CN107947806A - 一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路及处理方法 - Google Patents

一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路，输入的10MHz～145GHz射频信号分为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路，其中50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz四路信号经低噪声放大后进行镜频抑制滤波，然后与本振信号混频，产生的四路中频信号与4GHz～50GHz射频信号经开关选通输出，10MHz～4GHz信号直接输出。本发明工作频带宽，大大提高了测试效率，具有结构简单、加工难度低的特点。

Description

一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路及处理方法
技术领域
本发明涉及微波领域，特别涉及一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路，还涉及一种145GHz噪声系数分析仪射频前端处理方法。
背景技术
随着毫米波雷达、制导、通信等***的发展，灵敏度、动态范围等技术指标是衡量一个毫米波***性能优良的关键技术指标；其中，***噪声与这些指标息息相关，噪声从另一个角度反映了***的性能，对噪声系数的精确测量就有着重要的意义。对工作频率覆盖毫米频段的高性能宽带毫米波噪声系数分析仪提出了迫切的需求，主要用于各种微波毫米波通信设备和元器件研发生产过程中进行测试、评估。要求一台噪声系数分析仪能够覆盖的频率范围足够宽，在满足各种通信装备测试需求的情况下尽量减少测噪声测量仪器的数量，降低测试成本，缩短测试时间且方便维护。
目前，由于技术条件的限制，无法实现50GHz以上频率的宽带预选滤波器，因此50GHz以上频率信号噪声系数测试需要先将信号频率下变频至易于处理的微波频段，并保留其幅度和频率特性。50GHz以上频率毫米波信号噪声系数特性测试现有解决方案是采用同轴噪声系数分析仪主机加毫米波扩频模块实现。
毫米波扩频模块中的主要部件是毫米波基波混频器，其主要功能是采用混频方式实现50GHz以上信号的下变频。被测射频信号通过标准矩形波导输入毫米波扩频模块，与主机提供的本振信号进行混频，混频产生的中频信号输入噪声系数分析仪主机进行处理。
毫米波扩频模块输入端为标准矩形波导，由于波导具有低频截止特性，毫米波扩频模块工作频率只能覆盖一个波导频段，不能实现从低频至波导频段的完全频率覆盖。要实现低频至波导频段的频率扫描，只能采用带毫米波扩频模块和不带毫米波扩频模块两种方式进行多次连接测试实现，测试效率较低。且因为波导与同轴端口之间需要转接，使得测试较为复杂，同时引入了测量结果的不确定性。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明提出了一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路及处理方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路，输入的10MHz～145GHz射频信号经过耦合多工器、波导单刀双掷开关、同轴单刀三掷开关实现分离传输，将10MHz～145GHz超宽带信号分为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路，其中50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz四路信号经低噪声放大后进行镜频抑制滤波，然后与本振信号混频，产生的四路中频信号与4GHz～50GHz射频信号经开关选通输出，10MHz～4GHz信号直接输出。
可选地，采用耦合多工器、波导单刀双掷开关、同轴单刀三掷开关组合，实现10MHz～145GHz超宽带信号分离为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路分别进行处理，具体为：
10MHz～145GHz射频信号经耦合多工器分离为10MHz～72GHz、72GHz～110GHz、110GHz～145GHz三路；
10MHz～72GHz经同轴单刀三掷开关选通为10MHz～4GHz、4GH～50GHz、50GHz～72GHz三路，其中10MHz～4GHz信号直接输出至后端进行处理；50GHz～72GHz信号输入第一滤波混频电路与第一本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
72GHz～110GHz信号经波导单刀双掷开关选通为72GHz～86GHz、86GHz～110GHz两路；72GHz～86GHz信号输入第二滤波混频电路与第二本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；86GHz～110GHz信号输入第三滤波混频电路与第三本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
110GHz～145GHz信号输入第四滤波混频电路与第四本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
4GHz～50GHz信号与四个滤波混频电路产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出。
可选地，采用同轴一体化设计，10MHz～145GHz信号在单台仪器内进行处理。
可选地，使用同轴接头作为射频信号输入接口。
本发明还提出了一种145GHz噪声系数分析仪射频前端处理方法，将输入的10MHz～145GHz射频信号分为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路，其中50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz四路信号经低噪声放大后进行镜频抑制滤波，然后与本振信号混频，产生的四路中频信号与4GHz～50GHz射频信号经开关选通输出，10MHz～4GHz信号直接输出。
