一种集成化多功能上变频组件

摘要

本发明公开了一种集成化多功能上变频组件，包括顺次设置的变频主电路层、混频主电路供电及控制电路层、本振电路供电电路层和本振电路层，其中变频主电路层包括混频前处理电路、第一衰减器、一次混频处理电路、毫米波混频处理电路和射频输出电路，用于对外部输入的中频信号进行变频处理，输出射频信号；混频主电路供电及控制电路层为变频主电路层提供供电电源和控制信号；本振电路供电电路层为本振电路层提供供电电源；本振电路层输出两路点频本振信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供变频主电路层所需的一本振信号和二本振基波信号。本发明具有集成度高、重量轻、杂散低、谐波抑制度高、可靠性高、带内平坦度好的优点。

说明书

技术领域

本发明属于微波技术领域，特别是一种集成化多功能上变频组件。

背景技术

上变频组件是通信电子设备的重要部件之一，它以低相噪振荡器、上变频器、滤波器为核心，辅之以开关、功放等其他功能单元，主要作用是对信号频谱进行“搬移”。随着微波技术的迅速发展，要求整机具有体积小、上变频信号杂散小、可靠性高等特点。

目前，上变频组件存在如下局限性：

1、变频系统通常包含变频组件和本振组件，尤其是复杂的变频系统，包含两级或三级本振，即变频系统需要由两个或多个组件组成，体积大、重量重、功耗和成本均相对较高。

2、上变频组件输出射频信号带宽较宽时，带内杂散和带内平坦度较难控制，且谐波、杂散抑制度差。

为了适应复杂的电磁环境，研制新型的具有集成度高、重量轻、杂散低、谐波抑制度高、可靠性高、带内平坦度好的上变频组件刻不容缓。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成度高、重量轻、杂散低、谐波抑制度高、可靠性高、带内平坦度好的上变频组件。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种集成化多功能上变频组件，包括顺次设置的变频主电路层、混频主电路供电及控制电路层、本振电路供电电路层和本振电路层；

所述变频主电路层，包括混频前处理电路、第一衰减器、一次混频处理电路、毫米波混频处理电路和射频输出电路，用于对外部输入的中频信号进行变频处理，输出射频信号；

所述混频主电路供电及控制电路层，为变频主电路层提供供电电源和控制信号；

所述本振电路供电电路层，为本振电路层提供供电电源；

所述本振电路层，输出两路点频本振信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供变频主电路层所需的一本振信号和二本振基波信号。

进一步地，所述混频前处理电路，包括顺次设置的中频均衡器、中频滤波器和第一低噪声放大器，用于对外部输入的中频信号进行滤波及幅度控制处理。

进一步地，所述一次混频处理电路，包括混频器、第二衰减器、第一一次射频滤波器、第二低噪声放大器、第二一次射频滤波器、第三衰减器和第三低噪声放大器；

由混频前处理电路输入的中频信号经过第一衰减器后，与低频本振信号在混频器进行一次混频，得到一次射频信号，输出至第二衰减器、第一一次射频滤波器、第二低噪声放大器和第二一次射频滤波器、第三衰减器和第三低噪声放大器，将一次射频信号放大至饱和，压缩一次射频信号的功率窗口，以满足上变频组件输出功率窗口的要求；所述低频本振信号由本振电路层的一本振点频源产生，经放大后输出至混频器。

进一步地，所述毫米波混频处理电路，包括第一混频组件、第四衰减器、第一放大器、第五衰减器、第二混频组件和低通滤波器；

由一次混频处理电路输入的一次射频信号，经过第一混频组件上变频至毫米波频段，然后经过第四衰减器，再经过第一放大器和第五衰减器后，经过第二混频组件和低通滤波器下变频至6～18GHz频段，输出至射频输出电路。

进一步地，所述射频输出电路，包括第四低噪声放大器、均衡器、温补衰减器、第五低噪声放大器、数控衰减器、第二放大器和滤波器组；

由毫米波混频处理电路输入的6～18GHz射频信号，经过第四低噪声放大器、均衡器、温补衰减器、第五低噪声放大器、数控衰减器、第二放大器和滤波器组后作为最终信号输出。

进一步地，所述混频主电路供电及控制电路层和本振电路供电电路层，通过J30J连接器将外部电源和控制信号接入组件内部，对外部输入的供电以及控制信号进行处理，使用多个DC-DC电源芯片与低压差线性稳压将输入的电压转换为所需的电压值，并且使用CPLD接收外部并行控制信号，译码并输出+3.3V控制信号，经变压或反相处理后输出+5V、-5V或GND信号送给各部分的幅度控制芯片和开关滤波器组。

进一步地，所述本振电路层，输出两路点频本振信号和一路时钟信号，一路一本振点频信号，一路二本振基波信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供上变频第二级本振，同时接收输入一路三本振基波信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供上变频第三级本振。

