一种Ka频段变频收发组件的制作方法

一种ka频段变频收发组件
技术领域
1.本实用新型涉及电子通信技术领域，具体地说，是一种ka频段变频收发组件。


背景技术：

2.变频收发组件作为无线收发系统至关重要的组成部分，其性能对于整个通信系统有着直接影响。射频前端收发组件主要处理天线端到数字处理模块之间的高频信号部分，根据其功能主要分为接收通道和发射通道，接收通道的主要作用是将天线端接收到的高端信号经过下变频处理为低频信号交给数字处理模块，发射通道的主要作用是将待发射的基带信号经过上变频处理成为高频信号交给天线发射。
3.目前，射频前端收发组件在国防工程中有着广泛应用，主要包括ka，ku以及s频段。国外在该频段的射频集成电路领域已经有着长足的发展，各项装备远远领先我们。所以在ka频段的无线通信系统和雷达系统领域，高性能、高指标、低成本的射频前端收发组件的研究和设计工作有着举足轻重的意义。因此，本技术提供了一种ka频段变频收发组件。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种ka频段变频收发组件，具有高性能、高指标、低成本的效果。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：一种ka频段变频收发组件，包括电源处理电路模块、数字控制电路模块、时钟电路模块、接收下变频通道模块和发射上变频通道模块；
6.所述电源处理电路模块与所述数字控制电路模块、所述时钟电路模块、所述接收下变频通道模块和所述发射上变频通道模块链路连接；
7.所述接收下变频通道模块包括一次接收变频单元和二次接收变频单元，所述一次接收变频单元通过放大器与二次接收变频单元连接；
8.所述发射上变频通道模块包括一次发射变频单元和二次发射变频单元，所述一次发射变频单元通过放大器与二次发射变频单元连接；
9.所述电源处理电路模块用于给所述数字控制电路模块、所述时钟电路模块、所述接收下变频通道模块和所述发射上变频通道模块提供不同的电压；
10.所述时钟电路模块，用于为所述接收下变频通道模块和所述发射上变频通道模块提供本振信号；
11.所述接收下变频通道模块用于接收射频信号，并对射频信号进行低噪声放大处理，再通过所述一次接收变频单元和所述二次接收变频单元将射频信号进行滤波处理和频率变换，最后经过中频放大后输出中频信号，将中频信号发送至所述发射上变频通道模块；
12.所述发射上变频通道模块，用于接收所述接收下变频通道模块发送的中频信号，在发射上变频通道模块的发射通道内通过所述一次发射变频单元和所述二次发射变频单元对所述中频信号进行两次变频滤波和放大，输出射频信号。
13.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述接收下变频通道模块包括所述一次
接收变频单元、二次接收变频单元、镜频滤波器、数控衰减器、放大器d1、放大器d2和放大器d3；
14.所述一次接收变频单元包括第一接收混频器、滤波器if_r1和宽带合成器lo_r1，所述滤波器if_r1和所述宽带合成器lo_r1分别与所述第一接收混频器连接；
15.所述二次接收变频单元包括第二接收混频器、滤波器if_r2和宽带合成器lo_r2，所述滤波器if_r2和所述宽带合成器lo_r2分别与所述第二接收混频器连接；
16.所述放大器d1依次与镜频滤波器、一次接收变频单元、放大器d2、二次接收变频单元、放大器d3和数控衰减器链路连接。
17.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述发射上变频通道模块包括一次发射变频单元、二次发射变频单元、数控衰减器、边带滤波器、宽带合成器lo_r2、放大器d4、放大器d5、放大器d6和放大器d7；
18.所述一次发射变频单元包括第一发射混频器、滤波器if_t1和宽带合成器lo_t1，所述滤波器if_t1和所述宽带合成器lo_t1分别与所述第一发射混频器连接；
19.所述二次发射变频单元包括第二发射混频器、滤波器if_t2和宽带合成器lo_t2，所述滤波器if_t2和所述宽带合成器lo_t2分别与所述第二发射混频器连接；
20.所述数控衰减器依次与放大器d4、一次发射变频单元、放大器d5、二次发射变频单元、放大器d6和放大器d7链路连接。
21.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述放大器d6为驱动放大器。
22.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述时钟电路模块分别连接所述接收下变频通道模块和所述发射上变频通道模块；
23.所述时钟电路模块包括功分器，所述时钟电路模块用于通过功分器将接收的信号分为四路本振信号，并将所述本振信号分别发送至所述宽带合成器lo_r1、所述宽带合成器lo_r2、所述宽带合成器lo_t1和所述宽带合成器lo_t2。
