一种宽带接收电路的制作方法

本发明涉及微波通信电子技术领域，特别涉及一种宽带接收电路。

背景技术：

随着通信技术的飞速发展，对通信业务需求的要求越来越高。由于低端频谱资源日渐枯竭，以及大容量通信技术日渐迫切的需求，为适应这一发展趋势，宽带微波通信技术得到了越来越多的重视和发展。宽带微波技术具有传输距离远、施工周期短、投入使用快速以及抗干扰强、稳定可靠等优点。

技术实现要素：

鉴于现有技术通信需求越发迫切的问题，提出了本发明的一种宽带接收电路，以便克服上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种宽带接收电路，该电路包括：变频模块、中频放大模块、第一本振模块和第二本振模块；

所述变频模块包括：依次串联的射频开关滤波电路、射频放大电路、射频滤波电路、第一混频电路、第一中频滤波电路、第一中频放大电路、第二中频滤波电路、第一中频数控衰减电路、第二中频放大电路和第二混频电路，以及依次串联的第一本振放大电路、第一本振倍频电路、第一本振开关滤波电路和第二本振放大电路，所述第二本振放大电路的输出端连接至所述第一混频电路；

所述第一本振模块和所述第二本振模块均为htcc微型化频率源芯片，所述第一本振模块用于产生11.8ghz～19.8ghz的第一本振信号，所述第二本振模块用于产生20.4ghz的第二本振信号；所述第一本振模块连接至所述第一本振放大电路，所述第二本振模块连接至所述第二混频电路；

所述变频模块的输出端连接所述中频放大模块，所述中频放大模块对所述变频模块输出的中频信号进行放大处理和带宽选择。

可选地，所述宽带接收电路用于接收2ghz～18ghz射频信号，所述变频模块用于对2ghz～18ghz输入信号进行变频。

可选地，所述中频放大模块包括：依次串联的第三中频滤波电路、第三中频放大电路、第二中频数控衰减电路、第四中频放大电路、第一中频开关选择电路、中频滤波器组、第二中频开关选择电路和第五中频放大电路，所述中频滤波器组包括并联的第四中频滤波电路和第五中频滤波电路，所述第一中频开关选择电路和所述第二中频开关选择电路用于选择连接所述第四中频滤波电路和第五中频滤波电路中的一个。

可选地，所述第四中频滤波电路、第五中频滤波电路为中心频率1.2ghz的两种不同带宽的滤波器，对中频信号进行不同带宽的信号滤波。

可选地，所述射频开关滤波电路为mmic开关滤波器组芯片，用于对2ghz～18ghz射频输入信号进行波段选择；所述射频放大电路为2ghz～18ghz低噪声放大器芯片，用于对2ghz～18ghz射频输入信号进行放大。

可选地，所述射频滤波电路为通带频率为dc～18ghz的mems滤波器。

可选地，所述第一混频电路为双平衡混频器，用于对射频信号进行变频，输出一21.6ghz中频信号。

可选地，所述第一中频滤波电路为mems滤波器电路，用于滤除中频信号的远端干扰信号；所述第二中频滤波电路为中心频率为21.6ghz的mems滤波器电路，用于滤除中频信号的近端干扰信号。

可选地，所述第二混频电路为双平衡混频器，用于对中频信号进行变频，输出1.2ghz的中频信号。

可选地，所述第一本振倍频电路对本振输入信号11.8ghz～19.8ghz进行倍频，输出23.6ghz～39.6ghz信号；所述第一本振开关滤波电路对第一本振倍频电路输出信号进行开关滤波选择。

综上所述，本发明的有益效果是：

本申请设计了一种宽带接收电路，其中变频模块的第一本振模块和第二本振模块均为htcc微型化频率源芯片，第一本振模块用于产生11.8ghz～19.8ghz的第一本振信号，第二本振模块用于产生20.4ghz的第二本振信号，通过两次混频以及各放大、滤波和选择电路，最终得到良好的通信能力，且电路的体积和重量更小。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种宽带接收电路结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种宽带接收电路的电路原理示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种宽带接收电路的变频模块的sip噪声系数、增益、输出三阶截点值链路仿真图；