进一步地，所述上变频组件采用MMIC微波集成单片电路设计，并使用多层PCB板作为电信号传输基板，微波信号基板采用RT5880，内部采取微组装工艺进行装配，接插件和盖板装配均为气密封装设计。

进一步地，所述变频主电路层所需的一本振信号和二本振基波信号由本振电路层产生，并通过垂直互连结构，通过U型电缆SSMP-KWFB1A/SSMP-KWFB1A-W11将混频主电路供电及控制电路层产生的本振信号连接至变频主电路层，混频主电路供电及控制电路层和本振电路供电电路层的供电由J30J型连接器互相连接。

进一步地，所述射频输出电路中，通过数控衰减器控制输出信号幅度。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)采用硅基MEMS多功能变频三维集成器件，第一层所需一本振信号和二本振基波信号由第四层产生，并通过垂直互连结构，通过U型电缆SSMP-KWFB1A/SSMP-KWFB1A-W11将第二层产生的本振信号连接至第一层，集成度高，缩小了组件的体积，减轻了组件的重量；(2)在射频输出电路部分对信号滤波、放大、衰减输出，可通过数控衰减器控制输出信号幅度，可靠性高、带内平坦度好；(3)采用毫米波本振信号，将信号上变频至毫米波频段，再下变频至所需信号频段，可有效抑制杂散；(4)在射频信号输出末级增加开关滤波器组，改善了杂散和谐波信号抑制度。

附图说明

图1是本发明一种集成化多功能上变频组件中变频主电路层的结构框图。

图2是本发明中变频主电路层的结构示意图。

图3是本发明中本振电路层的结构示意图。

图4是本发明中混频主电路供电及控制电路层和本振电路供电电路层的结构图。

具体实施方式

一种集成化多功能上变频组件，包括顺次设置的变频主电路层、混频主电路供电及控制电路层、本振电路供电电路层和本振电路层；

所述变频主电路层，包括混频前处理电路、第一衰减器、一次混频处理电路、毫米波混频处理电路和射频输出电路，用于对外部输入的中频信号进行变频处理，输出射频信号；

所述混频主电路供电及控制电路层，为变频主电路层提供供电电源和控制信号；

所述本振电路供电电路层，为本振电路层提供供电电源；

所述本振电路层，输出两路点频本振信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供变频主电路层所需的一本振信号和二本振基波信号。

进一步地，所述混频前处理电路，包括顺次设置的中频均衡器、中频滤波器和第一低噪声放大器，用于对外部输入的中频信号进行滤波及幅度控制处理。

进一步地，所述一次混频处理电路，包括混频器、第二衰减器、第一一次射频滤波器、第二低噪声放大器、第二一次射频滤波器、第三衰减器和第三低噪声放大器；

由混频前处理电路输入的中频信号经过第一衰减器后，与低频本振信号在混频器进行一次混频，得到一次射频信号，输出至第二衰减器、第一一次射频滤波器、第二低噪声放大器和第二一次射频滤波器、第三衰减器和第三低噪声放大器，将一次射频信号放大至饱和，压缩一次射频信号的功率窗口，以满足上变频组件输出功率窗口的要求；所述低频本振信号由本振电路层的一本振点频源产生，经放大后输出至混频器。

进一步地，所述毫米波混频处理电路，包括第一混频组件、第四衰减器、第一放大器、第五衰减器、第二混频组件和低通滤波器；

由一次混频处理电路输入的一次射频信号，经过第一混频组件上变频至毫米波频段，然后经过第四衰减器，再经过第一放大器和第五衰减器后，经过第二混频组件和低通滤波器下变频至6～18GHz频段，输出至射频输出电路。

进一步地，所述射频输出电路，包括第四低噪声放大器、均衡器、温补衰减器、第五低噪声放大器、数控衰减器、第二放大器和滤波器组；

由毫米波混频处理电路输入的6～18GHz射频信号，经过第四低噪声放大器、均衡器、温补衰减器、第五低噪声放大器、数控衰减器、第二放大器和滤波器组后作为最终信号输出。

进一步地，所述混频主电路供电及控制电路层和本振电路供电电路层，通过J30J连接器将外部电源和控制信号接入组件内部，对外部输入的供电以及控制信号进行处理，使用多个DC-DC电源芯片与低压差线性稳压将输入的电压转换为所需的电压值，并且使用CPLD接收外部并行控制信号，译码并输出+3.3V控制信号，经变压或反相处理后输出+5V、-5V或GND信号送给各部分的幅度控制芯片和开关滤波器组。

进一步地，所述本振电路层，输出两路点频本振信号和一路时钟信号，一路一本振点频信号，一路二本振基波信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供上变频第二级本振，同时接收输入一路三本振基波信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供上变频第三级本振。

进一步地，所述上变频组件采用MMIC微波集成单片电路设计，并使用多层PCB板作为电信号传输基板，微波信号基板采用RT5880，内部采取微组装工艺进行装配，接插件和盖板装配均为气密封装设计。

