CN219164527U - 一种倍频器及通信设备 - Google Patents

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刘永智
陈杰
侯林
代海峰
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Abstract

本实用新型公开了一种倍频器及通信设备，涉及通信技术领域。倍频器包括驱动放大器、脉冲发生电路和窄带滤波器；驱动放大器的输出端连接脉冲发生电路的输入端，用于放大接收的激励信号，并将放大后的激励信号传输至脉冲发生电路；脉冲发生电路的输出端连接窄带滤波器的输入端，用于变换放大后的激励信号的频率得到转换阻尼振荡波，并传输阻尼振荡波至窄带滤波器；窄带滤波器用于对阻尼振荡波进行过滤。上述方案通过驱动放大器将激励信号放大到脉冲发生电路所需的功率，利用脉冲发生电路转换激励信号的频率至其整数倍，通过窄带滤波器滤除非所需信号，最终实现了信号频率的整数倍放大；整体电路拓扑结构简单，倍频效率高，附加相噪低，直流功耗小。

Description

一种倍频器及通信设备
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种倍频器及通信设备。
背景技术
倍频器(frequency multiplier)是使输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路。作为电子领域中一种常用的非线性电路，倍频器广泛应用于雷达***、导航***、通信***、电子对抗等诸多***中。
对于倍频器的实现目前有很多种设计方案。例如：利用三极管、场效应管和二极管的非线性电阻效应来完成的低次倍频；利用PN结非线性电容效应，采用变容二极管、阶跃二极管来实现的高次倍频；以及采用非线性传输线实现的倍频器等。其中采用非线性传输线实现的倍频器具有功耗低、附加相位噪声小等优点。但其输入功率要求高，倍频效率低的缺点也较为突出。
鉴于上述问题，如何设计一种倍频效率高且附加相噪低的倍频器，是该领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种倍频效率高且附加相噪低的倍频器。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种倍频器，包括：驱动放大器、脉冲发生电路和窄带滤波器；
所述驱动放大器的输出端连接所述脉冲发生电路的输入端，用于放大接收的激励信号，并将放大后的所述激励信号传输至所述脉冲发生电路；
所述脉冲发生电路的输出端连接所述窄带滤波器的输入端，用于变换放大后的所述激励信号的频率得到转换阻尼振荡波，并传输所述阻尼振荡波至所述窄带滤波器；
所述窄带滤波器用于对所述阻尼振荡波进行过滤。
优选地，所述脉冲发生电路包括：第一电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感和二极管；
所述第一电阻的第一端连接电源，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端；所述第一电容的第二端连接所述第二电容的第一端和所述第一电感的第一端；所述第一电感的第二端连接所述第三电容的第一端和所述第二电感的第一端；所述第二电感的第二端连接所述二极管的阳极；所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端和所述二极管的阴极均接地；所述第二电容的第二端连接电源；
其中，所述第一电阻的第二端作为所述脉冲发生电路的输入端，所述二极管的阴极作为所述脉冲发生电路的输出端。
优选地，所述驱动放大器包括第二电阻、第四电容、第五电容、第三电感和放大器；
所述第二电阻的第一端连接电源，所述第二电阻的第二端连接所述第三电感的第一端；所述第三电感的第二端连接所述放大器的输出端和所述第五电容的第一端；所述放大器的输入端连接所述第四电容的第一端；
其中，所述第四电容的第二端作为所述驱动放大器的输入端，所述第五电容的第二端作为所述驱动放大器的输出端。
优选地，所述窄带滤波器包括：第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第四电感、第五电感和第六电感；
