本發(fā)明涉及一種L、S頻段機(jī)載收發(fā)信道。
背景技術(shù)：
：信道是變頻器模塊的重要組成部分，要滿足測控系統(tǒng)需求，為改善鏡頻抑制，減小帶內(nèi)組合頻率分量，通常采用兩次變頻方案?，F(xiàn)有技術(shù)高本振產(chǎn)生小步進(jìn)，低本振固定的規(guī)劃方案，要求高本振頻綜既要產(chǎn)生小步進(jìn)又要能覆蓋相對比較寬的帶寬，由此只能運(yùn)用比較復(fù)雜的DDS+PLL的多環(huán)混頻鎖相電路，其中DDS、分頻器、混頻器都會(huì)引入不希望的頻率分量，雜散抑制很難做到。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種L、S頻段機(jī)載收發(fā)信道，以解決現(xiàn)有記載收發(fā)信道的接收性能和發(fā)射性能低的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種L、S頻段機(jī)載收發(fā)信道，包括發(fā)射信號(hào)本振單元、下行接收信道和上行發(fā)射信道；發(fā)射信號(hào)本振單元包括晶振，與晶振連接的第一功分器，分別與第一功分器連接的第一濾波器和第一衰減器，與第一衰減器連接的第一放大器，與所示第一放大器連接的第二功分器，以及分別與第二功分器連接的發(fā)射一本振、接收本振和發(fā)射二本振；下行接收信道與發(fā)射一本振的輸出端連接，上行發(fā)射信道分別與接收本振和發(fā)射二本振連接。進(jìn)一步地，發(fā)射一本振包括依次連接的第一衰減器、第四放大器、倍頻器、第三濾波器和第五放大器，第一衰減器的輸入端與第二功分器的輸出端連接。進(jìn)一步地，接收本振包括第一頻率綜合器、第二濾波器和第二放大器，第一頻率綜合器的輸入端與第二功分器的輸出端連接。進(jìn)一步地，發(fā)射二本振包括依次連接的第二頻率綜合器、第三濾波器和第三放大器；第二頻率綜合器的輸入端與第二功分器的輸出端連接。進(jìn)一步地，下行接收信道包括依次連接的第一雙工器、第一隔離器、第六放大器、第一混頻器、第五濾波器、第七放大器、第二衰減器、第八放大器和第六濾波器；第二放大器的輸出端與第一混頻器的輸入端連接。進(jìn)一步地，上行發(fā)射信道包括依次連接的第二混頻器、第七濾波器、第九放大器、第三混頻器、三級(jí)放大單元和第二隔離器和第二雙工器；第五放大器的輸出端與第二混頻器的輸入端連接；第三放大器的輸出端與第三混頻器的輸入端連接。進(jìn)一步地，三級(jí)放大單元包括依次連接的第八濾波器、第十放大器、第九濾波器、第十一放大器和第十二放大器。本發(fā)明的有益效果為：本機(jī)載收發(fā)信道的接收性能和發(fā)射性能高，接收和發(fā)射信號(hào)穩(wěn)定可靠，且其接收信號(hào)不受發(fā)射信號(hào)干擾。附圖說明圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)射信號(hào)本振單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的下行接收信道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的上行發(fā)射信道的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。本申請公開了一種L、S頻段機(jī)載收發(fā)信道，包括發(fā)射信號(hào)本振單元、下行接收信道和上行發(fā)射信道。其中，如圖1所示，發(fā)射信號(hào)本振單元包括晶振，與晶振連接的第一功分器，分別與第一功分器連接的第一濾波器和第一衰減器，與第一衰減器連接的第一放大器，與所示第一放大器連接的第二功分器，以及分別與第二功分器連接的發(fā)射一本振和接收本振和發(fā)射二本振。下行接收信道與發(fā)射一本振的輸出端連接，上行發(fā)射信道分別與接收本振的輸出端和發(fā)射二本振的輸出端連接。其中，上述發(fā)射一本振包括依次連接的第一衰減器、第四放大器、倍頻器、第三濾波器和第五放大器，第一衰減器的輸入端與第二功分器的輸出端連接。接收本振包括第一頻率綜合器、第二濾波器和第二放大器，第一頻率綜合器的輸入端與第二功分器的輸出端連接。發(fā)射二本振包括依次連接的第二頻率綜合器、第三濾波器和第三放大器；第二頻率綜合器的輸入端與第二功分器的輸出端連接。中頻輸出相位噪聲與射頻輸出相位噪聲主要取決于內(nèi)部本振源相位噪聲，本振源近端相噪由參考源的相位噪聲決定，本實(shí)施例中選擇100MHz晶振(OCXO)做為系統(tǒng)的參考源。接收本振采用第一頻率綜合器(選用LTC6948-2集成VCO的PLL芯片)， 采用20MHz做為鑒相頻率，以無源低通濾波器做環(huán)路濾波，并通過對其相應(yīng)寄存器的值進(jìn)行合理配置，來獲得較好的相噪指標(biāo)及雜散抑制指標(biāo)，利用LTC6947/48FracNWizardDesignTool軟件仿真，得到接收信道在1780.5MHz時(shí)輸出的相位噪聲值如表1所示。