24.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述数字控制电路模块包括型号为hwd32f103e-lqfp64的arm芯片。
25.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
26.（1）本实用新型提供了一种具有高性能、高指标、低成本的ka频段变频收发组件。
附图说明
27.本实用新型结合下面附图和实施例做进一步说明，本实用新型所有构思创新应视为所公开内容和本实用新型保护范围。
28.图1为本实用新型提供的一种ka频段变频收发组件的接收下变频通道模块和发射上变频通道模块之间的结构示意图。
29.图2为本实用新型提供的一种ka频段变频收发组件的电源处理电路模块的结构示意图。
30.图3为本实用新型提供的一种ka频段变频收发组件的接收下变频通道模块的结构示意图。
31.图4为本实用新型提供的一种ka频段变频收发组件的发射上变频通道模块的结构示意图。
32.图5为本实用新型提供的一种ka频段变频收发组件的时钟电路模块的结构示意图。
33.图6为本实用新型提供的一种ka频段变频收发组件的数字控制电路模块的结构示意图。
34.图7为本实用新型提供的一种ka频段变频收发组件的结构示意图。
具体实施方式
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；也可以是直接相连，也可以是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实用新型中的具体含义。
37.实施例1：
38.本实施例的一种ka频段变频收发组件，如图1-图7所示，本实施例提供的ka频段变频收发组件的实现原理为：接收下变频通道模块接收信号后通过放大和镜频滤波后通过两次变频，经过数控衰减器输出所需的中频信号；发射上变频通道模块发射中频信号，并对中频信号进行数控衰减放大和滤波，再通过两次变频输出射频信号。
39.实施例2：
40.本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图3所示，接收下变频通道模块的工作原理为：
41.接收下变频通道模块接收从天线输入的27.5ghz~31.5ghz的射频信号，经过滤波器、限幅器后对其进行低噪声放大、滤波处理并进行频率变换和中频放大，最后输出中心频率为2.6ghz，带宽分别为36mhz以及125mhz的信号。接收下变频通道模块包括放大器、中频滤波器、混频器。具体的，接收下变频通道模块包括一次接收变频单元和二次接收变频单元，一次接收变频单元通过放大器与二次接收变频单元连接，一次接收变频单元包括第一接收混频器、滤波器if_r1和宽带合成器lo_r1。二次接收变频单元包括第二接收混频器、滤波器if_r2和宽带合成器lo_r2。
42.放大器：
43.在本实施例中接收下变频通道模块的放大器选择低噪声放大器。
44.接收变频通道模块的第一级放大器为低噪声放大器，即接收信号第一次使用的第一放大器d1选用的是中科海高的hgc344放大器，噪声系数为1.9db，增益为20db。将信号经过第一放大器d1后经过镜频滤波器再传至一次接收变频单元。
45.接收变频通道模块在一次接收变频单元进行第一次混频：
46.接收变频通道模块采用两次变频的方式使射频信号27.5ghz~31.5ghz最终变频输
出2.6ghz信号，第一次混频接收由时钟电路模块从宽带合成器lo_r1传递的本振信号，第一次混频由21.5ghz~25.5ghz的本振信号与射频信号混频输出6ghz的中频信号。一次接收变频单元中第一接收混频器采用的是hmc292，混频增益为-9db。第一次混频之后根据输出的中频信号选择对应的中频滤波器if_r1进行滤波，中频滤波器能有效的抑制混频杂散以及中频对应的镜像频率，中频滤波放大后进入二次接收变频单元进行第二次混频，第二次混频也采用低本振，第二接收混频器采用hmc787。
47.接收变频通道模块在二次接收变频单元进行第二次混频：
48.第二次混频采用的混频器是hmc787，射频信号与本振信号的隔离度为55db，变频增益为-10db。第二次混频由时钟电路模块从宽带合成器lo_r2传递的本振信号3.4ghz与6ghz的中频信号混频，输出2.6ghz的中频信号，输出的2.6ghz的中频信号经过开关通过两路带宽不同的滤波器，两路滤波器带宽分别为36mhz，125mhz，中频信号最后经过衰减、放大、滤波后输出，其中数控衰减分别在一次混频前和中频输出处，中频输出处的数控衰减为hmc792。
49.此外，在本实施例中，接收变频通道模块选用的器件型号都已在图3中标记。
50.本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
51.实施例3：