进一步地，所述变频主电路层所需的一本振信号和二本振基波信号由本振电路层产生，并通过垂直互连结构，通过U型电缆SSMP-KWFB1A/SSMP-KWFB1A-W11将混频主电路供电及控制电路层产生的本振信号连接至变频主电路层，混频主电路供电及控制电路层和本振电路供电电路层的供电由J30J型连接器互相连接。

进一步地，所述射频输出电路中，通过数控衰减器控制输出信号幅度。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例

本实施例一种集成化多功能上变频组件，包括顺次设置的变频主电路层、混频主电路供电及控制电路层、本振电路供电电路层和本振电路层；

结合图1、图2，所述变频主电路层，包括混频前处理电路、第一衰减器、一次混频处理电路、毫米波混频处理电路和射频输出电路，用于对外部输入的中频信号进行变频处理，输出射频信号；

所述混频主电路供电及控制电路层，为变频主电路层提供供电电源和控制信号；

所述本振电路供电电路层，为本振电路层提供供电电源；

所述本振电路层，输出两路点频本振信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供变频主电路层所需的一本振信号和二本振基波信号。

进一步地，所述混频前处理电路，包括顺次设置的中频均衡器、中频滤波器和第一低噪声放大器，用于对外部输入的中频信号进行滤波及幅度控制处理。

进一步地，所述一次混频处理电路，包括混频器、第二衰减器、第一一次射频滤波器、第二低噪声放大器、第二一次射频滤波器、第三衰减器和第三低噪声放大器；

由混频前处理电路输入的中频信号经过第一衰减器后，与低频本振信号在混频器进行一次混频，得到一次射频信号，输出至第二衰减器、第一一次射频滤波器、第二低噪声放大器和第二一次射频滤波器、第三衰减器和第三低噪声放大器，将一次射频信号放大至饱和，压缩一次射频信号的功率窗口，以满足上变频组件输出功率窗口的要求；所述低频本振信号由本振电路层的一本振点频源产生，经放大后输出至混频器。

进一步地，所述毫米波混频处理电路，包括第一混频组件、第四衰减器、第一放大器、第五衰减器、第二混频组件和低通滤波器；

由一次混频处理电路输入的一次射频信号，经过第一混频组件上变频至毫米波频段，然后经过第四衰减器，再经过第一放大器和第五衰减器后，经过第二混频组件和低通滤波器下变频至6～18GHz频段，输出至射频输出电路。

进一步地，所述射频输出电路，包括第四低噪声放大器、均衡器、温补衰减器、第五低噪声放大器、数控衰减器、第二放大器和滤波器组；

由毫米波混频处理电路输入的6～18GHz射频信号，经过第四低噪声放大器、均衡器、温补衰减器、第五低噪声放大器、数控衰减器、第二放大器和滤波器组后作为最终信号输出。

进一步地，结合图4，所述混频主电路供电及控制电路层和本振电路供电电路层，通过J30J连接器将外部电源和控制信号接入组件内部，对外部输入的供电以及控制信号进行处理。外部供电电压为+12V、+6V、-6V，组件内部各芯片供电要求不一致，主要为+12V、+5V、-5V等，其中放大器、射频开关、幅度控制芯片等还需负电控制。使用多个DC-DC电源芯片与低压差线性稳压源，可以将输入的电压转换为所需的电压值。使用多个DC-DC电源芯片与低压差线性稳压可以将输入的电压转换为所需的电压值，并且使用CPLD接收外部并行控制信号，对其译码并输出+3.3V控制信号，经变压或反相处理后输出+5V、-5V或GND信号送给各部分的幅度控制芯片和开关滤波器组。

进一步地，结合图3，所述本振电路层，输出两路点频本振信号和一路时钟信号，一路一本振点频信号，一路二本振基波信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供上变频第二级本振，同时接收输入一路三本振基波信号，经多功能倍频芯片倍频至毫米波频率范围，提供上变频第三级本振。

进一步地，所述上变频组件采用MMIC微波集成单片电路设计，并使用多层PCB板作为电信号传输基板，微波信号基板采用RT5880，内部采取微组装工艺进行装配，接插件和盖板装配均为气密封装设计。

进一步地，所述变频主电路层所需的一本振信号和二本振基波信号由本振电路层产生，并通过垂直互连结构，通过U型电缆SSMP-KWFB1A/SSMP-KWFB1A-W11将混频主电路供电及控制电路层产生的本振信号连接至变频主电路层，混频主电路供电及控制电路层和本振电路供电电路层的供电由J30J型连接器互相连接。

进一步地，所述射频输出电路中，可通过数控衰减器控制输出信号幅度。

综上所述，本发明电路通过设计三级变频，将中频信号上变频至6～18GHz输出信号，具有集成度高、重量轻、杂散低、谐波抑制度高、可靠性高、带内平坦度好等优点。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。