環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)可以兼顧相位噪聲與雜散抑制。表1接收本振輸出相噪值發(fā)射信號(hào)本振單元分為發(fā)射一本振和發(fā)射二本振，信道相位噪聲取決于差的本振相位噪聲。其中發(fā)射一本振為參考晶振3倍頻得到300MHz；發(fā)射二本振由LTC6948-2鎖相得到1830.5MHz～2030.5MHz。發(fā)射一本振為100MHz×3＝300MHz，由倍頻惡化公式20Log(3)＝9.54；由此可以得到發(fā)射一本振輸出相噪值如表：表2發(fā)射一本振輸出相噪值發(fā)射二本振選用LTC6948-2集成VCO的PLL芯片，采用20MHz做為鑒相頻率，以無源低通濾波器做環(huán)路濾波，并通過對其相應(yīng)寄存器的值進(jìn)行合理配置，來獲得較好的相噪指標(biāo)及雜散抑制指標(biāo)。利用LTC6947/48FracNWizardDesignTool軟件仿真，得到接收信道在2030.5MHz時(shí)輸出的相位噪聲值如表3所示。環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)兼顧相位噪聲與雜散抑制。表3發(fā)射二本振輸出相噪值上行最終的射頻輸出相位噪聲應(yīng)該按照本振相位噪聲最差的來表征，所以上行輸出相位噪聲以發(fā)射二本振的相噪輸出為依據(jù)。100MHz輸出時(shí)鐘由內(nèi)置100MHz參考源經(jīng)第一功分器功分輸出，在通過第一濾波器做鋁箔處理，其輸出相位噪聲與100MHz參考源一致，如表4所示：表4100MHz參考相噪PhaseNoiseSSB@1HzdBc/Hz----PhaseNoiseSSB@10HzdBc/Hz---100-PhaseNoiseSSB@100HzdBc/Hz---130-PhaseNoiseSSB@1KHzdBc/Hz---160-PhaseNoiseSSB@10KHzdBc/Hz---174-PhaseNoiseSSB@100KHzdBc/Hz---174-綜上所述可以得出中頻輸出相位噪聲、射頻輸出相位噪聲與100MHz輸出時(shí)鐘相位噪聲設(shè)計(jì)指標(biāo)結(jié)論如表5所示：表5中頻輸出相噪、射頻輸出相噪與100MHz時(shí)鐘輸出相噪表由表5可看出設(shè)計(jì)穩(wěn)定度與相位噪聲值皆能達(dá)到要求指標(biāo)值。如圖2所示，下行接收信道包括依次連接的第一雙工器、第一隔離器、第六放大器、第一混頻器、第五濾波器、第七放大器、第二衰減器、第八放大器和第六濾波器；第二放大器的輸出端與第一混頻器的輸入端連接。接收鏈路的指標(biāo)分配主要包括接收鏈路的噪聲和增益的分配。下行接收信道中的雙工器、濾波器設(shè)計(jì)時(shí)帶內(nèi)波動(dòng)均<±0.2dB，增益平坦度影響主要取決于放大器增益平坦度，可通過在中頻處使用低通濾波器實(shí)現(xiàn)帶外雜波抑制。從小型化設(shè)計(jì)考慮，MINI的低通濾波器在調(diào)試電路時(shí)根具實(shí)際指標(biāo)情況加入電路。下行接收信道的鏡像抑制指標(biāo)由雙功器+腔體濾波器來實(shí)現(xiàn)，接收頻率為1750.5MHz～1850.5MHz，下變頻信道通過一次變頻實(shí)現(xiàn)，變頻本振為1680.5MHz～1780.5MHz，所以鏡像頻率為1610.5MHz～1710.5MHz。雙工器對鏡頻頻率抑制可以滿足≥50dBc的指標(biāo)要求。本下行接收信道的抗過載能力≥30dBm(相對于最大輸入電平，時(shí)間1min，過載時(shí)，最大中頻輸出幅度≤10dBm)過載時(shí)，主要燒毀第六放大器(第一級(jí)低噪聲放大器MML20242HT1)，其極限條件指標(biāo)如表6所示：表6低噪聲放大器極限指標(biāo)列表RatingSymbolValueUnitSupplyVoltageVDD6VSupplyCurrentIDD300mARFlnputPower(3)Pin28dBmStorageTemperatureRangeTstg-65to+150℃JunctionTemperatureTJ175℃由(表6)低噪聲放大器極限輸入可以到達(dá)28dBm，不能達(dá)到30dBm，所以在低噪聲放大器和雙工器之間加入一級(jí)限幅器(第一隔離器)保證30dBm信號(hào)輸入后對其進(jìn)行限幅，使進(jìn)入低噪聲放大器的信號(hào)小于10dBm。確保大功率輸入時(shí)，上電1分鐘之內(nèi)，低噪聲放大器不損壞。當(dāng)10dBm信號(hào)進(jìn)入低噪聲放大器后其后所有放大器均飽和輸出，為使中頻輸出幅度≤10dBm，則在中頻輸出級(jí)設(shè)計(jì)一級(jí)限幅二極管(其作用可以保護(hù)與本信道對接的基帶模塊)。