所述第六电容的第一端连接所述第四电感的第一端、所述第七电容的第一端以及所述第八电容的第一端；所述第四电感的第二端和所述第七电容的第二端接地；所述第八电容的第二端连接所述第五电感的第一端、所述第九电容的第一端以及第十电容的第一端；所述第五电感的第二端和所述第九电容的第二端接地；所述第十电容的第二端连接所述第六电感的第一端、所述第十一电容的第一端以及所述第十二电容的第一端；所述第六电感的第二端和所述第十一电容的第二端接地；
其中，所述第六电容的第二端作为所述窄带滤波器的输入端；所述第十二电容的第二端作为所述窄带滤波器的输出端。
优选地，还包括：晶体振荡器；
所述晶体振荡器连接所述驱动放大器的输入端，用于传输所述激励信号至所述驱动放大器。
优选地，所述二极管为阶跃恢复二极管。
优选地，所述放大器为射频放大器。
为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种通信设备，包括上述的倍频器。
本实用新型所提供的倍频器，包括驱动放大器、脉冲发生电路和窄带滤波器；驱动放大器的输出端连接脉冲发生电路的输入端，用于放大接收的激励信号，并将放大后的激励信号传输至脉冲发生电路；脉冲发生电路的输出端连接窄带滤波器的输入端，用于变换放大后的激励信号的频率得到转换阻尼振荡波，并传输阻尼振荡波至窄带滤波器；窄带滤波器用于对阻尼振荡波进行过滤。由此可知，上述方案通过驱动放大器将激励信号放大到脉冲发生电路所需的功率，利用脉冲发生电路转换激励信号的频率至其整数倍，最后通过窄带滤波器滤除非所需信号，最终实现了信号频率的整数倍放大；整体电路拓扑结构简单，倍频效率高，附加相噪低，直流功耗小。
此外，本申请实施例还提供了一种通信设备，包含上述的倍频器，效果同上。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种倍频器的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种脉冲发生电路的电路图；
图3为本申请实施例提供的一种驱动放大器的电路图；
图4为本申请实施例提供的一种窄带滤波器的电路图；
图5为本申请实施例提供的另一种倍频器的示意图。
其中，10为驱动放大器，11为脉冲发生电路，12为窄带滤波器，13为晶体振荡器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护范围。
本实用新型的核心是提供一种倍频器及通信设备。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
倍频器是使输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路。输入频率为f1，则输出频率为f0＝nf1，系数n为任意正整数，称倍频次数。倍频器用途广泛，如发射机采用倍频器后可使主振器振荡在较低频率，以提高频率稳定度；调频设备用倍频器来增大频率偏移；在相位键控通信机中，倍频器是载波恢复电路的一个重要组成单元。
目前，倍频器的实现方案包括：利用三极管、场效应管和二极管的非线性电阻效应来完成的低次倍频；利用PN结非线性电容效应，采用变容二极管、阶跃二极管来实现的高次倍频；以及采用非线性传输线实现的倍频器等。其中采用非线性传输线实现的倍频器具有功耗低、附加相位噪声小等优点。但其输入功率要求高，倍频效率低的缺点也较为突出。因此，为了解决上述问题，本申请提供了一种倍频器。
图1为本申请实施例提供的一种倍频器的示意图。如图1所示，倍频器包括：驱动放大器10、脉冲发生电路11和窄带滤波器12；
驱动放大器10的输出端连接脉冲发生电路11的输入端，用于放大接收的激励信号，并将放大后的激励信号传输至脉冲发生电路11；
脉冲发生电路11的输出端连接窄带滤波器12的输入端，用于变换放大后的激励信号的频率得到转换阻尼振荡波，并传输阻尼振荡波至窄带滤波器12；
窄带滤波器12用于对阻尼振荡波进行过滤。