图中：1、射频开关滤波电路；2、射频放大电路；3、射频滤波电路；4、第一混频电路；5、第一中频滤波电路；6、第一中频放大电路；7、第二中频滤波电路；8、第一中频数控衰减电路；9、第二中频放大电路；10、第二混频电路；11、第三中频滤波电路；12、第三中频放大电路；13、第二中频数控衰减电路；14、第四中频放大电路；15、第一中频开关选择电路；16、第四中频滤波电路；17、第五中频滤波电路；18、第二中频开关选择电路；19、第五中频放大电路；20、第一本振放大电路；21、第一本振倍频电路；22、第一本振开关滤波电路；23、第二本振放大电路；24、第一本振模块；25、第二本振模块；26、射频信号输入；27、中频信号输出；28、变频模块；29、中频放大模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明的技术构思是：本申请设计了一种宽带接收电路，其中变频模块的第一本振模块和第二本振模块均为htcc微型化频率源芯片，第一本振模块用于产生11.8ghz～19.8ghz的第一本振信号，第二本振模块用于产生20.4ghz的第二本振信号，通过两次混频以及各放大、滤波和选择电路，最终得到良好的通信能力，且电路的体积和重量更小。

图1为本发明一个实施例提供的一种宽带接收电路结构示意图；图2为本发明一个实施例提供的一种宽带接收电路的电路原理示意图。

如图1至图2所示，一种宽带接收电路，该电路包括：变频模块28、中频放大模块29、第一本振模块24和第二本振模块25。

变频模块28包括：依次串联的射频开关滤波电路1、射频放大电路2、射频滤波电路3、第一混频电路4、第一中频滤波电路5、第一中频放大电路6、第二中频滤波电路7、第一中频数控衰减电路8、第二中频放大电路9和第二混频电路10，以及依次串联的第一本振放大电路20、第一本振倍频电路21、第一本振开关滤波电路22和第二本振放大电路23，第二本振放大电路23的输出端连接至第一混频电路4。变频模块28用于接收射频信号并对射频信号进行变频处理。

第一本振模块24和第二本振模块25均为htcc微型化频率源芯片，第一本振模块24用于产生11.8ghz～19.8ghz的第一本振信号，第二本振模块25用于产生20.4ghz的第二本振信号。第一本振模块24连接至第一本振放大电路20，用于向变频模块28输送第一本振信号，进行第一次混频。第二本振模块25连接至第二混频电路10，用于向变频模块28输送第二本振信号，进行第二次混频。

变频模块28的输出端连接中频放大模块29，中频放大模块29对变频模块28输出的中频信号进行放大处理和带宽选择。

本实施例的第一本振模块24和第二本振模块25使用基于sip(systeminapackage，系统级封装)的频率源，由于微封装小型化技术的使用，可显著减小电路的体积、重量、功耗，具体地，体积可控制到15mm*12mm*3mm，从而实现宽带接收电路小型化的目的。

在本实施例中，宽带接收电路用于接收2ghz～18ghz射频信号，变频模块28用于对2ghz～18ghz输入信号进行变频。本实施例中，宽带接收电路频段覆盖带宽，工作带宽覆盖2ghz～18ghz，有效解决了s、c、x、ka频段微弱信号的接收问题。

在本实施例中，所有器件的输入、输出阻抗均为标准的50ω，可实现电路级间的良好匹配，改善输出信号的波动幅度及较小的级联插损。

在本实施例中，射频开关滤波电路1为mmic开关滤波器组芯片，用于对2ghz～18ghz射频输入信号进行波段选择，对工作频带外的信号进行滤波抑制。优选地，本实施例使用的射频开关滤波电路1使用mmic(单片微波集成电路)滤波器芯片替代现有技术中的普通lc滤波器组，使用mmic开关滤波器芯片可显著减小滤波器的体积、重量，因为mmic开关滤波器芯片体积、重量不足传统开关滤波组件的1‰，同时能够实现对带外干扰信号的抑制，保证工作频带内信号频谱的纯度，而且能够对中频抗拒比、镜频抗拒比、本振反向辐射等指标提供抑制帮助。

