一种用于卫星信号采集的射频接收模块的制作方法

1.本实用新型涉及射频通信技术领域，更具体地说，涉及一种用于卫星信号采集的射频接收模块。


背景技术：

2.卫星通信使用到的频段涵盖l，s，c，ku，ka等，而最常用的频段是c(4～8ghz)和ku(12～18ghz)频段，ka(27-40ghz)频段是后起之秀。目前地球赤道上空有限的地球同步卫星轨位几乎已被各国占满，c和ku频段内的频率资源被大量使用，而ka频段的频率工作范围要大数倍，在现代军事和民用通信上都有广泛的应用前景。人们需要通过卫星信号进行通信就必须对信号进行采集处理，将高频的卫星信号转化为较低的中频信号及基带信号，才能够对信号进行分析及处理。现在传统的卫星信号采集处理模块，其射频通路中的设计使得对卫星信号的采集及处理过程不能很好的进行无用信号的分离，导致处理后的信号信噪比及杂散等指标不太理想。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种用于卫星信号采集的射频接收模块。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于卫星信号采集的射频接收模块，包括：射频信号输入端和中频信号输出端，以及在所述射频信号输入端与所述中频信号输出端之间依次级联连接的前级射频通路、第一变频通路、第二变频通路、第三变频通路和中频通路；
5.所述第一变频通路包括第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三支路、第四支路和第五支路；所述第一单刀三掷开关的公共端连接所述前级射频通路，所述第三支路连接所述第一单刀三掷开关的第一接头和所述第二单刀三掷开关的第一接头，所述第四支路连接所述第一单刀三掷开关的第二接头和所述第二单刀三掷开关的第二接头，所述第五支路连接所述第一单刀三掷开关的第三接头和所述第二单刀三掷开关的第三接头，所述第二单刀三掷开关的公开端连接所述第二变频通路；
6.所述第三支路包括第一滤波器和第一混频器，所述第一滤波器的输入端连接所述第一单刀三掷开关的第一接头，所述第一滤波器的输出端连接所述第一混频器的第一输入端，所述第一混频器的第二输入端用于输入第一本振信号，所述第一混频器的输出端连接所述第二单刀三掷开关的第一接头；
7.所述第五支路包括第二滤波器和第二混频器，所述第二滤波器的输入端连接所述第一单刀三掷开关的第三接头，所述第二滤波器的输出端连接所述第二混频器的第一输入端，所述第二混频器的第二输入端用于输入第二本振信号，所述第二混频器的输出端连接所述第二单刀三掷开关的第三接头。
8.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块，所述前级射频通
路包括增益不同的第一支路和第二支路以及第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关；
9.所述第一单刀双掷开关的公共端连接所述射频信号输入端，所述第一单刀双掷开关的第一接头连接所述第一支路的第一端，所述第一单刀双掷开关的第二接头连接所述第二支路的第一端；
10.所述第二单刀双掷开关的公共端连接所述第一单刀三掷开关的公共端，所述第二单刀双掷开关的第一接头连接所述第一支路的第二端，所述第二单刀双掷开关的第二接头连接所述第二支路的第二端。
11.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块，所述第一支路包括低噪放模块，所述低噪放模块的输入端连接所述第一单刀双掷开关的第一接头，所述低噪放模块的输出端连接所述第二单刀双掷开关的第一接头；所述第二支路为宽带直通链路；
12.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块，所述第二变频通路包括第一射频放大器、第二射频放大器、第一可调数控衰减器、第二可调数控衰减器、第三混频器和第三滤波器；
13.所述第一射频放大器的输入端连接所述第二单刀三掷开关的公共端，所述第一射频放大器的输出端连接所述第一可调数控衰减器的第一端，所述第一可调数控衰减器的第二端连接所述第三混频器的第一输入端，所述第三混频器的第二输入端用于输入第三本振信号，所述第三混频器的输出端连接所述第三滤波器的第一端，所述第三滤波器的第二端连接所述第二可调数控衰减器的第一端，所述第二可调数控衰减器的第二端连接所述第二射频放大器的输入端，所述第二射频放大器的输出端连接所述第三变频通路。
