CN106374943A - Ka波段发射机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种Ka波段发射机。Ka波段发射机包括中频处理模块、第一倍频模块、低噪声放大器、第二倍频模块，其中，第一倍频模块对调制解调器输出的中频信号进行N倍频处理并输出N倍频信号；再由第二倍频模块对N倍频信号进行M倍频处理。其中，L波段的中频信号经N、M的乘积倍数放大后为预设Ka波段的射频信号，且倍频倍数N大于倍频倍数M。也即，从调制解调器输出的中频信号通过第一倍频模块的N倍频和第二倍频模块的M倍频处理后，即可将中频信号上变频为预设Ka波段的射频信号，省略了本地振荡器和混频器，大大降低了发射极的硬件复杂度和成本，而且输出的Ka波段的射频信号稳定性较高、调试操作简单。

Description

Ka波段发射机
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及Ka波段发射机。
背景技术
近年来，甚小口径卫星终端站(Very Small Aperture Terminal，VSAT)也称为卫星小数据站(小站)或个人地球站，卫星通信技术发展迅速，由于其具有灵活性强、可靠性高、使用方便及小站可直接装在用户端等特点，利用VSAT用户数据终端可直接和计算机联网，完成数据传递、文件交换、图像传输等通信任务，从而摆脱了远距离通信地面中继站的问题。使用VSAT作为专用远距离通信***是一种很好的选择。VSAT卫星通信***由主站、通信卫星转发器及小站组成，小站包括用于卫星通信的Ka波段发射机，其主要功能是将调制解调器发射的L波段中频信号上变频为Ka波段的射频信号。
传统的Ka波段发射机采用混频的方式将中频信号上变频为Ka波段的射频信号，必须使用一个本地振荡器，硬件成本和调试成本较高，而且由于振荡器受温度或者电压影响会发生漂移，频率稳定性不佳。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种无需本地振荡器也可将调制解调器发射的L波段中频信号上变频为Ka波段的射频信号且成本低、信号稳定的Ka波段发射机。
一种Ka波段发射机，包括：
中频处理模块，用于接收调制解调器发射的L波段的中频信号，并对所述中频信号进行滤波放大处理；
第一倍频模块，与所述中频处理模块连接，用于对所述中频信号进行N倍频处理并输出N倍频信号；
低噪声放大器，与所述第一倍频模块连接，用于对所述N倍频信号进行放大；
第二倍频模块，与所述低噪声放大器连接，用于对所述N倍频信号进行M倍频处理，并输出预设Ka波段的射频信号，其中，所述L波段的中频信号经所述N、M的乘积倍数放大后为所述预设Ka波段的射频信号，且倍频倍数N大于倍频倍数M。
上述Ka波段的发射机，从调制解调器输出的中频信号通过第一倍频模块的N倍频和第二倍频模块的M倍频处理后，即可将中频信号上变频为预设Ka波段的射频信号，省略了本地振荡器和混频器，大大降低了发射极的硬件复杂度和成本，而且输出的Ka波段的射频信号稳定性较高、调试操作简单。
在其中一个实施例中，所述第一倍频模块包括第一倍频器和第一带通滤波器，所述中频处理模块、第一倍频器、第一带通滤波器、低噪声放大器依次电连接；其中，所述第一倍频器输出高次谐波，所述第一带通滤波器对所述高次谐波进行滤波处理，输出N倍频信号。
在其中一个实施例中，所述第二倍频模块包括第二倍频器和第二带通滤波器，所述低噪声放大器、第二倍频器、第二带通滤波器依次电连接；其中，所述第二倍频器对所述N倍频信号进行M倍频处理输出N乘以M倍频信号，所述第二带通滤波器对所述N乘以M倍频信号进行滤波并输出预设Ka波段的射频信号。
在其中一个实施例中，所述第一倍频器为五倍频器，所述第二倍频器为二倍频器。
在其中一个实施例中，所述第一倍频器为四倍频器，所述第二倍频器为三倍频器。
在其中一个实施例中，第一倍频器、第二倍频器分别为晶体管倍频器、变容二极管倍频器和阶跃恢复二极管倍频器中的一种。
在其中一个实施例中，所述第一倍频器为晶体管倍频器，所述第一倍频器包括第一直流电源、第二直流电源、晶体管、第一电容、第二电容；所述晶体管的基极分别与所述第一电容、第一直流电源的正极连接，所述晶体管的集电极分别与所述第二电容、第二直流电源的正极连接；所述晶体管的发射极分别与所述第一直流电源的负极、第二直流电源的负极连接且接地。
在其中一个实施例中，所述中频处理模块包括第三带通滤波器、中频放大器，所述第三带通滤波器对所述中频信号进行滤波处理，所述中频放大器用于对所述中频信号进行放大处理。