射频放大电路2为2ghz～18ghz低噪声放大器芯片，用于对2ghz～18ghz射频输入信号进行放大。具体地，本实施例射频放大电路2选用低噪声放大器，在保持较大的信号增益指标同时，给整个接收系统提供低噪声指标帮助。

在本实施例中，射频滤波电路3为通带频率为dc～18ghz的mems滤波器，mems滤波器芯片在通带插损、阻带抑制等指标基本一致的前提下，体积不到lc滤波器的1‰，重量不到lc滤波器的1％，因此，mems滤波器芯片的使用极大地减小了电路产品的体积、重量，此mems滤波器芯片用于滤除高频带外信号。

在本实施例中，第一本振模块24产生的第一本振信号经过处理后与射频信号进行第一次混频。具体地：

第一本振放大电路20，为高输出功率放大芯片，对输入的第一本振信号进行放大，用以抵消第一本振链路上的倍频器、开关滤波组的插损。第一本振倍频电路21，用于对第一本振模块24产生的第一本振信号进行倍频。

本实施例的第一本振倍频电路21为无源倍频芯片，与射频输入信号混频的一本振信号最高达39.6ghz，但目前国内并无较好的解决方案，因此本实施例使用较低频率的第一本振信号输入，由第一本振倍频电路21将频率倍频使用，对第一本振输入信号11.8ghz～19.8ghz进行倍频，输出23.6ghz～39.6ghz信号，避开40ghz垂直互联解决方案，使用较为成熟的20ghz垂直互联方案。

第一本振开关滤波电路22，使用mmic开关滤波器芯片，对倍频后的信号进行滤波选择，对倍频的杂散进行抑制，保证第一本振信号的频率纯净度，本实施例使用mmic开关滤波器芯片可显著减小滤波器的体积、重量，因为mmic开关滤波器芯片体积、重量不足传统开关滤波组件的1‰，并且可实现对带外干扰信号的抑制。

第二本振放大电路23为高输出功率放大芯片，对滤波后的第一本振信号进行放大，用以抵消第一本振链路上的倍频器、开关滤波组的插损，提供第一本振信号给第一混频电路4混频。

在本实施例中，第一混频电路4为双平衡混频器，用于对射频信号进行变频，输出一21.6ghz中频信号。具体地，第一混频电路4用于将经过射频滤波电路3滤波后的信号与第二本振放大电路23放大的第一本振信号进行混频，实现接收电路频谱的“搬移”，即把射频信号频谱“搬移”到一中频率；双平衡混频芯片的使用可极大地提高宽带工作模式下的隔离特性以及对偶次谐波的抑制作用。

在本实施例中，第一中频滤波电路5为mems滤波器电路，用于对混频后的信号进行滤波，具体地，第一中频滤波电路5选用mems低通滤波器，滤除中频信号的远端干扰信号，例如阻止第一本振信号进入之后的中频电路。

在本实施例中，第一中频放大电路6，用于对一中频信号进行放大，具体地，第一中频放大电路6为gaas放大器芯片，通过合理的选择噪声系数、增益和输出三阶截点值等指标，使得整个链路指标得到保证。

第二中频滤波电路7为中心频率为21.6ghz的mems滤波器电路，用于滤除中频信号的近端干扰信号。具体地，第二中频滤波电路7，选择高级数的mems带通滤波器，近端抑制非常理想，相对传统滤波器缩小了体积。

连接在第二中频滤波电路7后的第一中频数控衰减电路8，用于对一中频信号进行数控衰减。具体地，第一中频数控衰减电路8，用于对一中信号进行数控衰减，使整个电路根据输入信号的幅度大小，自主地进行数控衰减，从而可以增加整个系统的动态范围，增加对大信号的接收能力，选用自带驱动的数控衰减器芯片，可以简化电路，减少使用的驱动芯片数量。