在具体实施中，由驱动放大器10接收激励信号f1，并将激励信号f1进行功率放大，使其功率达到脉冲放大电路所需的功率。脉冲发生电路11用于将每个输入周期所含的能量转变为每个输入周期产生一次窄脉冲，此脉冲的能量激励谐振电路，因此把脉冲变换成频率为fN＝N×f1的阻尼振荡波。阻尼振荡波含有激励信号f1的谐波分量，窄带滤波器12用于滤除非所需信号；经过中心频率为fN的窄带滤波器12的过滤，即可获得纯净的、频率为fN的信号。
需要注意的是，本实施例中对于驱动放大器10、脉冲发生电路11和窄带滤波器12的具体电路结构均不做限制，根据具体的实施情况而定。
本实施例中，倍频器包括驱动放大器、脉冲发生电路和窄带滤波器；驱动放大器的输出端连接脉冲发生电路的输入端，用于放大接收的激励信号，并将放大后的激励信号传输至脉冲发生电路；脉冲发生电路的输出端连接窄带滤波器的输入端，用于变换放大后的激励信号的频率得到转换阻尼振荡波，并传输阻尼振荡波至窄带滤波器；窄带滤波器用于对阻尼振荡波进行过滤。由此可知，上述方案通过驱动放大器将激励信号放大到脉冲发生电路所需的功率，利用脉冲发生电路转换激励信号的频率至其整数倍，最后通过窄带滤波器滤除非所需信号，最终实现了信号频率的整数倍放大；整体电路拓扑结构简单，倍频效率高，附加相噪低，直流功耗小。
图2为本申请实施例提供的一种脉冲发生电路的电路图。作为一种优选的实施例，如图2所示，脉冲发生电路11包括：第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第二电感L2和二极管D1；
第一电阻R1的第一端连接电源，第一电阻R1的第二端连接第一电容C1的第一端；第一电容C1的第二端连接第二电容C2的第一端和第一电感L1的第一端；第一电感L1的第二端连接第三电容C3的第一端和第二电感L2的第一端；第二电感L2的第二端连接二极管D1的阳极；第二电容C2的第二端、第三电容C3的第二端和二极管D1的阴极均接地；第二电容C2的第二端连接电源；
其中，第一电阻R1的第二端作为脉冲发生电路11的输入端，二极管D1的阴极作为脉冲发生电路11的输出端。
需要注意的是，本实施例中对于脉冲发生电路11中的各电子器件的具体型号选择不做限制，根据具体的实施情况而定。优选地，二极管D1可选择阶跃恢复二极管。
图3为本申请实施例提供的一种驱动放大器的电路图。作为一种优选的实施例，如图3所示，驱动放大器10包括第二电阻R2、第四电容C4、第五电容C5、第三电感L3和放大器U1；
第二电阻R2的第一端连接电源，第二电阻R2的第二端连接第三电感L3的第一端；第三电感L3的第二端连接放大器U1的输出端和第五电容C5的第一端；放大器U1的输入端连接第四电容C4的第一端；
其中，第四电容C4的第二端作为驱动放大器10的输入端，第五电容C5的第二端作为驱动放大器10的输出端。
需要注意的是，本实施例中对于驱动放大器10中的各电子器件的具体型号选择不做限制，根据具体的实施情况而定。优选地，放大器U1可选择射频放大器。
图4为本申请实施例提供的一种窄带滤波器的电路图。作为一种优选的实施例，如图4所示，窄带滤波器12包括：第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6；
第六电容C6的第一端连接第四电感L4的第一端、第七电容C7的第一端以及第八电容C8的第一端；第四电感L4的第二端和第七电容C7的第二端接地；第八电容C8的第二端连接第五电感L5的第一端、第九电容C9的第一端以及第十电容C10的第一端；第五电感L5的第二端和第九电容C9的第二端接地；第十电容C10的第二端连接第六电感L6的第一端、第十一电容C11的第一端以及第十二电容C12的第一端；第六电感L6的第二端和第十一电容C11的第二端接地；
其中，第六电容C6的第二端作为窄带滤波器12的输入端；第十二电容C12的第二端作为窄带滤波器12的输出端。
图5为本申请实施例提供的另一种倍频器的示意图。为了实现激励信号的获取，作为一种优选的实施例，如图5所示，倍频器还包括晶体振荡器13；晶体振荡器13连接驱动放大器10的输入端，用于传输激励信号至驱动放大器10。