14.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块，所述第三变频通路包括分路器、第六支路和第七支路，所述分路器的输入端连接所述第二变频通路，所述分路器的第一输出端连接所述第六支路，所述分路器的第二输出端连接所述第七支路；其中，所述第六支路和所述第七支路分别用于连接对应的中频通路。
15.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块，所述第六支路包括：第四滤波器、第四混频器、第五滤波器、第一中频放大器、第三单刀双掷开关、第六滤波器、第七滤波器和第四单刀双掷开关；
16.所述第四滤波器的第一端连接所述分路器的第一输出端，所述第四滤波器的第二端连接所述第四混频器的第一输入端，所述第四混频器的第二输入端用于输入第四本振信号，所述第四混频器的输出端连接所述第五滤波器的第一端，所述第五滤波器的第二端连接所述第一中频放大器的输入端，所述第一中频放大器的输出端连接所述第三单刀双掷开关的公共端，所述第三单刀双掷开关的第一接头连接所述第六滤波器的第一端，所述第六滤波器的第二端连接所述第三单刀双掷开关的第一接头，所述第三单刀双掷开关的公共端连接所述中频通路。
17.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块，所述第七支路包括：第八滤波器、第五混频器、第九滤波器、第二中频放大器、第五单刀双掷开关、第十滤波器、第十一滤波器和第六单刀双掷开关；
18.所述第八滤波器的第一端连接所述分路器的第二输出端，所述第八滤波器的第二端连接所述第五混频器的第一输入端，所述第五混频器的第二输入端用于输入第五本振信
号，所述第五混频器的输出端连接所述第九滤波器的第一端，所述第九滤波器的第二端连接所述第二中频放大器的输入端，所述第二中频放大器的输出端连接所述第五单刀双掷开关的公共端，所述第五单刀双掷开关的第一接头连接所述第十滤波器的第一端，所述第十滤波器的第二端连接所述第六单刀双掷开关的第一接头，所述第六单刀双掷开关的公共端连接所述中频通路。
19.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块，所述中频通路包括第一中频衰减器、第三中频放大器、第一切换开关、第二切换开关、滤波器组、第四中频放大器、第二中频衰减器、agc增益调节模块和第五中频放大器；
20.所述第一中频衰减器的第一端连接所述第三变频通路，所述第一中频衰减器的第二端连接所述第三中频放大器的输入端，所述第三中频放大器的输出端连接所述第一切换开关的公共端，所述滤波器组中各滤波器的第一端分别对应连接所述第一切换开关的切换接头，所述滤波器组中各滤波器的第二端分别对应连接所述第二切换开关的切换接头，所述第二切换开关的公共端连接所述第四中频放大器的输入端，所述第四中频放大器的输出端连接第二中频衰减器的第一端，所述第二中频衰减器的第二端连接所述agc增益调节模块的输入端，所述agc增益调节模块的输出端连接所述第五中频放大器的输入端，所述第五中频放大器的输出端连接基带采集卡。
21.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块中，
22.所述第一滤波器的导通频率为20mhz至1000mhz；
23.所述第二滤波器的导通频率为4000mhz至6000mhz。
24.优选地，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块中，所述第一滤波器的型号为qbf-20-1000-30，所述第二滤波器的型号为 qbf-4000-6000-40。
25.实施本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块，具有以下有益效果：能够实现优化了射频接收过程中信噪比、采集精度、带外抑制能力、通道隔离度等多项指标。
附图说明
26.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
27.图1是本实用新型一种用于卫星信号采集的射频接收模块一实施例的局部电路原理图；
28.图2是本实用新型一种用于卫星信号采集的射频接收模块另一实施例的局部电路原理图。
具体实施方式
29.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
30.如图1和图2所示，在本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块第一实施例中，包括：射频信号输入端和中频信号输出端，以及在射频信号输入端与中频信号输出端之间依次级联连接的前级射频通路110、第一变频通路120、第二变频通路130、第三变频通路140和中频通路150；第一变频通路120包括第一单刀三掷开关121、第二单刀三掷开关