连接在第一中频数控衰减电路8后的第二中频放大电路9，对滤波后的一中频信号进行放大，具体地，第二中频放大电路9为gaas放大器芯片，通过合理的选择噪声系数、增益、输出三阶截点值等指标，使得整个链路指标得到保证。

在本实施例中，第二混频电路10也为双平衡混频器，用于对中频信号进行变频，输出1.2ghz的中频信号。具体地，第二混频电路10用于将经过第二中频放大电路9放大后的信号与第二本振模块25产生的第二本振信号进行混频。本实施例使用双平衡混频器芯片实现接收电路频谱的“搬移”，即把第一中频信号频谱“搬移”到第二中频率，双平衡混频芯片的使用可极大地提高宽带工作模式下的隔离特性以及对偶次谐波的抑制，选用自带驱动的混频芯片，可以减少第二本振电路产生的本振信号幅度，节约一个放大器，使电路的体积缩小。

在本实施例中，中频放大模块29用于对变频模块28输出的第二中频信号进行放大，包括：依次串联的第三中频滤波电路11、第三中频放大电路12、第二中频数控衰减电路13、第四中频放大电路14、第一中频开关选择电路15、中频滤波器组、第二中频开关选择电路18和第五中频放大电路19，中频滤波器组包括并联的第四中频滤波电路16和第五中频滤波电路17，第一中频开关选择电路15和第二中频开关选择电路18用于选择连接第四中频滤波电路16和第五中频滤波电路17中的一个。

第三中频滤波电路11，对混频后的信号进行滤波，选用mmic芯片的低通滤波器，主要用于抑制第一、二本振信号的信号耦合及隔离直接进入后续的中频电路。

第三中频放大电路12以及第四中频放大电路14，分别用于对滤波后的信号和数控衰减后的信号进行放大，保证整个系统的增益指标。

第二中频数控衰减电路13选用芯片实现，对二中频信号进行数控衰减，因接收信号较宽，为2ghz～18ghz，所以整个通带内的波动较大，本实施例选用0.5db步进的数控衰减芯片，对接收的不同频段的信号进行数控衰减控制，对增益较高的频段使用第二中频数控衰减电路13，以作增益调平使用，保证整个接收频段的增益平坦度。

在本实施例中，第四中频滤波电路16、第五中频滤波电路17为中心频率1.2ghz的两种不同带宽的滤波器，对中频信号进行不同带宽的信号滤波。其中，第四中频滤波电路16，实现对信号的宽带滤波，第五中频滤波电路17，实现对信号的窄带滤波，由第一中频开关选择电路15和第二中频开关选择电路18进行开关选择，从而实现宽带滤波器和窄带滤波器的选择切换。

第五中频放大电路19，对带宽选择后的信号进行放大，选用高输出三阶的放大器，保证整个系统的输出三阶指标。

本实施例的宽带接收电路的主要工作原理为：接收到的s、c、x、ka频段信号输入26到射频开关滤波电路1后，由射频放大电路2对输入信号进行低噪声放大；放大后的信号输入到射频滤波电路3，由射频滤波电路3对工作频带外的信号进行滤波抑制；信号经滤波后输入到第一混频电路4，并与第一本振模块24产生的第一本振信号放大倍频后的信号进行混频，输出一中频信号，一中频信号输入到第一中频滤波电路5，第一中频滤波电路5滤除带外的杂波干扰信号，经第一中频放大电路6放大；信号经第二中频滤波电路7滤波后输入到第一中频数控衰减电路8，经数控衰减后，第二中频放大电路9对信号进行放大；放大后的一中频信号输入到第二混频电路10，并与第二本振模块25产生的第二本振信号混频输出二中频信号，二中频信号输入到第三中频滤波电路11，第三中频滤波电路11对中频信号的高端干扰信号进行抑制，经第三中频放大电路12后，信号进入第二中频数控衰减电路13，经数控衰减后，信号进入第四中频放大电路14，然后信号经第一中频开关选择电路15、第四中频滤波电路16、第五中频滤波电路17、第二中频开关选择电路18进行带宽选择，最后信号输入到第五中频放大电路19，经放大后中频信号输出27。

