CN115173884A - 一种自动增益控制的miso的射频信号开关网络 - Google Patents

一种自动增益控制的miso的射频信号开关网络 Download PDF

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于春永
杨峥峥
赵荣琦
胡异炜
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Abstract

本申请公开了一种自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，包括多路开关网络、自动增益放大模块；多路开关网络与自动增益放大模块相连接。本申请通过多路开关网络实现射频信号的多路输入单路输出，同时通过可变增益放大器实现对射频信号的自动增益控制。本申请具有体积小，隔离度高，插损小，输入通道多，中频信号自动增益调节等特点，特别适用于微波射频领域的信号切换和调理。

Description

一种自动增益控制的MISO的射频信号开关网络
技术领域
本申请涉及微波射频领域，特别涉及一种自动增益控制的MISO的射频信号开关网络。
背景技术
微波开关网络常用于微波领域的自动测试、射频集成、通道切换等多种***，它也是射频信号传输与分配的中枢，通过借助开关***的不同组态，可以实现各通道信号的灵活切换。同时当面向多路射频信号时，各信号幅度存在很大不同，开关切换后仍然不便于后端处理，所以需要对不同幅度的信号进行调理，以适应对接同一个处理后端。
为了解决上述问题，常用的微波开关网络采用了多种方法，例如设计专用集成芯片实现、现成开关芯片构建、MIMO开关矩阵等方法。设计专用集成芯片体积小，专用性强，但其成本过高；现成微波开关模块电缆连接较多、体积大；而MIMO开关矩阵为用于多输入到多输出模式的切换场景，其实现复杂，通道数多。
要另外一方面，要实现射频信号的增益控制，可采用的方法包括射频固定增益放大器、射频可调增益放大器等，其中前一种方式增益固定，适应信号幅度范围窄；而射频可调增益放大器一种是通过外部控制达到增益控制，需要外界信号的参与。
因此现有技术中，微波开关网络无法实现结构简单，适用性强的同步优点。
发明内容
本申请的目的在于提供一种能用于微波射频领域的自动增益控制的MISO 的射频信号开关网络，用于解决现有技术中微波开关网络结构复杂的问题。
本申请提供一种自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，所述自动增益控制的MISO的射频信号开关网络包括多路开关网络以及自动增益放大模块；
多路开关网络与自动增益放大模块相连接。
可选的，所述多路开关网络包括两路SP8T微波开关和一路SPDT开关；
两路SP8T微波开关分别和SPDT开关相连接。
可选的，所述路SP8T微波开关为集成芯片HMC253A；
SPDT开关为集成芯片HMC284A。
可选的，自动增益放大模块包括可变增益放大器、射频检波器、DAC以及耦合器；
DAC的输出与射频检波器的输入相连接，射频检波器的输出于可变增益放大器相连接，耦合器分别与可变增益放大器以及射频检波器相连接。
可选的，可变增益放大器采用ADL5330芯片，射频检波器采用AD8318芯片，DAC采用DAC8820芯片。
可选的，所述自动增益控制的MISO的射频信号开关网络射频输入采用集成LRM射频接口。
可选的，自动增益控制的MISO的射频信号开关网络输出为SMP接口。
本申请为一个体积为160*50*30mm的模块，其射频输入采用集成LRM射频接口，具备尺寸小，集成度高的特点；输出为小型单端SMP接口。本申请不但可以提供事先设定的自动增益控制点，还具备外部输入电压接口，用于调整自动增益控制电压点。
附图说明
图1为本申请实施例提供的框图；
图2为本申请实施例提供的开关网络组成结构图；
图3为本申请实施例提供的自动增益放大模块组成结构图；
图4为本申请实施例提供的可变增益放大器增益电压曲线图；
图5为本申请实施例提供的射频检波器功率电压曲线图；
图6为本申请实施例提供的射频检波器VOUT与VSET关系曲线图；
图7为本申请实施例提供的设置电压与输入功率区间对应曲线图；
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本申请做进一步详细描述。
参照图1至图7，图1是本申请实施例的电原理方框图，实施例按图1连接线路。
本申请的目的是通过下述技术方案实现的：包括多路开关网络以及自动增益放大模块。
多路开关网络与自动增益放大模块相连接。
通过多路开关网络实现射频信号的多路输入单路输出(Multi Input SingleOutput)，同时通过可变增益放大器实现对射频信号的自动增益控制。
多路开关网络包括两路SP8T微波开关和一路SPDT开关组成，两路SP8T 微波开关分别和SPDT开关相连接。其构成框图如图2所示。
其中SP8T开关为集成芯片HMC253A，工作频率范围DC～3GHz，尺寸只有4*4mm，插损1.6dB，通道隔离度可达43dB，开关切换时间小于100ns，集成3:8译码器，控制接口仅需3bit。
SPDT开关为集成芯片HMC284A，工作频率范围DC～3.5GHz，尺寸只有 5*3mm，插损0.6dB，通道隔离度可达45dB，开关切换时间小于20ns；这样组成的开关网络频率范围可达DC～3GHz，通道隔离度可达43dB，开关切换时间小于100ns，插损2.2dB左右。