122、第三支路 123、第四支路124和第五支路125；第一单刀三掷开关121的公共端连接前级射频通路110，第三支路123连接第一单刀三掷开关121的第一接头和第二单刀三掷开关122的第一接头，第四支路124连接第一单刀三掷开关121的第二接头和第二单刀三掷开关122的第二接头，第五支路125连接第一单刀三掷开关121的第三接头和第二单刀三掷开关122的第三接头，第二单刀三掷开关 122的公开端连接第二变频通路130；第三支路123包括第一滤波器1231和第一混频器1232，第一滤波器1231的输入端连接第一单刀三掷开关121的第一接头，第一滤波器1231的输出端连接第一混频器1232的第一输入端，第一混频器1232的第二输入端用于输入第一本振信号1233，第一混频器1232的输出端连接第二单刀三掷开关122的第一接头；第四支路124包括第二滤波器，第二滤波器的第一端连接第一单刀三掷开关121的第二接头，第二滤波器的第二端连接第二单刀三掷开关122的第二接头；第五支路125包括第二滤波器 1251和第二混频器1252，第二滤波器1251的输入端连接第一单刀三掷开关 121的第三接头，第二滤波器1251的输出端连接第二混频器1252的第一输入端，第二混频器1252的第二输入端用于输入第二本振信号1253，第二混频器 1252的输出端连接第二单刀三掷开关122的第三接头。具体的，通过天线接收卫星信号也可以理解为初级射频信号。该初级射频信号经射频信号输入端输入，依次经过前级设备通路进行初步处理后，经过第一变频通路120的第一级变频得到第一级射频信号，该第一级射频信号经第二变频通路130的变频处理后得到第二级射频信号，该第二级射频信号经过第三变频通路140的处理后最终得到目标频率的信号即中频信号，该中频信号经过中频通路150 的处理后得到最终的中频信号并输出至基带采集卡中进行解调处理。其中，第一变频通路120中，通过第一单刀三掷开关121对输入的初级射频信号进行选择。在用于接收第一频率范围的卫星信号时，则通过第一单刀双掷开关 111将第一变频通路120切换至第三支路123，通过第三支路123设置的第一滤波器1231进行频段信号的滤波。其中，第一频率范围为低于1000mhz的频率信号。滤波后的卫星信号经过第一混频器1232的混频得到目标频率范围即对应第一级射频信号，并通过第二单刀三掷开关122切换该第三支路123的射频信号输入第二变频通路130。其中第一混频器1232输入的第一本振信号 1233的频率范围为2150mhz-2600mhz。用于接收第二频率范围的卫星信号时，则通过第一单刀双掷开关111将第一变频通路120切换至第四支路124，其中第四支路124为直通支路。即输入的初级射频信号不经过变频处理直接经过第二单刀三掷开关122输入至第二变频通路130。其中第二频率范围指在 1000mhz至4000mhz范围的信号。在用于接收第三频率范围的卫星信号时，则通过第一单刀双掷开关111将第一变频通路120切换至第五支路125，通过第五支路125设置的第二滤波器1251对频段信号进行滤波.其中，第三频率范围是指高于4000mhz频率。对滤波后的卫星信号经过第二混频器1252的混频得到目标频率范围即对应第一级射频信号，并通过第二单刀三掷开关122切换该第五支路125的射频信号输入第二变频通路130。其中，第二混频器1252 输入的第二本振信号1253频率为2550hz至2900mhz。其通过对不同的卫星信号进行不同的一级变频或者不进行一级变频，最终得到预设频率范围的信号进行二级变频，以增加该射频接收模块的射频信号范围。
31.可选的，在上面的基础上，本实用新型的一种用于卫星信号采集的射频接收模块中，第一滤波器1231的导通频率为20mhz至1000mhz；第二滤波器 1251的导通频率为4000mhz至6000mhz。在一实施例中，第一滤波器1231 的型号为qbf-20-1000-30，第二滤波
器1251的型号为qbf-4000-6000-40。一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，并且在通带之外所有频率都要被完全衰减掉，转换也要在极小的频率范围完成；通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。由于qbf系列滤波器最高频率可达170ghz；因此第一滤波器选用qbf-20-1000-30，阻带抑制为30db，插损1.3，驻波1.3。第二滤波器选用qbf-4000-6000-40，阻带抑制为40db，插损1.3，驻波1.3。