具体地，本实施例中，射频开关滤波电路1为gaasphemtmmic开关滤波芯片，优选地：射频开关滤波电路1为中科海高的hgc667开关滤波芯片；射频放大电路2为2ghz～18ghz频段低噪声放大芯片，优选地：射频放大电路2为中科海高的hgc361型放大芯片；射频滤波电路3为dc～18ghz频段mems滤波器芯片，优选地：射频滤波电路3为中电13所的sims18r2-9l滤波器芯片；第一混频电路4为双平衡混频器芯片，优选地：第一混频电路44使用的双平衡混频器芯片为南京米乐为的mwm011型混频芯片；第一本振模块24、第二本振模块25为htcc工艺的sip微型频率源，优选地：第一本振模块24、第二本振模块25为成都仁健微波的sip频率源；第一本振放大电路20为放大器芯片，优选地：第一本振放大电路20为中电13所的bw561型芯片；第一本振倍频电路21为倍频器，优选地：第一本振倍频电路21为中电13所得nc1799c-2044型芯片；第一本振开关滤波电路22为开关滤波芯片，优选地：第一本振开关滤波电路22为中电13所bwsbf-24/40-4型芯片；第二本振放大电路23为放大器芯片，优选地：第二本振放大电路23为南京米乐为公司的mlw021型放大器；第一中频滤波电路5为mems低通滤波器，优选地：第一中频滤波电路5为中电13所sims22-9l型滤波器芯片；第一中频放大电路6为放大器芯片，优选地：第一中频放大电路6为中电13所nc10199c-1727放大器芯片；第二中频滤波电路7为mems带通滤波器，优选地：第二中频滤波电路7为中电13所sims21r8/1r2-8d3型mems滤波器；第一中频数控衰减电路8为数控衰减芯片，优选地：第一中频数控衰减电路8为中电13所bw174d型芯片；第二中频放大电路9为放大器芯片，优选地：第二中频放大电路9为中电13所nc10199c-1727放大器芯片；第二混频电路10为双平衡混频器芯片，优选地：第二混频电路10为中电13所bwm217型混频器芯片；第三中频滤波电路11为mmic低通滤波器芯片，优选地：第三中频滤波电路11为中电13所bwlf-2型滤波器芯片；第三中频放大电路12为放大器芯片，优选地，第三中频放大电路12为中电13所bw1750型放大器；第二中频数控衰减电路13为0.5db步进总衰减量31.5db，用于增益调平的小步进衰减器，优选地，第二中频数控衰减电路13为中电13所bw163；第四中频放大电路14为高输出三阶截点值的放大器芯片，优选地：第四中频放大电路14为中电13所bw569型芯片；第一中频开关选择电路15、第二中频开关选择电路18为单刀双掷开关，优选地，第一中频开关选择电路15、第二中频开关选择电路18为中电13所bw111型开关芯片；第四中频滤波电路16为1.2ghz宽带500mhz滤波电路，优选地，第四中频滤波电路16为715厂hkmbf950/1450型lc滤波器；第五中频滤波电路17为1.2ghz窄带60mhz滤波器，优选地，第五中频滤波电路17为北京长峰公司d3898型声表滤波器。第五中频放大电路19为高输出三阶截点值的放大器，优选地：第五中频放大电路19为中电13所bw1751型放大器。

本实施例的变频模块28为基于htcc技术的sip封装，体积为25mm*25mm*3.5mm，设计前经过合理的布局及仿真，实现了噪声系数≤14.2db，增益≥2.5db，输出三阶截点值≥2.5dbm，此芯片管壳选用htcc基板实现，共6层，本sip选用bga封装，为确保系统射频性能满足设计要求，对sip里面的射频信号进行了射频的关键信号仿真分析。关键信号分析，主要分析的参数有s参数、腔体谐振等指标。其中s参数分析与优化，主要为了确保信号可以进行极低损耗的传输。腔体谐振分析，主要为了确保封装内，不在工作频段出现谐振点。其中，图3为本实施例变频模块28的sip噪声系数、增益、输出三阶截点值链路仿真图。