在其中一个实施例中，还包括第四带通滤波器，所述第四带通滤波器设置在所述低噪声放大器与第二倍频模块之间。
在其中一个实施例中，还包括功率放大器，所述功率放大器与所述第二倍频模块的输出端连接，用于所述对所述预设Ka波段的射频信号进行功率放大。
附图说明
图1为一实施例中Ka波段发射机的结构框架图；
图2为一实施例中第一倍频器的电路图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示的为Ka波段发射机的结构框架图，Ka波段发射机包括中频处理模块110、第一倍频模块120、低噪声放大器130、第二倍频模块140。中频处理模块110接收调制解调器发射的L波段的中频信号，并对中频信号进行滤波放大处理后输出至第一倍频模块120，由第一倍频模块120对中频信号进行N倍频处理并输出N倍频信号。同时，低噪声放大器130对N倍频信号进行放大后输出至第二倍频模块140。第二倍频模块140接着对N倍频信号进行M倍频处理。其中，L波段的中频信号经N、M的乘积倍数放大后为预设Ka波段的射频信号，且倍频倍数N大于倍频倍数M。也即，通过第一倍频模块120的N倍频和第二倍频模块140的M倍频处理后，即可将调制解调器发射的L波段的中频信号上变频为预设Ka波段的射频信号，省略了本地振荡器和混频器，大大降低了发射极的硬件复杂度和成本，而且输出的Ka波段的射频信号稳定性较高、调试操作简单。
中频处理模块110包括第三带通滤波器111、中频放大器113，第三带通滤波器111对中频信号进行滤波处理。在一实施例中，调制解调器发射的L波段的中频信号的频率范围为1GHz～3GHz，通过第三带通滤波器111的处理后，输出2.95GHz～3GHz的中频信号，经中频放大器113放大后输出至第一倍频模块120。
第一倍频模块120包括第一倍频器121和第一带通滤波器123，中频处理模块110、第一倍频器121、第一带通滤波器123、低噪声放大器130依次电连接；其中，第一倍频器121输出高次谐波，第一带通滤波器123对高次谐波进行滤波处理，输出N倍频信号。
第二倍频模块140包括第二倍频器141和第二带通滤波器143，低噪声放大器130、第二倍频器141、第二带通滤波器143、依次电连接；其中，第二倍频器141对N倍频信号进行M倍频处理输出N*M倍频信号，第二带通滤波器143对N*M倍频信号进行滤波并输出预设Ka波段的射频信号。
在一实施例中，其输出的中频信号的频率范围为2.95GHz～3GHz，预设的Ka波段的射频信号的频率范围为29.5GHz～30GHz，也即，中频信号上变频为射频信号的倍频倍数是10。当第一倍频器121为五倍频器，第二倍频器141为二倍频器时，即可满足上变频为射频信号的需求。
第一倍频器121可以为晶体管倍频器、变容二极管倍频器和阶跃恢复二极管倍频器中的一种。第二倍频器141也可以为晶体管倍频器、变容二极管倍频器和阶跃恢复二极管倍频器中的一种。
在本实施例中，第一倍频器121为晶体管倍频器。经放大处理的中频信号(2.95GHz～3GHz)经过五倍频的晶体管倍频器，其晶体管倍频器产生高次谐波信号。其中，五倍频器电路如图2所示，五倍频器包括第一直流电源DC1、第二直流电源DC2、晶体管Q1、第一电容C1、第二电容C2；晶体管Q1的基极分别与第一电容C1、第一直流电源DC1的正极连接，晶体管Q1的集电极分别与第二电容C2、第二直流电源DC2的正极连接；晶体管Q1的发射极分别与第一直流电源DC1的负极、第二直流电源DC2的负极连接且接地。选取适当的第一直流电源DC1和第二直流电源DC2的电压，使晶体管Q1在非线性区工作，输入信号的中频信号f0经过晶体管Q1非线性放大后会输出产生高次谐波信号2f0、3f0、…、nf0，最后经过带宽范围为14.75～15GHz的第一带通滤波器123滤波滤除其他多次谐波，选择出其五倍频信号5f0。
经第一倍频器121输出的五倍频信号的能量低，通过低噪声放大器130对五倍频信号进行放大后，再输入至第二倍频模块140。其中，第二倍频模块140中包括二倍频器和第二带通滤波器143，对五倍频信号进行二倍频器倍频、滤波后，即可获得10倍频信号，即频率范围为29.5GHz～30GHz的信号，也即输出预设Ka波段的射频信号。