可选地，采用耦合多工器、波导单刀双掷开关、同轴单刀三掷开关组合，实现10MHz～145GHz超宽带信号分离为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路分别进行处理，具体为：
10MHz～145GHz射频信号经耦合多工器分离为10MHz～72GHz、72GHz～110GHz、110GHz～145GHz三路；
10MHz～72GHz经同轴单刀三掷开关选通为10MHz～4GHz、4GH～50GHz、50GHz～72GHz三路，其中10MHz～4GHz信号直接输出至后端进行处理；50GHz～72GHz信号输入第一滤波混频电路与第一本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
72GHz～110GHz信号经波导单刀双掷开关选通为72GHz～86GHz、86GHz～110GHz两路；72GHz～86GHz信号输入第二滤波混频电路与第二本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；86GHz～110GHz信号输入第三滤波混频电路与第三本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
110GHz～145GHz信号输入第四滤波混频电路与第四本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
4GHz～50GHz信号与四个滤波混频电路产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出。
可选地，采用同轴一体化设计，10MHz～145GHz信号在单台仪器内进行处理。
可选地，使用同轴接头作为射频信号输入接口。
本发明的有益效果是：
(1)、工作频带宽，可实现10MHz～145GHz的超宽带频率覆盖；
(2)、可实现10MHz～145GHz超宽频带微波毫米波部件噪声系数高效测量：因采用同轴一体化设计方案，10MHz～145GHz信号在单一模块内进行处理，无需分为同轴测量和波导测量两步，减少互联操作次数，大大提高了测试效率；
(3)、结构简单、加工难度低：采用耦合多工器、同轴单刀三掷开关、波导单刀双掷开关组合实现10MHz～145GHz超宽带信号频率分段选通，具有结构简单、加工难度低的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。
目前由于技术条件的限制，无法实现50GHz以上频率的宽带预选滤波器，需要将高于50GHz的被测信号下变频至50GHz以下进行噪声系数的测量。50GHz以上频率信号噪声系数测试一般采用同轴噪声系数分析仪与波导接口的毫米波噪声系数测试扩频模块组成毫米波噪声系数测试***实现，这种方式只能实现频率范围覆盖一个波导频段的噪声系数测试，如需测试信号微波频段至毫米波频段的噪声系数特性，需要多次连接实现同轴测量模式与波导测量模式分别测量，工作效率较为低下。
本发明提出了一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路及处理方法，实现10MHz～145GHz信号分段选通和下变频功能，实现10MHz～50GHz低损耗传输、50GHz～145GHz频率信号低噪声系数下变频，成为超宽带噪声系数分析仪高可靠性、低损耗的射频前端解决方案。
本发明所实现的145GHz噪声系数分析仪射频前端电路如图1所示，输入的10MHz～145GHz射频信号经过由耦合多工器1、波导单刀双掷开关3、同轴单刀三掷开关2实现分离传输，将10MHz～145GHz超宽带信号分为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路，其中50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz四路信号经低噪声放大后进行镜频抑制滤波，然后与点频的本振信号混频，产生的四路中频信号与4GHz～50GHz射频信号经开关选通输出，10MHz～4GHz信号直接输出。本发明的145GHz噪声系数分析仪射频前端电路能够实现10MHz～145GHz信号分段选通和下变频功能，有效降低10MHz～50GHz信号传输损耗，并实现50GHz～145GHz频率信号分段低噪声系数下变频，将同轴噪声系数分析仪的频率上限扩展至145GHz，实现10MHz～145GHz信号噪声系数特性一次扫频测试。
由于同轴接头可在直流至毫米波的超宽频带内具有低损耗传输信号的特性，本发明使用同轴接头作为射频信号输入接口，从而使得本发明提出的开关变频组件可工作在10MHz～145GHz的超宽频率范围，避免采用矩形波导作为输入接口导致的低频信号被截止而无法实现低频频率覆盖的弊端。
下面结合说明书附图对本发明的145GHz噪声系数分析仪射频前端电路及其工作原理进行详细说明。
本发明的145GHz噪声系数分析仪射频前端电路采用耦合多工器1、波导单刀双掷开关3、同轴单刀三掷开关2组合，实现10MHz～145GHz超宽带信号分离为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路分别进行处理，具体为：
10MHz～145GHz射频信号经耦合多工器1分离为10MHz～72GHz、72GHz～110GHz、110GHz～145GHz三路；
10MHz～72GHz经同轴单刀三掷开关2选通为10MHz～4GHz、4GH～50GHz、50GHz～72GHz三路，其中10MHz～4GHz信号直接输出至后端进行处理；
50GHz～72GHz信号输入第一滤波混频电路4与点频的第一本振信号11混频，产生的中频信号经单刀五掷开关8选通输出；
72GHz～110GHz信号经波导单刀双掷开关3选通为72GHz～86GHz、86GHz～110GHz两路；72GHz～86GHz信号输入第二滤波混频电路5与点频的第二本振信号12混频，产生的中频信号经单刀五掷开关8选通输出；86GHz～110GHz信号输入第三滤波混频电路6与点频的第三本振信号13混频，产生的中频信号经单刀五掷开关8选通输出；
110GHz～145GHz信号输入第四滤波混频电路7与点频的本振信号14混频，产生的中频信号经单刀五掷开关8选通输出；
4GHz～50GHz信号与四个滤波混频电路产生的中频信号经单刀五掷开关8选通输出。
