毫米波信號的多通道傳輸系統的製作方法
2023-09-19 18:58:50
專利名稱：毫米波信號的多通道傳輸系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及信號傳輸技術，特別是涉及一種毫米波信號的多通道傳輸系統。
背景技術：
毫米波(millimeter wave):波長為1 10毫米的電磁波稱毫米波，它位於微波與遠紅外波相交疊的波長範圍，因而兼有兩種波譜的特點。毫米波的理論和技術分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發展。毫米波與較低頻段的微波相比，具有可利用的頻譜範圍寬、信息容量大、易實現窄波束和高增益的天線因而解析度高、抗幹擾性好、穿透等離子體的能力強、都卜勒頻移大、測速靈敏度高等優點。其缺點是大氣中傳播衰減嚴重、器件加工精度要求高。與光波相比,它們利用大氣窗口(毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時，由於氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率)傳播時的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。因而毫米波在通信、雷達、制導、遙感技術、射電天文學和波譜學方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫米波頻率可實現大容量的衛星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實現低仰角精密跟蹤雷達和成像雷達。在遠程飛彈或太空飛行器重返大氣層時，需採用能順利穿透等離子體的毫米波實現通信和制導。高解析度的毫米波輻射計適用於氣象參數的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠鏡探測宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質的成分。然而在應用毫米波的過程中，特別在使用毫米波進行掃描時，只能同時發射多路毫米波和接收單一的毫米波，使得掃描中的信號傳輸十分不利，導致掃描結果不準確。
發明內容
基於此，有必要提供一種信號傳輸精確的毫米波信號的多通道傳輸系統。一種毫米波信號的多通道傳輸系統，包括發射模塊、接收模塊、本振模塊、發射開關模塊、接收開關模塊；所述發射模塊用於與發射天線的發射端連接；所述發射模塊用於將發射信號通過發射天線發送出去；所述接收模塊用於與接收天線的接收端連接；所述接收模塊用於接收所述發射模塊發送的發射信號並將所述發射信號轉換成中頻信號；所述本振模塊與所述發射模塊和所述接收模塊連接，所述本振模塊用於向所述發射模塊和所述接收模塊提供本振信號；所述發射開關模塊與所述發射模塊連接，所述發射開關模塊用於控制所述發射模塊發射信號的發射通道數量；所述接收開關模塊與所述接收模塊連接，所述接收開關模塊用於控制所述接收模塊接收信號的接收通道數量。
在其中一個實施例中，還包括與所述發射模塊連接的發射中頻模塊，所述發射中頻模塊用於將低頻信號轉換成輸入到所述發射模塊的中頻信號；所述本振模塊還用於為所述發射中頻模塊提供參考信號。在其中一個實施例中，所述發射開關模塊包括發射中頻開關模塊和發射本振開關模塊，所述發射中頻開關模塊分別與所述發射中頻模塊、所述發射模塊連接，所述發射中頻開關模塊用於將所述發射中頻模塊輸出的中頻信號通過開關邏輯發送給所述發射模塊；所述發射本振開關模塊與所述本振模塊連接，所述發射本振開關模塊用於將所述本振模塊輸出的本振信號通過開關邏輯發送給所述發射模塊。在其中一個實施例中，還包括與所述接收模塊連接的接收中頻模塊，所述接收中頻模塊用於將接收模塊輸出的中頻信號轉換為低頻信號輸出給上位機；所述本振模塊還用於為所述接收中頻模塊提供參考信號。在其中一個實施例中，所述接收開關模塊包括接收中頻功分模塊和接收中頻開關模塊；所述接收中頻開關模塊分別與所述接收模塊、所述接收中頻功分模塊連接，所述接收中頻功分模塊還與所述接收中頻模塊連接；所述接收中頻開關模塊通過開關邏輯控制所述接收模塊的接收通道數量，所述接收中頻功分模塊用於將所述接收中頻開關模塊輸出的多路中頻信號合為一路傳輸給所述接收中頻模塊。在其中一個實施例中，還包括接收本振功分模塊和接收本振開關模塊，所述接收本振功分模塊分別與所述本振模塊、所述接收本振開關模塊連接，所述接收本振開關模塊還與所述接收模塊連接，所述接收本振功分模塊用於將所述本振模塊輸出本振信號分為多路本振信號輸出給所述接收本振開關模塊，所述接收本振開關模塊通過開關邏輯將多路本振信號輸出給所述接收模塊。 