CN114785358A - 一种小型化l至c波段多通道自适应频率变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子通信技术领域,公开了一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,包括接收前端组件、光纤延迟模块、测频组件、频综组件、上变频组件、下变频组件和控制单元;接收前端组件输出射频信号经光纤延迟模块接入上变频组件,接收前端组件耦合输出射频信号接入测频模块进行频率测量,同时测频模块提供测频结果,并输出触发脉冲;上变频组件的输入端接入中频信号A,上变频组件的输出端输出L至C波段射频信号A;下变频组件的输入端接入L至C波段射频信号B,下变频组件的输出端输出中频信号B;实现L至C波段信号的变频传输。本发明用于实现不同频率信号之间的变频传输。
Description
技术领域
本发明涉及电子通信技术领域,具体地说,是一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,用于实现不同频率信号之间的变频传输。
背景技术
根据IEEE 521-2002标准,L波段是指频率在1-2 GHz的无线电波波段,属于毫米波,可被用于DAB、卫星导航***等;S波段是指频率范围在2—4GHz的电磁波频段,通常应用于中继、卫星通信、雷达等,现在广泛使用的蓝牙,ZIGBEE,无线路由,无线鼠标等也使用这个范围的;C波段是频率从4.0- 8.0GHz的一段频带,作为通信卫星下行传输信号的频段,在***广播和各类小型卫星地面站应用中,该频段首先被采用且一直被广泛使用。
车载***一般指车载导航***,车载导航***主要由主机、显示屏、操作键盘和天线组成,它实现了野外踏勘、出游旅行的数字化智能导航,具有准确的地图、地理信息,清晰的行进路线。但是由于目前车载***接收的信号频率不一,且现有的频率转换器通道较少、频率范围窄,并且持续能力差,导致车载***中不同频率信号之间的传输效率较低。
因此,为了解决现有的频率转换器通道较少、频率范围窄,并且持续能力差的问题,本发明提供了一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,用于实现不同频率信号之间的变频传输。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,用于实现不同频率信号之间的变频传输。
本发明通过下述技术方案实现:一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,包括接收前端组件、光纤延迟模块、测频组件、频综组件、上变频组件、下变频组件和控制单元;
接收前端组件分别和光纤延迟模块、测频组件连接,频综组件分别与上变频组件和下变频组件相连接,控制单元分别与频综组件、测频组件、上变频组件和下变频组件相连接;
接收前端组件输出射频信号经光纤延迟模块接入上变频组件,接收前端组件耦合输出射频信号接入测频模块进行频率测量,同时测频模块提供测频结果,并输出触发脉冲;
上变频组件的输入端输入中频信号A,上变频组件的输出端输出L至C波段射频信号A;下变频组件的输入端接入L至C波段射频信号B,下变频组件的输出端输出中频信号B;实现L至C波段信号的变频传输。
为了更好地实现本发明,进一步地,接收前端组件包括多个放大器、多个衰减器和耦合放大模块。
为了更好地实现本发明,进一步地,包括多个放大器、多个衰减器、多个滤波器、检波器、ADC芯片和FPGA板;
测频结果包括测频信息、接收信号功率信息、脉宽和重频。
为了更好地实现本发明,进一步地,光纤延迟模块包括光发射模块、光纤延迟线和光接收模块。
为了更好地实现本发明,进一步地,上变频组件前端包括多个放大器、多个衰减器和8合1合路器;
下变频组件包括多个放大器、多个衰减器、多个滤波器和多个混频器。
为了更好地实现本发明,进一步地,衰减器为数控衰减器。
为了更好地实现本发明,进一步地,频综组件包括跳频源模块和多个点频源模块,跳频源模块采用DDS模块,点频源模块采用CBB模块。
为了更好地实现本发明,进一步地,控制单元包括FPGA板。
为了更好地实现本发明,进一步地,还包括电源单元,电源单元至少包括电源模块、多个DC-DC芯片和多个LDO芯片。
为了更好地实现本发明,进一步地,多通道自适应频率变换器整体结构长度为270mm,宽度为185mm,厚度为73mm,结构采用铝材,并采取减重措施,使得整体整体结构重量小于6kg。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本发明可实现不同频率信号之间的变频传输,且具有通道多、体积小、频率范围宽、持续能力强的效果;
(2)本发明基于自适应频率变换的特点,极大程度上提升了频率信号变换传输的效率。
附图说明
本发明结合下面附图和实施例做进一步说明,本发明所有构思创新应视为所公开内容和本发明保护范围。
图1是本发明提供的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器的原理图;
图2是本发明提供的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器接收前端组件原理图;
图3是本发明提供的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器的测频组件原理图;
图4是本发明提供的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器的光纤延迟模块原理图;
图5是本发明提供的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器的下变换组件原理图;
图6是本发明提供的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器的上变换组件原理图;
图7是本发明提供的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器的频综组件原理图;