32.可选的，前级射频通路110包括增益不同的第一支路113和第二支路114 以及第一单刀双掷开关111和第二单刀双掷开关112；第一单刀双掷开关111 的公共端连接射频信号输入端，第一单刀双掷开关111的第一接头连接第一支路113的第一端，第一单刀双掷开关111的第二接头连接第二支路114的第一端；第二单刀双掷开关112的公共端连接第一单刀三掷开关121的公共端，第二单刀双掷开关112的第一接头连接第一支路113的第二端，第二单刀双掷开关112的第二接头连接第二支路114的第二端。第一支路113和第二支路 114的增益不同，其在接收的信号电平高的时候，可以通过切换第一单刀双掷开关111和第二单刀双掷开关112，使得前级射频通路110工作在增益较低的支路。在其接收的信号电平低到一定程度时，可以通过切换第一单刀双掷开关111和第二单刀双掷开关112使得前级射频通路110工作在增益较高的支路。此时通过该高增益的支路实现初级射频信号的放大。
33.可选的，第一支路113包括低噪放模块1131，低噪放模块1131的输入端连接第一单刀双掷开关111的第一接头，低噪放模块1131的输出端连接第二单刀双掷开关112的第一接头；第二支路114为宽带直通链路；具体的，在第一支路113中，通过设置低噪声放大器进行小信号的初级放大。其中低噪声放大器可以采用tsy-172+芯片及其外围电路进行构建。另一支路为宽带直通链路，其不用对输入信号进行放大处理。
34.可选的，第二变频通路130包括第一射频放大器131、第二射频放大器 137、第一可调数控衰减器132、第二可调数控衰减器136、第三混频器133 和第三滤波器；第一射频放大器131的输入端连接第二单刀三掷开关122的公共端，第一射频放大器131的输出端连接第一可调数控衰减器132的第一端，第一可调数控衰减器132的第二端连接第三混频器133的第一输入端，第三混频器133的第二输入端用于输入第三本振信号134，第三混频器133的输出端连接第三滤波器135的第一端，第三滤波器135的第二端连接第二可调数控衰减器136的第一端，第二可调数控衰减器136的第二端连接第二射频放大器 137的输入端，第二射频放大器137的输出端连接第三变频通路140。具体的，通过第二变频通路130对第一变频通路120输出的第一级射频信号进行二次变频，其在第一变频通路120中，通过第一射频放大器131对第一级射频信号进行放大，并通过第一可调数控衰减器132控制调节进入第二混频器1252 的信号大小。第二混频器1252的输出信号经第三滤波器135的滤波后，通过第二可调数控衰减器136控制其输出信号的增益，并通过第二射频放大器137 对该射频信号进行放大，最终得到第二级射频信号并输出至第三变频通路 140。其中，第三本振信号134的频率范围为550mhz～2560mhz。
35.可选的，第三变频通路140包括分路器141、第六支路142和第七支路 143，分路器141的输入端连接第二变频通路130，分路器141的第一输出端连接第六支路142，分路器141的第二输出端连接第七支路143；其中，第六支路142和第七支路143分别用于连接对应的中频通路150。具体的，第三变频通路140中，设置第六支路142和第七支路143分别对第二变频通路130 输出的第二级射频信号进行三次变频得到中频信号。其中第六支路142和第七支
路143分别不同频率的中频信号。在一实施例中，第六支路142用来得到 140mhz的中频信号，第七支路143用来得到70mhz的中频信号。
36.可选的，第六支路142包括：第四滤波器1421、第四混频器1422、第五滤波器1424、第一中频放大器1425、第三单刀双掷开关1426、第六滤波器 1427、第七滤波器1428和第四单刀双掷开关1429；第四滤波器1421的第一端连接分路器141的第一输出端，第四滤波器1421的第二端连接第四混频器 1422的第一输入端，第四混频器1422的第二输入端用于输入第四本振信号 1423，第四混频器1422的输出端连接第五滤波器1424的第一端，第五滤波器 1424的第二端连接第一中频放大器1425的输入端，第一中频放大器1425的输出端连接第三单刀双掷开关1426的公共端，第三单刀双掷开关1426的第一接头连接第六滤波器1427的第一端，第六滤波器1427的第二端连接第三单刀双掷开关1426的第一接头，第三单刀双掷开关1426的公共端连接中频通路 150。