在其中一個實施例中，所述開關邏輯採用HMC系列的邏輯器件。在其中一個實施例中，所述發射模塊用於將lGHz-3GHz的中頻信號上變頻為30GHz-50GHz的信號後傳輸給所述發射天線所述接收模塊將通過接收天線接收到的30GHz-50GHz的信號下變頻為lGHz_3GHz的中頻信號。在其中一個實施例中，所述本振模塊用於向所述發射模塊和所述接收模塊提供7-9GHz的本振信號。在其中一個實施例中，所述發射模塊包括16路發射通道，所述接收模塊包括16路接收通道。上述毫米波信號的多通道傳輸系統通過發射開關模塊控制發射模塊發射信號的發射通道數量及通過接收開關模塊控制接收模塊接收信號的接收通道數量。從而能夠精確的控制信號發射數量和信號的接收數量，進而保證信號的傳輸精確度。
圖1為毫米波信號的多通道傳輸系統的模塊圖；圖2為天線的接口示意圖；圖3發射模塊的結構示意圖4接收模塊的結構示意圖；圖5本振模塊的結構示意圖；圖6發射中頻模塊的結構示意圖；圖7發射中頻開關模塊結構示意圖；圖8發射本振開關模塊的結構示意圖；圖9接收中頻模塊的結構示意圖；圖10接收中頻功分模塊和接收中頻開關模塊的結構示意圖；圖11接收本振功分模塊和接收本振開關模塊的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，為毫米波信號的多通道傳輸系統的模塊圖。一種毫米波信號的多通道傳輸系統，包括發射模塊101、接收模塊201、本振模塊301、發射開關模塊103、接收開關模塊203。請結合圖2。天線包括發射天線和接收天線。發射天線通過埠 40與發射模塊101連接，再通過埠 42將發射模塊101的發射信號傳輸給發射天線內的發射晶片。
接收天線通過埠 50與接收模塊201連接，再通過埠 52將接收模塊201的接收信號傳輸到接收天線內進行數據處理。其中，發射天線包括16個埠 40與發射模塊101連接。接收模塊包括16個埠50與接收模塊201連接。發射模塊101用於與發射天線連接，並將發射信號通過發射天線發送出去。請結合圖3。發射模塊101包括二倍頻器、帶通濾波器、放大器、二次諧波混頻器。發射模塊101輸入的本振信號依次經過二倍頻器、帶通濾波器、放大器後傳輸到二次諧波混頻器，同時中頻信號輸入到二次諧波混頻器。二次諧波混頻器將接收的信號處理後，依次經過帶通濾波器和放大器處理後，發射模塊101輸出發射信號。其中，二次諧波混頻器輸出的信號要經過二次放大，即在帶通濾波器之後，信號要經過兩級放大器放大。接收模塊201用於與接收天線連接，通過所述接收天線接收發射模塊101發送的發射信號並將發射信號轉換成中頻信號。請結合圖4。接收模塊201包括二倍頻器、帶通濾波器、二次諧波混頻器及放大器。發射信號通過天線發送到接收模塊201後，先經過兩級放大器放大，再經過帶通濾波器傳輸給二次諧波混頻器。同時，本振信號經由二倍頻器和帶通濾波器處理後傳輸到二次諧波混頻器。二次諧波混頻器將接收後信號進行處理後輸出中頻信號。本振模塊301與發射模塊101和接收模塊201連接，本振模塊301用於向發射模塊101和接收模塊201提供本振信號。請結合圖5。本振模塊301包括二功分器、放大器、低通濾波器及鎖相源。鎖相源為本振模塊301信號發生模塊。鎖相源的一輸出端與二功分器連接，二功分器輸出發射模塊101和接收模塊201所需的本振信號。鎖相源的另一輸出端依次連接低通濾波器、放大器和二功分器後，輸出發射中頻模塊105和接收中頻模塊205所需的參考信號。
發射開關模塊103與發射模塊101連接，用於控制發射模塊101發射信號的發射
通道數量。接收開關模塊203與接收模塊201連接，用於控制接收模塊201接收信號的接收
通道數量。毫米波信號的多通道傳輸系統還包括與發射模塊101連接的發射中頻模塊105。發射中頻模塊105用於將低頻信號轉換成輸入到發射模塊101的中頻信號。本振模塊301用於為發射中頻模塊105提供參考信號。發射開關模塊103包括發射中頻開關模塊107和發射本振開關模塊109,發射中頻開關模塊107分別與發射中頻模塊105、發射模塊101連接，發射中頻開關模塊107用於將發射中頻模塊105輸出的中頻信號通過開關邏輯發送給發射模塊101。請結合圖6。發射中頻模塊105包括低通濾波器、放大器、鎖相源、帶通濾波器及混頻器。系統輸入的低頻信號經由低通濾波器和放大器後傳輸給混頻器。本振模塊301輸出的參考信號經由鎖相源、帶通濾波器及放大器後傳輸給混頻器。混頻器對接收的信號進行處理後輸出給帶通濾波器，然後由放大器進行放大，在輸出給帶通濾波器從而輸出中頻信號。請結合圖7。發射中頻開關模塊107包括功放線性連接器和高速邏輯開關。