图8是本发明提供的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器的控制单元原理图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,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,应当理解,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,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。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,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发明中的具体含义。
实施例1:
本实施例的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,如图1-8所示,包括一种L至C波段小型化多通道自适应频率变换器,包括接收前端、光纤延迟模块、测频组件、频综组件、上变频组件和下变频组件,
接收前端组件输出射频信号经光纤延迟模块接入上变频组件,其耦合输出射频信号接入测频模块,实现频率测量,同时给出测频结果,包括测频信息、接收信号功率信息、脉宽、重频等信息,并输出触发脉冲;接收前端组件至少包括多个放大器、多个衰减器和耦合放大模块;测频组件至少包括多个放大器、多个衰减器、多个滤波器、检波器、ADC芯片和FPGA板;光纤延迟模块至少包括光发射模块、光纤延迟线和光接收模块;频综组件分别与上变频组件和下变频组件相连接,上变频组件的输入端接入中频信号A,输出端输出L至C波段射频信号A,下变频组件输入端接入L至C波段射频信号B,输出端输出中频信号B,还包括控制单元,控制单元分别与频综组件、上变频组件和下变频组件相连接,上变频组件至少包括多个放大器、多个衰减器、多个滤波器和多个混频器,下变频组件至少包括多个放大器、多个衰减器、多个滤波器和多个混频器,频综组件包括跳频源模块和两个点频源模块,跳频源模块采用小型化的DDS模块,点频源模块采用小型化的CBB模块,控制单元包括FPGA板。还包括电源单元,电源单元至少包括电源模块、多个DC-DC芯片和多个LDO芯片。因此,本发明能够实现不同频率信号之间的变频传输,且具有通道多、体积小、频率范围宽、持续能力强、自适应频率变换的特点,极大程度上提升了频率信号变换传输的效率。
实施例2:
本实施例在实施例1的基础上做进一步优化,如图2所示,接收前端接收射频信号,依次经过粗调衰减器、低噪声放大器后进入耦合器进行耦合,经耦合、放大、衰减增益调节后输出射频信号及耦合信号,其耦合输出增益为15dB~20dB,微带耦合器耦合度为18dB±1dB。
本实施例的其他部分与实施例1相同,故不再赘述。
实施例3:
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3所示,测频组件将射频信号放大衰减后经过ADC芯片和FPGA单元处理,再经过查表测频单元和加权平均单元处理后输出频率相关信息,可实现对接收前端组件输出的耦合信号的频率测量,并将测量到的频率信息输出到控制单元,完成对一本振跳频的控制。同时,测频组件还应给出测频结果,包括测频信息、接收信号功率信息、脉宽、重频等信息,并同时输出触发脉冲,适应信号类型包含脉冲、线性调频、连续波、相位编码。
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。
实施例4:
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,如图4所示,光纤延迟模块具有宽频带延时功能,光纤延迟模块需保证延迟后的信号幅度线性、稳定,相位稳定,信号无干扰,包含光发射模块、光纤延迟线和光接收模块,射频信号经过光发射模块转换为光信号,经过光纤延迟线延时3us,光接收机将延迟的光信号转换为射频信号输出。
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。
实施例5:
本实施例在上述实施例1-4任一项基础上做进一步优化,频综组件所输出的一本振、二本振和三本振分别与上变频组件和下变频组件相连接,其中三本振与二本振为点频本振,直接由频综组件产生输出到上下变频组件;一本振为宽带本振,可以产生点频本振、步进频本振(频率步进可调,最小步进1MHz)、宽带线性调频本振(带宽1MHz~1000MHz可调),可实时控制宽带本振的频率变化,上变频和下变频一本振可分别触发。
如图7所示,频综组件包括两个点频源模块和一个跳频源模块,点频源模块采用成熟的小型化CBB模块,直接锁相输出为上下变频组件提供第二和第三本振信号;跳频源模块DDS产生频率步进为0.5MHz的线性跳频信号,与控制单元AD芯片输出的瞬时带宽为500MHz的射频信号进行混频和倍频处理后,为上下变频组件提供第一本振信号。另外,时钟信号由一个100MHz恒温晶振产生,也可通过开关切换为外部时钟,时钟信号经过功分器,分为5路,4路分别作为点频源和跳频源模块的参考信号,1路直接放大功分作为时钟参考信号输出。
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。
实施例6:
本实施例在上述实施例1-5任一项基础上做进一步优化,上变频组件,输入端接入中频信号A,通过三次变频后分段输出L至C波段射频信号,如图6所示,8路中频信号放大衰减后经过8合1合路器输出合路中频信号,8合1合路器的8路输入中频信号A并对中频信号A进行放大和数控衰减后再输出。上变频组件将输入合路中频信号A经过放大、衰减和滤波后,进入第一混频器,与第三本振信号混频输出中频信号A1,经过放大、衰减补偿、滤波后,进入第二混频器,与第二本振信号混频输出中频信号A2,再经过放大、衰减和滤波后,进入第三混频器,与第一线性跳频本振信号混频,通过开关滤波器组输出L至C波段射频信号A和检波信号。由于二次变频前的链路频率相对较低,元器件使用带封装器件。