最后，本申请实施例还提供一种通信设备，包括上述的倍频器。需要注意的是，本实施例中对于通信设备的具体结构不做限制，只需保证在运行时能够实现倍频器的全部功能，根据具体的实施情况而定。其中，倍频器包括驱动放大器、脉冲发生电路和窄带滤波器；驱动放大器的输出端连接脉冲发生电路的输入端，用于放大接收的激励信号，并将放大后的激励信号传输至脉冲发生电路；脉冲发生电路的输出端连接窄带滤波器的输入端，用于变换放大后的激励信号的频率得到转换阻尼振荡波，并传输阻尼振荡波至窄带滤波器；窄带滤波器用于对阻尼振荡波进行过滤。上述方案通过驱动放大器将激励信号放大到脉冲发生电路所需的功率，利用脉冲发生电路转换激励信号的频率至其整数倍，最后通过窄带滤波器滤除非所需信号，最终实现了信号频率的整数倍放大；整体电路拓扑结构简单，倍频效率高，附加相噪低，直流功耗小。
以上对本实用新型所提供的倍频器及通信设备进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种倍频器，其特征在于，包括：驱动放大器(10)、脉冲发生电路(11)和窄带滤波器(12)；
所述驱动放大器(10)的输出端连接所述脉冲发生电路(11)的输入端，用于放大接收的激励信号，并将放大后的所述激励信号传输至所述脉冲发生电路(11)；
所述脉冲发生电路(11)的输出端连接所述窄带滤波器(12)的输入端，用于变换放大后的所述激励信号的频率得到转换阻尼振荡波，并传输所述阻尼振荡波至所述窄带滤波器(12)；
所述窄带滤波器(12)用于对所述阻尼振荡波进行过滤。
2.根据权利要求1所述的倍频器，其特征在于，所述脉冲发生电路(11)包括：第一电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感和二极管；
所述第一电阻的第一端连接电源，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端；所述第一电容的第二端连接所述第二电容的第一端和所述第一电感的第一端；所述第一电感的第二端连接所述第三电容的第一端和所述第二电感的第一端；所述第二电感的第二端连接所述二极管的阳极；所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端和所述二极管的阴极均接地；所述第二电容的第二端连接电源；
其中，所述第一电阻的第二端作为所述脉冲发生电路(11)的输入端，所述二极管的阴极作为所述脉冲发生电路(11)的输出端。
3.根据权利要求1所述的倍频器，其特征在于，所述驱动放大器(10)包括第二电阻、第四电容、第五电容、第三电感和放大器；
所述第二电阻的第一端连接电源，所述第二电阻的第二端连接所述第三电感的第一端；所述第三电感的第二端连接所述放大器的输出端和所述第五电容的第一端；所述放大器的输入端连接所述第四电容的第一端；
其中，所述第四电容的第二端作为所述驱动放大器(10)的输入端，所述第五电容的第二端作为所述驱动放大器(10)的输出端。
4.根据权利要求1所述的倍频器，其特征在于，所述窄带滤波器(12)包括：第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第四电感、第五电感和第六电感；
所述第六电容的第一端连接所述第四电感的第一端、所述第七电容的第一端以及所述第八电容的第一端；所述第四电感的第二端和所述第七电容的第二端接地；所述第八电容的第二端连接所述第五电感的第一端、所述第九电容的第一端以及第十电容的第一端；所述第五电感的第二端和所述第九电容的第二端接地；所述第十电容的第二端连接所述第六电感的第一端、所述第十一电容的第一端以及所述第十二电容的第一端；所述第六电感的第二端和所述第十一电容的第二端接地；
其中，所述第六电容的第二端作为所述窄带滤波器(12)的输入端；所述第十二电容的第二端作为所述窄带滤波器(12)的输出端。
5.根据权利要求1所述的倍频器，其特征在于，还包括：晶体振荡器(13)；
所述晶体振荡器(13)连接所述驱动放大器(10)的输入端，用于传输所述激励信号至所述驱动放大器(10)。
6.根据权利要求2所述的倍频器，其特征在于，所述二极管为阶跃恢复二极管。
7.根据权利要求3所述的倍频器，其特征在于，所述放大器为射频放大器。
8.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的倍频器。
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