变频模块28经历设计、仿真、加工、实测，实现2ghz～18ghz信号通过微系统封装技术，经过射频滤波器选频、放大、衰减进入第一混频电路4，第一本振11.8ghz～19.8ghz信号，通过放大、倍频、选频、再放大，输出信号23.6ghz～39.6ghz进入第一混频电路4，第一混频电路4输出一中频21.6ghz，一中频信号再经过选频、放大、衰减调节进入第二混频电路10，通过和第二本振信号20.4ghz混频，输出第二中频1.2ghz，第二中频信号再经过放大、滤波、衰减、开关选择等方式，最终实现中频信号的输出。变频模块28具有频率高，小型化程度高等特点，使得其设计、加工等难度较大。本实施例采用htcc陶瓷基板作为封装基板，滤波器、放大器、衰减器、混频器等芯片采用导电胶粘贴在陶瓷基板表面，再通过金丝键合的方式实现芯片之间的互连。同时考虑到小型化程度高且工作频率高等特点，关键器件之间的电磁隔离屏蔽采用陶瓷隔腔的形式，信号输入输出端口采用bga的形式引出，方便微波性能优化。

本实施例的中频放大模块29对中频信号进行放大，噪声系数≤7.5db，增益≥27.5db，输出三阶截点值≥27dbm，整个系统的增益分配主要集中在中频放大模块29，且通过开关选择芯片及不同带宽滤波器，提供宽带和窄带两种中频带宽选择，因中频滤波器体积较大，故选用mcm微组装的方式实现，体积为10mm*52mm*12mm，用于实现对第二中频信号进行放大及输出带宽选择的功能。

本实施例宽带接收电路的测试结果见表1：

表1宽带接收电路的测试结果

由表1能够明显看出，本实施例的宽带接收电路的指标较佳，与达到同等指标的现有技术普通电路相比，体积为现有技术的3％、重量为现有技术的5％。

综上所述，本申请的有益效果为：

通过htcc工艺、sip封装技术、mcm微组装工艺将芯片级器件进行设计装配，有效解决了s、c、x、ka频段微弱信号的接收问题，有效降低了生产成本、提高生产效率，可广泛适用于雷达、微波、通讯系统、航空航天等微波通信领域。

本申请的宽带接收电路选用的器件大部分为芯片级器件，采用sip或mcm微组装工艺进行生产装配，极大地减小了电路的结构尺寸、减轻了电路的重量，同时还具有性能稳定、指标一致性高的特点；本申请的宽带接收电路器件间的输入输出均实现良好的匹配，可广泛适用于通讯系统、导航系统、雷达、空间电子技术、电子对抗、卫星通信等各类微波通信系统中；本申请的宽带接收电路适合拓展多接收通道，如增加本振分路模块、一中放大模块的输入输出通道数量、增加变频模块sip数量即可简便的达到多通道接收功能；本申请的宽带接收电路适合批量生产，可有效降低生产成本、提高成产效率；本申请的宽带接收电路接收频段宽，采用二次混频模式，把接收到s、c、x、ka信号通过二次混频后输出中频信号，对三阶、五阶干扰、中频干扰、镜频干扰、本振反向辐射等干扰信号通过合理的设计，达到了优秀的指标，有效解决了s、c、x、ka频段微弱信号的接收问题；本申请的宽带接收电路采用芯片元器件及sip、mcm微组装装配工艺，使接收电路在减轻重量、减小体积等方面均有极大幅度的提高；本申请的宽带接收电路体积可以达到现有技术同等指标普通电路的3％、重量为现有设计的5％；本申请的宽带接收电路具有接收频段宽、灵敏度高、动态大、体积小、重量轻等优点，其在工作频带内稳定性能好，工作温度范围宽的特点，具有广泛的应用前景。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。