由于Ka波段的频率范围为26.5～40GHz；其频带很宽，若对调制解调器输出的中频信号上变频为Ka波段的射频信号，其上变频过程中，可通过合理的配置第一倍频器121和第二倍频器141的倍频倍数，使其上变频后的频率符合Ka波段的频率范围。在一实施例中，第一倍频器121为四倍频器，第二倍频器141为三倍频器。L波段的中频信号经四倍频器、三倍频器的倍频处理后，可输出35.4GHz～36GHz的Ka波段的射频信号。在其他实施例中，还可以根据实际的调制解调器输出的L波段的中频信号以及目标所需输出的Ka波段的射频信号的频率范围，计算从中频信号上变频为射频信号的总的倍频倍数L，进而合理的设置第一倍频模块120N和第二倍频模块140M的倍频倍数，使其两者的倍频倍数的乘积(N*M)为总的倍频倍数即可。
在一实施例中，Ka波段发射机还包括第四带通滤波器150，第四带通滤波器150设置在低噪声放大器130与第二倍频模块140之间。经低噪声放大器130放大后的五倍频信号再一次通过第四带通滤波器150滤波，其带宽范围为14.75～15GHz，进而获得比较纯净的5倍频信号。
在一实施例中，Ka波段发射机还包括功率放大器160，功率放大器160与第二倍频模块140的输出端连接，对频率范围为29.5GHz～30GHz的Ka波段的射频信号功率放大后输出。
通过上述Ka波段的发射机，从调制解调器输出的中频信号通过第一倍频模块120的N倍频和第二倍频模块140的M倍频处理后，即可将中频信号上变频为预设Ka波段的射频信号，省略了本地振荡器和混频器，大大降低了发射极的硬件复杂度和成本，而且输出的Ka波段的射频信号稳定性较高、调试操作简单。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种Ka波段发射机，其特征在于，包括：
中频处理模块，用于接收调制解调器发射的L波段的中频信号，并对所述中频信号进行滤波放大处理；
第一倍频模块，与所述中频处理模块连接，用于对所述中频信号进行N倍频处理并输出N倍频信号；
低噪声放大器，与所述第一倍频模块连接，用于对所述N倍频信号进行放大；
第二倍频模块，与所述低噪声放大器连接，用于对所述N倍频信号进行M倍频处理，并输出预设Ka波段的射频信号，其中，所述L波段的中频信号经所述N、M的乘积倍数放大后为所述预设Ka波段的射频信号，且倍频倍数N大于倍频倍数M。
2.根据权利要求1所述的Ka波段发射机，其特征在于，所述第一倍频模块包括第一倍频器和第一带通滤波器，所述中频处理模块、第一倍频器、第一带通滤波器、低噪声放大器依次电连接；其中，所述第一倍频器输出高次谐波，所述第一带通滤波器对所述高次谐波进行滤波处理，输出N倍频信号。
3.根据权利要求2所述的Ka波段发射机，其特征在于，所述第二倍频模块包括第二倍频器和第二带通滤波器，所述低噪声放大器、第二倍频器、第二带通滤波器依次电连接；其中，所述第二倍频器对所述N倍频信号进行M倍频处理输出N乘以M倍频信号，所述第二带通滤波器对所述N乘以M倍频信号进行滤波并输出预设Ka波段的射频信号。
4.根据权利要求3所述的Ka波段发射机，其特征在于，所述第一倍频器为五倍频器，所述第二倍频器为二倍频器。
5.根据权利要求3所述的Ka波段发射机，其特征在于，所述第一倍频器为四倍频器，所述第二倍频器为三倍频器。
6.根据权利要求3或4或5所述的Ka波段发射机，其特征在于，第一倍频器、第二倍频器分别为晶体管倍频器、变容二极管倍频器和阶跃恢复二极管倍频器中的一种。
7.根据权利要求6所述的Ka波段发射机，其特征在于，所述第一倍频器为晶体管倍频器，所述第一倍频器包括第一直流电源、第二直流电源、晶体管、第一电容、第二电容；所述晶体管的基极分别与所述第一电容、第一直流电源的正极连接，所述晶体管的集电极分别与所述第二电容、第二直流电源的正极连接；所述晶体管的发射极分别与所述第一直流电源的负极、第二直流电源的负极连接且接地。
8.根据权利要求1所述的Ka波段发射机，其特征在于，所述中频处理模块包括第三带通滤波器、中频放大器；所述第三带通滤波器对所述中频信号进行滤波处理，所述中频放大器用于对所述中频信号进行放大处理。
9.根据权利要求1所述的Ka波段发射机，其特征在于，还包括第四带通滤波器，所述第四带通滤波器设置在所述低噪声放大器与第二倍频模块之间。
10.根据权利要求1所述的Ka波段发射机，其特征在于，还包括功率放大器，所述功率放大器与所述第二倍频模块的输出端连接，用于所述对所述预设Ka波段的射频信号进行功率放大。
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