下变频组件输入端接入L至C波段射频信号B,三次变频后输出中频信号B,如图5所示,下变频组件通过滤波器组输入L至C波段射频信号B,经过放大、衰减和滤波后,进入第一混频器,与第一线性跳频本振信号混频输出中频信号B2,经过放大、衰减补偿和滤波后,进入第二混频器,与第二本振信号混频输出中频信号B1,再经过放大、衰减和滤波后,进入第三混频器,与第三本振信号混频输出中频信号B。
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。
实施例7:
本实施例在上述实施例1-6任一项基础上做进一步优化,下变频组件输入端接入L至C波段射频信号B,三次变频后输出中频信号B,如图5所示,下变频组件通过滤波器组输入L至C波段射频信号B,经过放大、衰减和滤波后,进入第一混频器,与第一线性跳频本振信号混频输出中频信号B2,经过放大、衰减补偿和滤波后,进入第二混频器,与第二本振信号混频输出中频信号B1,再经过放大、衰减和滤波后,进入第三混频器,与第三本振信号混频输出中频信号B。
本实施例的其他部分与上述实施例1-6任一项相同,故不再赘述。
实施例8:
本实施例在上述实施例1-7任一项基础上做进一步优化,本实施例在上述实施例1-6任一项基础上做进一步优化,如图8所示,控制单元控制信号通过SPI接口发送频率、衰减、调制方式到母版,通过母板上的FPGA转发给上变频组件、下变频组件、测频组件、频综组件、实现控制和查询功能。控制单元FPGA主要完成对上下变频组件的逻辑控制和衰减控制。测频组件发出的频率信息经FPGA解析后控制校准源跳频,根据频率信息控制上下变频组件中开关滤波器组的通道选择,实时监控各个组件信息和自适应频率变换。
本实施例的其他部分与上述实施例1-7任一项相同,故不再赘述。
实施例9:
本实施例在上述实施例1-8任一项基础上做进一步优化,电源单元主要由DC-DC单元/芯片和LDO芯片组成,28V输入电压由DC-DC单元/芯片转换以后,再经过LDO芯片二次稳压处理,可减少电源纹波,分别给各单元供电。具体的,DC-DC单元/芯片主要完成28V转+15.3V、+5.6V、-6V电压,LDO芯片主要完成低压差转换主要给放大器、开关和数控衰减器等器件供电,转换成+9.5V、+5V、+3.3V、+2.5V、+1.8V、电压与FPGA的电源管脚连接,在氮化镓功放管供电中加入负压保护电路,保证该类管子的上电时序,射频数控衰减器采用双非门芯片完成控制信号的正负压转换和驱动。
本实施例的其他部分与上述实施例1-8任一项相同,故不再赘述。
实施例10:
本实施例在上述实施例1-9任一项基础上做进一步优化,整体结构长度270mm,宽度185mm,厚度73mm,结构采用轻质铝材,并采取充分的减重措施,整体重量小于6kg。
本实施例的其他部分与上述实施例1-9任一项相同,故不再赘述。
以上,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,包括接收前端组件、光纤延迟模块、测频组件、频综组件、上变频组件、下变频组件和控制单元; 接收前端组件分别和光纤延迟模块、测频组件连接,频综组件分别与上变频组件和下变频组件相连接,控制单元分别与频综组件、测频组件、上变频组件和下变频组件相连接; 接收前端组件输出射频信号经光纤延迟模块接入上变频组件,接收前端组件耦合输出射频信号接入测频模块进行频率测量,同时测频模块提供测频结果,并输出触发脉冲;
上变频组件的输入端输入中频信号A,上变频组件的输出端输出L至C波段射频信号A;下变频组件的输入端接入L至C波段射频信号B,下变频组件的输出端输出中频信号B;实现L至C波段信号的变频传输。
2.根据权利要求1所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,所述接收前端组件包括多个放大器、多个衰减器和耦合放大模块。
3.根据权利要求1所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,所述测频组件包括多个放大器、多个衰减器、多个滤波器、检波器、ADC芯片和FPGA板; 所述测频结果包括测频信息、接收信号功率信息、脉宽和重频。
4.根据权利要求1所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,所述光纤延迟模块包括光发射模块、光纤延迟线和光接收模块。
5.根据权利要求1所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,包括: 所述上变频组件包括多个放大器、多个衰减器、多个滤波器和8合1合路器; 所述下变频组件包括多个放大器、多个衰减器、多个滤波器和多个混频器。
6.根据权利要求2或3或5所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,所述衰减器为数控衰减器。
7.根据权利要求1所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,所述频综组件包括跳频源模块和多个点频源模块,所述跳频源模块采用DDS模块,所述点频源模块采用CBB模块。
8.根据权利要求1所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,所述控制单元包括FPGA板。
9.根据权利要求1所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,还包括电源单元,所述电源单元至少包括电源模块、多个DC-DC芯片和多个LDO芯片。
10.根据权利要求1所述的一种小型化L至C波段多通道自适应频率变换器,其特征在于,所述多通道自适应频率变换器整体结构长度为270mm,宽度为185mm,厚度为73mm,结构采用铝材,并采取减重措施,使得整体结构重量小于6kg。
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