具体的，在第六支路142中，通过第四滤波器1421对输入的第二级射频信号进行滤波，并通过第四混频器1422进行第二级射频信号的混频，其中第四本振信号1423的频率为1090mhz至1085mhz。，经过第四混频器1422的混频最终得到140mhz的中频信号，该中频信号经第五滤波器1424滤波调理后经第一中频放大器1425放大。根据该中频信号的带宽的中间频率将通路切换至第六滤波器1427或者第七滤波器1428，实现信号的进一步处理，以提升信噪比、杂散等指标。其中第六滤波器1427或者第七滤波器1428为导通频率不同的滤波器。第四滤波器1421的导通频率为1ghz至2ghz，第五滤波器1424的导通频率范围为130mhz至150mhz，第六滤波器1427放入导通频率范围为 135mhz至140mhz，第七滤波器1428的导通频率范围为140mhz至145mhz。
37.可选的，第七支路143包括：第八滤波器1431、第五混频器1432、第九滤波器1434、第二中频放大器1435、第五单刀双掷开关1436、第十滤波器 1437、第十一滤波器1438和第六单刀双掷开关1439；第八滤波器1431的第一端连接分路器141的第二输出端，第八滤波器1431的第二端连接第五混频器1432的第一输入端，第五混频器1432的第二输入端用于输入第五本振信号 1433，第五混频器1432的输出端连接第九滤波器1434的第一端，第九滤波器 1434的第二端连接第二中频放大器1435的输入端，第二中频放大器1435的输出端连接第五单刀双掷开关1436的公共端，第五单刀双掷开关1436的第一接头连接第十滤波器1437的第一端，第十滤波器1437的第二端连接第六单刀双掷开关1439的第一接头，第六单刀双掷开关1439的公共端连接中频通路 150。具体的，在第七支路143中，通过第八滤波器1431对输入的第二级射频信号进行滤波，并通过第五混频器1432进行第二级射频信号的混频，其中第五本振信号1433的频率为1076mhz至1176mhz，经过第五混频器1432的混频最终得到70mhz的中频信号，该中频信号经第九滤波器1434滤波调理后经第二中频放大器1435放大，并根据该中频信号的带宽的中间频率将通路切换至第十滤波器1437或者第十一滤波器1438，实现信号的进一步处理，以提升信噪比、杂散等指标。其中第十滤波器1437或者第十一滤波器1438为导通频段不同的滤波器。第八滤波器1431的导通频率为1ghz至2ghz，第九滤波器1432 的导通频率范围为60mhz至80mhz，第十滤波器1437的导通频率范围为65mhz 至70mhz，第十一滤波器1438的导通频率范围为70mhz至75mhz。
38.可选的，如图2所示，中频通路150包括第一中频衰减器151、第三中频放大器152、第一切换开关153、第二切换开关154、滤波器组155、第四中频放大器156、第二中频衰减器157、agc增益调节模块158和第五中频放大器 159；第一中频衰减器151的第一端连接第三
变频通路140，第一中频衰减器 151的第二端连接第三中频放大器152的输入端，第三中频放大器152的输出端连接第一切换开关153的公共端，滤波器组155中各滤波器的第一端分别对应连接第一切换开关153的切换接头，滤波器组155中各滤波器的第二端分别对应连接第二切换开关154的切换接头，第二切换开关154的公共端连接第四中频放大器156的输入端，第四中频放大器156的输出端连接第二中频衰减器 157的第一端，第二中频衰减器157的第二端连接agc增益调节模块158的输入端，agc增益调节模块158的输出端连接第五中频放大器159的输入端，第五中频放大器159的输出端连接基带采集卡。具体的，可以通过中频通路150 对得到的70mhz或140mhz的中频信号进行分别调理，其中通过第一中频衰减器151对输入的中频信号进行增益控制并通过第三中频放大器152进行放大同步进行增益控制。其中进行增益控制后的中频信号通过滤波器组155进行调理滤波，其中滤波器组155中包含各种不同导通频率的滤波器，根据信号带宽的中间频率对中频信号进行再一次的分频和滤波。其具体的可以通过三掷或者更过管脚的开关进行滤波器组155中滤波器的切换，主要目的是将频率段分的更小，频率带宽会小一些，便于信号的处理滤波，使得信号处理的指标新能更好。滤波后的中频信号再次经第四中频放大器156和第二中频衰减器157进行增益控制，同时通过agc增益调节模块158进行可调的增益控制，该agc增益调节模块158可以采用put5674模块，其具体还可以采用ad603与单片机等器件进行搭建。
39.可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。