功放線性連接器用於將兩個高速邏輯開關連接，從而使得整體具有16個開關，因而能夠通過對開關進行邏輯控制將發射中頻模塊105輸出的中頻信號傳輸給任意一隻邏輯開關，而實現單路發射的要求。優選地，功放線性連接 器選用HMC349MS系列的，高速邏輯開關選用HMC253QS系列的。發射本振開關模塊109與本振模塊301連接,發射本振開關模塊109用於將本振模塊301輸出的本振信號通過開關邏輯發送給發射模塊101。請結合圖8。發射本振開關模塊109原理類似發射中頻開關模塊105。發射本振開關模塊109包括功放線性連接器和高速邏輯開關。功放線性連接器用於將兩個高速邏輯開關連接，從而使得整體具有16個開關，因而能夠通過對開關進行邏輯控制將本振模塊301輸出的本振信號傳輸給任意一隻邏輯開關，而實現單路發射的要求。優選地，功放線性連接器選用HMC270MS系列的，高速邏輯開關選用HMC321LP系列的。毫米波信號的多通道傳輸系統還包括與接收模塊201連接的接收中頻模塊205，接收中頻模塊205用於將接收模塊201輸出的中頻信號轉換為低頻信號輸出給上位機。本振模塊301用於為接收中頻模塊205提供參考信號。請結合圖9。接收中頻模塊205包括鎖相源、帶通濾波器、放大器、混頻器及低通濾波器。本振模塊301輸出的參考信號經由鎖相源、帶通濾波器及放大器後傳輸給混頻器。混頻器同時接收經由低通濾波器和放大器處理後的中頻信號。混頻器將接收的信號進行處理後，輸出到低通濾波器，再經由兩級放大器處理後輸出低頻信號到上位機。接收開關模塊203包括接收中頻功分模塊209和接收中頻開關模塊207 ;接收中頻開關模塊207與接收模塊201和接收中頻功分模塊209連接，接收中頻功分模塊209還與接收中頻模塊205連接。接收中頻開關模塊207通過開關邏輯控制接收模塊201的接收通道數量，接收中頻功分模塊209用於將接收中頻開關模塊207輸出的多路中頻信號合為一路傳輸給接收中頻模塊205。請結合圖10。接收中頻開關模塊207和接收中頻功分模塊209包括功分器和高速邏輯開關。其中，高速邏輯開關具有16個輸入埠和16個輸出埠，高速邏輯開關的16個輸出埠與功分器連接。高速邏輯開關的16個輸入埠輸入中頻信號。高速邏輯開關通過對開關的邏輯控制，控制邏輯開關的接通數量，進而控制接收中頻開關模塊207的接收通道數量，實現多路接收的目的。優選地，高速邏輯開關選用16*HMC349MS。暈米波信號的多通道傳輸系統還包括接收本振功分模塊303和接收本振開關模塊305，接收本振功分模塊303與本振模塊301和接收本振開關模塊305連接，接收本振開關模塊303還與接收模塊201連接。接收本振功分模塊303用於將本振模塊301輸出本振信號分為多路本振信號輸出給接收本振開關模塊305，接收本振開關模塊305通過開關邏輯將多路本振信號輸出給接收模塊201。請結合圖11。接收本振開關模塊305和接收本振功分模塊303包括功分器和高速邏輯開關。其中，高速邏輯開關具有16個輸入埠和16個輸出埠。功分器的輸入端輸入本振信號。高速邏輯開關的16個輸入埠與功分器連接。功分器用於將輸入的本振信號分為16路後輸出給高速邏輯開關。高速邏輯開關通過對開關的邏輯控制，控制邏輯開關的接通數量，進而控制接收本振開關模塊305的接收通道數量，實現多路接收的目的。優選地，高速邏輯開關選用16*HMC270MS。
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基於上述所有實施例，開關邏輯採用HMV系列的邏輯器件。發射模塊101用於將lGHz-3GHz的中頻信號上變頻為35GHz的信號後傳輸給發射天線。接收模塊201將通過接收天線接收到的35GHz的信號下變頻為lGHz-3GHz的中頻信號。本振模塊301用於向發射模塊101和接收模塊201提供7_9GHz的本振信號。發射模塊101包括16路發射通道，接收模塊201包括16路接收通道。基於上述所有實施例，低頻信號一般為100ΜΗζ-200ΜΗζ。優選為，接收中頻模塊205輸出的低頻信號為150MHz。參考信號一般為90MHz-120MHz，優選為100MHz。中頻信號一般為 lGHz-3GHz，優選為1. 8GHz。上述毫米波信號的多通道傳輸系統通過發射開關模塊103控制發射模塊101發射信號的發射通道數量及通過接收開關模塊203控制接收模塊201接收信號的接收通道數量。從而能夠精確的控制信號發射數量和信號的接收數量，進而保證信號的傳輸精確度。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，包括發射模塊、接收模塊、本振模塊、發射開關模塊、接收開關模塊； 所述發射模塊用於與發射天線的發射端連接；所述發射模塊用於將發射信號通過發射天線發送出去； 所述接收模塊用於與接收天線的接收端連接；所述接收模塊用於接收所述發射模塊發送的發射信號並將所述發射信號轉換成中頻信號； 所述本振模塊與所述發射模塊和所述接收模塊連接，所述本振模塊用於向所述發射模塊和所述接收模塊提供本振信號； 所述發射開關模塊與所述發射模塊連接，所述發射開關模塊用於控制所述發射模塊發射信號的發射通道數量； 所述接收開關模塊與所述接收模塊連接，所述接收開關模塊用於控制所述接收模塊接收信號的接收通道數量。