52.本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，如图4所示，发射上变频通道模块的工作原理：
53.中频信号通发射上变频通道模块的过发射通道，经过两次变频滤波、放大后，最后输出17.7~21.2ghz的射频信号。发射上变频通道模块包括一次发射变频单元和二次发射变频单元，一次发射变频单元通过第五放大器d5与二次发射变频单元连接。一次发射变频单元包括第一发射混频器、滤波器if_t1和宽带合成器lo_t1；二次发射变频单元包括第二发射混频器、滤波器if_t2和宽带合成器lo_t2。
54.发射上变频通道模块的第四放大器d4选用低噪声放大器，第四放大器d4为tqp3m9008，该放大器增益20db，噪声系数1.3db。当信号从数控衰减器传入后，进入发射上变频通道模块的第四放大器d4，再传输至一次发射变频单元。
55.发射上变频通道模块的第一次混频：
56.第一次混频由中频2.6ghz与4ghz的本振信号混频输出6.6ghz射频信号，第一发射混频器采用的是hmc787，与接收变频通道的第二接收混频器一致，发射上变频通道模块的第一次混频输出的信号为6.6ghz，选择的第五放大器d5为pma3-83ln+，该放大器增益20db，p-1为18db。
57.发射上变频通道模块的第二次混频：
58.发射上变频通道模块的第二次混频由6.6ghz信号与11.1ghz~14.6ghz的本振信号上变频输出17.7ghz~21.2ghz的射频信号，第二次混频采用的第二发射混频器为hmc773，变频增益为-10db。
59.发射上变频通道模块选用的第六放大器d6为驱动放大器：
60.这是为了满足发射通道饱和输出功率≥30dbm指标，需在末级放大器，即第七放大器d7前加入一级驱动放大器，即第六放大器d6，选择的驱动放大器为hmc442，该放大器增益为15db，p-1为21db。
61.发射上变频通道模块选用的末级放大器，即第七放大器d7：
62.末级放大器，即第七放大器d7保证了发射通道的饱和输出功率，选择的是hmc998，该放大器增益12db，p-1功率为30dbm，饱和输出功率psat为33dbm。
63.此外，在本实施例中，发射上变频通道模块选用的器件型号都已在图4中标记。
64.本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
65.实施例4：
66.本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，在本实施例中，如图2所示，电源处理设计中：模块供电为直流12v输入，模块需求不同电压均有12v转换，发射通达末级功放需求15v，饱和输出≥30dbm，功放输出约32dbm，功放效率约为26%，故功耗约为7.5w，故选择大于30w的升压电源模块。其他电源通过ltm4644将12v输出为5.5v和3.3v。
67.本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。
68.实施例5：
69.本实施例在上述实施例1-4任一项基础上做进一步优化，如图5所示，时钟电路模块为频率变换提供所需的本振信号。接收下变频通道模块和发射上变频通道模块均为两次变频，因此需要输出四路本振信号：
70.参考信号进入ad9910 dds输出作为参考，输出信号通过功分器分为四路，其中两路分别供给频综 hmc830做参考，分别输出5.4ghz以及4ghz点频信号作为接收下变频通道模块和发射上变频通道模块中接收与发射通道的中频本振信号。
71.另外两路供给lmx2594做参考，一路是通过lmx2594直接输出11.1ghz~14.6ghz信号作为发射上变频通道模块中发射通道的本振信号。另外一路lmx2594输出信号通过倍频得到接收下变频通道模块中接收通道的本振信号。
72.lmx2594为内置vco的超低相噪频率综合器，输出频率10mhz～15ghz，可工作在整数模式和小数模式，hmc830为内置vco的低相噪频率综合器，输出频率25mhz～3ghz，可工作在整数模式和小数模式。
73.本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。
74.实施例6：
75.本实施例在上述实施例1-5任一项基础上做进一步优化，如图6所示，数字控制电路模块中控制芯片选用华微的arm芯片hwd32f103e-lqfp64；该芯片有51个通用输入/输出io口，最高工作频率为80mhz；支持timers、adc、spis、i2cs、usarts等做中外设触发。
76.本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。
77.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。