置于所述混频器芯片混频信号输出引脚之后的输出阻抗网络；

22、所述输入阻抗网络包括一个并联设置于差分转换器输出端的电容器以及两个串联设置于电容器与第一频率输入引脚之间的电阻器；

23、所述输出阻抗网络包括两个串联设置于混频信号输出引脚之后的电感器以及一个并联设置于单端转换器输入端的电容器。

24、通过采用上述技术方案，在混频器芯片的输入输出端分别设置阻抗网络，实质上为设置在输入端与输出端的滤波模块，分别滤除电路中的输入端干扰噪声、输出端的高频噪声。

25、优选的，所述上变频信号处理单元包括上变频混频器、带通滤波模块以及低通滤波模块，所述中高频信号经所述低通滤波模块后输入所述上变频混频器，所述上变频混频器接收所述中高频信号以及本振功分输出信号，经所述带通滤波模块后输出特高频输出信号。

26、通过采用上述技术方案，上变频电路将本振信号与中高频信号相加后的信号经带通滤波处理后作为特高频输出信号，以简单的结构实现了将中高频信号转换为特高频信号。

27、优选的，所述下变频信号处理单元包括下变频混频器、带通滤波模块以及低通滤波模块，所述特高频信号经所述带通滤波模块后输入所述下变频混频器，所述下变频混频器接收所述特高频信号以及本振功分输出信号，经所述低通滤波模块后输出中高频输出信号。

28、通过采用上述技术方案，下变频电路将本振信号与特高频信号相减后的差信号经低通滤波处理后作为中高频输出信号，以简单的结构实现了将特高频信号转换为中高频信号。

29、优选的，所述上变频电路的数量设置为两路，所述下变频电路的数量设置为四路，所述扇出电路的本振信号功分器包括第一两输出功分器、第二两输出功分器以及四输出功分器；

30、所述本振信号经所述第一两输出功分器分别输入第二两输出功分器以及四输出功分器，所述第二两输出功分器与四输出功分器分别输出两个本振功分输出信号以及四个本振功分输出信号，并与两个所述上变频电路的第一本振信号输入接口以及四个所述下变频电路的第二本振信号输入接口相连接。

31、由于现有的加速器一般需要两路上变频以及四路下变频，通过采用上述技术方案，使得变频电路的结构适应现有的粒子治疗设备所用的加速器。

32、与现有技术相比，本技术的有益效果如下：

33、（1）通过本振信号产生电路将参考信号转换为本振信号，输出给多路上变频电路以及下变频电路，上变频电路将中高频信号转换为特高频信号，下变频电路将特高频信号转换为中高频信号，实现高频段信号的频率转换，为粒子加速器提高所需的两种高频段信号；

34、（2）通过混频器、除法器、功分器以及各种滤波器实现频率转换，结构简单，不涉及可编程器件，可以通过选配贴片元件实现在印制板上的集成，有效降低了成本。