2.根據權利要求1所述的毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，還包括與所述發射模塊連接的發射中頻模塊，所述發射中頻模塊用於將低頻信號轉換成輸入到所述發射模塊的中頻信號；所述本振模塊還用於為所述發射中頻模塊提供參考信號。
3.根據權利要求2所述的毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，所述發射開關模塊包括發射中頻開關模塊和發射本振開關模塊，所述發射中頻開關模塊分別與所述發射中頻模塊、所述發射模塊連接，所述發射中頻開關模塊用於將所述發射中頻模塊輸出的中頻信號通過開關邏輯發送給所述發射模塊； 所述發射本振開關模塊與所述本振模塊連接，所述發射本振開關模塊用於將所述本振模塊輸出的本振信號通過開關邏輯發送給所述發射模塊。
4.根據權利要求1所述的毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，還包括與所述接收模塊連接的接收中頻模塊，所述接收中頻模塊用於將接收模塊輸出的中頻信號轉換為低頻信號輸出給上位機；所述本振模塊還用於為所述接收中頻模塊提供參考信號。
5.根據權利要求4所述的毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，所述接收開關模塊包括接收中頻功分模塊和接收中頻開關模塊；所述接收中頻開關模塊分別與所述接收模塊、所述接收中頻功分模塊連接，所述接收中頻功分模塊還與所述接收中頻模塊連接； 所述接收中頻開關模塊通過開關邏輯控制所述接收模塊的接收通道數量，所述接收中頻功分模塊用於將所述接收中頻開關模塊輸出的多路中頻信號合為一路傳輸給所述接收中頻模塊。
6.根據權利要求1所述的毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，還包括接收本振功分模塊和接收本振開關模塊，所述接收本振功分模塊分別與所述本振模塊、所述接收本振開關模塊連接，所述接收本振開關模塊還與所述接收模塊連接， 所述接收本振功分模塊用於將所述本振模塊輸出本振信號分為多路本振信號輸出給所述接收本振開關模塊，所述接收本振開關模塊通過開關邏輯將多路本振信號輸出給所述接收模塊。
7.根據權利要求3、5或6所述的毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，所述開關邏輯採用HMC系列的邏輯器件。
8.根據權利要求1所述的毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，所述發射模塊用於將lGHz-3GHz的中頻信號上變頻為30GHz-50GHz的信號後傳輸給所述發射天線所述接收模塊將通過接收天線接收到的30GHz-50GHz的信號下變頻為lGHz-3GHz的中頻信號。
9.根據權利要求1所述的多通道毫米波信號傳輸系統，其特徵在於，所述本振模塊用於向所述發射模塊和所述接收模塊提供7-9GHZ的本振信號。
10.根據權利要求1所述的毫米波信號的多通道傳輸系統，其特徵在於，所述發射模塊包括16路發射通道，所述接收模塊包括16路接收通道。
全文摘要
一種毫米波信號的多通道傳輸系統，包括發射模塊、接收模塊、本振模塊、發射開關模塊、接收開關模塊；發射模塊用於與發射天線的發射端連接；發射模塊用於將發射信號通過發射天線發送出去；接收模塊用於與接收天線的接收端連接；接收模塊用於接收發射模塊發送的發射信號並將發射信號轉換成中頻信號；本振模塊與發射模塊和接收模塊連接，本振模塊用於向發射模塊和接收模塊提供本振信號；發射開關模塊與發射模塊連接，發射開關模塊用於控制發射模塊發射信號的發射通道數量；接收開關模塊與接收模塊連接，接收開關模塊用於控制接收模塊接收信號的接收通道數量。從而能夠精確的控制信號發射數量和信號的接收數量，進而保證信號的傳輸精確度。
文檔編號H04B10/11GK103067080SQ20121054533
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者金雷, 時華峰, 汪震 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院