下行接收信道的輸入射頻信號(hào)為1750.5MHz～1850.5MHz，輸入駐波與第一雙工器駐波相關(guān)，第一雙工器為腔體結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)小于1.5的輸入駐波。下行接收信道的輸出中頻信號(hào)電平為-40dBm～0dBm，優(yōu)化輸出駐波，可以在輸出端口加入衰減器，匹配駐波。同時(shí)也不影響輸出功率。如圖3所示，上行發(fā)射信道包括依次連接的第二混頻器、第七濾波器、第九放大器、第三混頻器、三級(jí)放大單元和第二隔離器和第二雙工器。第五放大器的輸出端與第二混頻器的輸入端連接；第三放大器的輸出端與第三混頻器的輸入端連接。其中，三級(jí)放大單元包括依次連接的第八濾波器、第十放大器、第九濾波器、第十一放大器和第十二放大器。上行發(fā)射信道鏈路的指標(biāo)分配，主要包括輸出功率和增益的分配，鏈路增益和輸出功率分配是否恰當(dāng)直接關(guān)系到工作是否穩(wěn)定和滿足指標(biāo)要求，是發(fā)射 通道設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。上行發(fā)射信道采用回退法進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)指標(biāo)要求，第十二功率放大器最后輸出的P-1dB功率為7W(38.5dBm)，由于功放輸出后加有第二雙工器和第二隔離器，兩個(gè)器件的總插損為1.0dB+0.7dB＝1.7dB。所以在第十二功率放大器的末級(jí)輸出功率必須達(dá)到40.2dBm(10.47W)才能滿足要求，考慮到頻率較高，帶線路徑損耗，我們選擇輸出功率大于41dBm(12W)的功率管作為末級(jí)輸出。然后根據(jù)末級(jí)管子來選擇各級(jí)推動(dòng)管的增益和輸出功率，末級(jí)器件我們選擇效率較高的GaNHEMT功率管CGH40010，推動(dòng)級(jí)輸出的最小需要(P-1dB計(jì)算)：P-1dB＝41.13-11.5＝29.63dBm推動(dòng)級(jí)選用AH314，P-1dB＝33dBm，增益G＝23，所以推動(dòng)級(jí)的前一級(jí)最小輸出P-1dB為：P-1dB＝33-23＝10dBm；再依次類推得出如圖3所示的鏈路功率電平分配。上行發(fā)射信道中的雙工器、濾波器設(shè)計(jì)時(shí)帶內(nèi)波動(dòng)均<±0.2dB，增益平坦度影響主要取決于放大器增益平坦度，可以估算出上行發(fā)射信道中選用的主要放大器任意10MHz范圍內(nèi)，增益平坦度＜0.1dB，4級(jí)放大器與濾波器的不平度疊加后，理論可以＜1dB，通過調(diào)試優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)＜0.8dB。上行發(fā)射信道的雜波主要來源與混頻雜散、本振泄漏、本振源的鑒相雜散。其中，帶內(nèi)雜散要取決于頻率源的鑒相雜散，發(fā)射二本振鑒相頻率也采用的20MHz，本申請通過兩次變頻，分段濾波方式，設(shè)計(jì)混頻頻點(diǎn)未落入帶內(nèi)的方式，使帶內(nèi)雜波遠(yuǎn)大于60dBc。發(fā)射一本振是由晶振倍頻而來，根據(jù)所需點(diǎn)頻，設(shè)計(jì)合適的窄帶濾波器， 雜波抑制度能達(dá)到65dBc。諧波抑制采用MINI低通輔助抑制的方式實(shí)現(xiàn)抑制度達(dá)55dBc對引入混頻器的雜波得到有效抑制。帶外雜波由介質(zhì)濾波器實(shí)現(xiàn)，介質(zhì)濾波器指標(biāo)如下表：發(fā)射信道通過介質(zhì)濾波器后，帶外雜散抑制可以實(shí)現(xiàn)：≥55dB(帶外)表7介質(zhì)濾波器指標(biāo)從小型化設(shè)計(jì)考慮，MINI的低通濾波器在調(diào)試電路時(shí)根據(jù)實(shí)際指標(biāo)情況加入電路來實(shí)現(xiàn)抑制遠(yuǎn)端的諧波與雜波。上行發(fā)射信道的輸出射頻信號(hào)為2200.5MHz～2400.5MHz，輸出駐波與雙功器駐波相關(guān)，雙功器為腔體結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)小于1.5的輸入駐波。輸入中頻信號(hào)電平為-12dBm～-9dBm，優(yōu)化輸入駐波，可以在輸出端口加入衰減器，匹配駐波。同時(shí)也不影響輸出功率。收發(fā)隔離主要取決于第二雙工器在接收與發(fā)射端之間的通道隔離度，收發(fā)隔離大于75dB；發(fā)射時(shí)，功率為38.5dBm，接收對其抑制后為-37.5dBm，進(jìn)入接收通道，接收通道的濾波器對其進(jìn)行抑制，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)通道互不干撓。當(dāng)前第1頁1 2 3