优选地，本发明提出的145GHz噪声系数分析仪射频前端电路采用同轴一体化设计方案，10MHz～145GHz信号在单一模块内进行处理，无需分为同轴测量和波导测量两步，减少互联操作次数，大大提高了测试效率；可实现10MHz～145GHz超宽频带微波毫米波部件噪声系数高效测量；
采用耦合多工器、同轴单刀三掷开关、波导单刀双掷开关组合实现10MHz～145GHz超宽带信号频率分段选通，具有结构简单、加工难度低的特点。
本发明还提出了一种145GHz噪声系数分析仪射频前端处理方法，其工作原理与上述前端电路相同，这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路，其特征在于，输入的10MHz～145GHz射频信号经过耦合多工器、波导单刀双掷开关、同轴单刀三掷开关实现分离传输，将10MHz～145GHz超宽带信号分为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路，其中50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz四路信号经低噪声放大后进行镜频抑制滤波，然后与本振信号混频，产生的四路中频信号与4GHz～50GHz射频信号经开关选通输出，10MHz～4GHz信号直接输出。
2.如权利要求1所述的一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路，其特征在于，采用耦合多工器、波导单刀双掷开关、同轴单刀三掷开关组合，实现10MHz～145GHz超宽带信号分离为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路分别进行处理，具体为：
10MHz～145GHz射频信号经耦合多工器分离为10MHz～72GHz、72GHz～110GHz、110GHz～145GHz三路；
10MHz～72GHz经同轴单刀三掷开关选通为10MHz～4GHz、4GH～50GHz、50GHz～72GHz三路，其中10MHz～4GHz信号直接输出至后端进行处理；50GHz～72GHz信号输入第一滤波混频电路与第一本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
72GHz～110GHz信号经波导单刀双掷开关选通为72GHz～86GHz、86GHz～110GHz两路；72GHz～86GHz信号输入第二滤波混频电路与第二本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；86GHz～110GHz信号输入第三滤波混频电路与第三本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
110GHz～145GHz信号输入第四滤波混频电路与第四本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
4GHz～50GHz信号与四个滤波混频电路产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出。
3.如权利要求1所述的一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路，其特征在于，采用同轴一体化设计，10MHz～145GHz信号在单台仪器内进行处理。
4.如权利要求1所述的一种145GHz噪声系数分析仪射频前端电路，其特征在于，使用同轴接头作为射频信号输入接口。
5.一种145GHz噪声系数分析仪射频前端处理方法，其特征在于，将输入的10MHz～145GHz射频信号分为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路，其中50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz四路信号经低噪声放大后进行镜频抑制滤波，然后与本振信号混频，产生的四路中频信号与4GHz～50GHz射频信号经开关选通输出，10MHz～4GHz信号直接输出。
6.如权利要求5所述的一种145GHz噪声系数分析仪射频前端处理方法，其特征在于，采用耦合多工器、波导单刀双掷开关、同轴单刀三掷开关组合，实现10MHz～145GHz超宽带信号分离为10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz、110GHz～145GHz六路分别进行处理，具体为：
10MHz～145GHz射频信号经耦合多工器分离为10MHz～72GHz、72GHz～110GHz、110GHz～145GHz三路；
10MHz～72GHz经同轴单刀三掷开关选通为10MHz～4GHz、4GH～50GHz、50GHz～72GHz三路，其中10MHz～4GHz信号直接输出至后端进行处理；50GHz～72GHz信号输入第一滤波混频电路与第一本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
72GHz～110GHz信号经波导单刀双掷开关选通为72GHz～86GHz、86GHz～110GHz两路；72GHz～86GHz信号输入第二滤波混频电路与第二本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；86GHz～110GHz信号输入第三滤波混频电路与第三本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
110GHz～145GHz信号输入第四滤波混频电路与第四本振信号混频，产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出；
4GHz～50GHz信号与四个滤波混频电路产生的中频信号经单刀五掷开关选通输出。
7.如权利要求5所述的一种145GHz噪声系数分析仪射频前端处理方法，其特征在于，采用同轴一体化设计，10MHz～145GHz信号在单台仪器内进行处理。
8.如权利要求5所述的一种145GHz噪声系数分析仪射频前端处理方法，其特征在于，使用同轴接头作为射频信号输入接口。
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