自动增益放大模块包括可变增益放大器、射频检波器、DAC以及耦合器；
DAC的输出与射频检波器的输入相连接，射频检波器的输出于可变增益放大器相连接，耦合器分别与可变增益放大器以及射频检波器相连接。
可变增益放大器采用ADL5330芯片，射频检波器采用AD8318芯片，DAC 采用DAC8820芯片。
具体的，自动增益放大模块部分采用增益可控放大器，***结合射频检波器以及DAC实现对输入信号的自动增益控制，其自动增益控制范围为 -34dB～+22dB，其构成框图如图3所示。其中可变增益放大器选用型号为 ADL5330芯片，其工作频率范围为10MHz～3GHz，可变增益范围为 -34dB～+22dB(56dB)，其增益电压曲线如图4所示。射频检波器选用AD8318，工作频率范围为1MHz～8GHz，其检波输出为负检波(输入功率与输出电压曲线典型值如图5所示)，可通过其VSET接口利用其内部放大器实现控制功能，如图2所示，AD8318接收后端放大器输出的射频信号，同时其VSET端口被DAC 设定好，AD8318按照VSET设定值，利用其内置放大器，调节输出VOUT为与VSET相关的设定值(如图6所示)，并输出给可变增益放大器的控制端口，达到自动增益控制的功能。DAC选用DAC8820芯片，16bit并行接口，其电压参考选用REF195芯片，输出为+5V，电压分辨率为约0.07mv。
本申请为一个体积为160*50*30mm的模块；其射频输入选用LRM接口，为混合高低频接插件，具有集成度高，尺寸小的特点；输出为单个小型SMP接口。
本申请工作时首先根据外部输入信号幅度范围，通过DAC的控制位(可通过外部拨码开关实现)，设置DAC的输出电压，达到控制AD8318的输出电压的目的，从而实现可变增益放大器的增益，使得输出中频信号保持在固定范围内(如图7所示)；然后根据输入通道，拨动通道拨码开关进行通道切换，模块还含有通道开关指示灯，具备非常直观的通道指示功能。本申请的DAC接口和开关切换接口还可以通过外部***接口和模块来实现，非常便于内嵌入其他***，而无需任何设计更改。
本申请设计实现了一种自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，不但实现了对多输入射频信号的分配，而且对输入不同信号通过自动增益控制，输出统一幅度范围的射频信号。本申请设计实现了一种自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，通过闭环的方法，实现了对多路不同幅度输入射频信号的开关切换和自动增益控制，使得在无需人工切换输入端口的情况下自动切换输出单个通道，同时保证了输出信号始终保持在设定的幅度范围内，更加方便了后续信号的采集处理。
本申请具有通过芯片设计实现了模块体积小的优点(160*50*30mm)，隔离度高(优于43dB)，本申请直接通过芯片在电路上进行连接，没有采用电缆进行模块进行连接，因此具有插损小的优点(优于2.3dB)，增益范围宽(可达58dB)，输入通道多(可达16通道)，中频信号自动增益调节等特点，特别适用于微波射频领域的信号切换和调理等特点。
虽然结合附图对本申请的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本申请的保护范围的限定，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，其特征在于，所述自动增益控制的MISO的射频信号开关网络包括多路开关网络以及自动增益放大模块；
多路开关网络与自动增益放大模块相连接。
2.根据权利要求1所述的自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，其特征在于，所述多路开关网络包括两路SP8T微波开关和一路SPDT开关；
两路SP8T微波开关分别和SPDT开关相连接。
3.根据权利要求2所述的自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，其特征在于，
所述路SP8T微波开关为集成芯片HMC253A；
SPDT开关为集成芯片HMC284A。
4.根据权利要求1所述的自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，其特征在于，自动增益放大模块包括可变增益放大器、射频检波器、DAC以及耦合器；
DAC的输出与射频检波器的输入相连接，射频检波器的输出于可变增益放大器相连接，耦合器分别与可变增益放大器以及射频检波器相连接。
5.根据权利要求4所述的自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，其特征在于，
可变增益放大器采用ADL5330芯片，射频检波器采用AD8318芯片，DAC采用DAC8820芯片。
6.根据权利要求1所述的自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，其特征在于，
所述自动增益控制的MISO的射频信号开关网络射频输入采用集成LRM射频接口。
7.根据权利要求1所述的自动增益控制的MISO的射频信号开关网络，其特征在于，自动增益控制的MISO的射频信号开关网络输出为SMP接口。
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