一種四輸出微波變頻電路及四輸出變頻器的製作方法

2023-12-04 20:53:11

本實用新型實施例屬於微波技術領域，尤其涉及一種四輸出微波變頻電路及四輸出變頻器。

背景技術：

隨著微波技術的迅速發展，通過微波變頻器來實現微波信號處理的電子產品也越來越多。然而，部分電子產品的微波變頻電路結構複雜，外圍電路較多，導致電子元器件之間的隔離效果較差，信號間存在嚴重的幹擾，電路的穩定性較低。

技術實現要素：

本實用新型實施例提供一種四輸出微波變頻電路及四輸出變頻器，電路結構簡單，外圍電路少，可以有效減少電子元器件間的幹擾。

本實用新型實施例一方面提供一種四輸出微波變頻電路，其包括射頻放大模塊、濾波模塊、高度集成的控制模塊、晶振模塊和穩壓模塊；

所述射頻放大模塊接入水平極化信號和垂直極化信號並分別與所述濾波模塊和所述控制模塊連接，所述濾波模塊還與所述控制模塊連接，所述控制模塊還分別與所述晶振模塊和所述穩壓模塊連接並接入外部接收機輸出的控制信號，所述穩壓模塊還接入所述接收機輸出的電平信號；

所述射頻放大模塊受所述控制模塊控制分別對所述水平極化信號和所述垂直極化信號進行放大後輸出給所述濾波模塊，所述濾波模塊對放大後的所述水平極化信號和所述垂直極化信號進行濾波後輸出給所述控制模塊，所述控制模塊根據所述控制信號控制所述晶振模塊輸出預設頻率的本振信號，所述控制模塊還將所述本振信號、濾波後的所述水平極化信號和濾波後的所述垂直極化信號混頻處理為四路中低頻信號並通過其四個輸出端分別輸出至所述接收機，所述穩壓模塊將所述電平信號的電壓調節至預設值為所述控制模塊供電。

本實用新型實施例另一方面還提供一種四輸出變頻器，其包括上述的四輸出微波變頻電路。

本實用新型實施例通過高度集成的控制模塊連接射頻放大模塊、晶振模塊和穩壓模塊構成具有微波變頻功能的四輸出微波變頻電路，電路結構簡單，外圍電路少，可以有效減少電子元器件間的幹擾。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型的實施例一提供的微波變頻電路的結構框圖；

圖2是本實用新型的實施例二提供的微波變頻電路的結構框圖；

圖3是本實用新型的實施例三提供的微波變頻電路的結構框圖；

圖4是本實用新型的實施例四提供的微波變頻電路的電路結構示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本實用新型保護的範圍。

本實用新型的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「包括」以及它們任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含。例如包含一系列步驟或單元的過程、方法或系統、產品或設備沒有限定於已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒有列出的步驟或單元，或可選地還包括對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。此外，術語「第一」、「第二」和「第三」等是用於區別不同對象，而非用於描述特定順序。

實施例一：

如圖1所示，本實施例提供一種四輸出微波變頻電路100，其包括射頻放大模塊10、濾波模塊20、高度集成的控制模塊30、晶振模塊40和穩壓模塊50。

射頻放大模塊10接入水平極化信號和垂直極化信號並分別與濾波模塊20和控制模塊30連接，濾波模塊20還與控制模塊30連接，控制模塊30還分別與晶振模塊40和穩壓模塊50連接並接入外部接收機200輸出的控制信號，穩壓模塊50還接入接收機200輸出的電平信號。

在具體應用中，射頻放大模塊10包括兩個輸入端，其中一個輸入端連接用於接收水平極化信號的第一天線，另一個輸入端連接用於接收垂直極化信號的第二天線，第一天線和第二天線可以是同一個天線也可以是不同的天線；濾波模塊20可以選用由帶通濾波器構成的濾波電路，也可以選用其他具有同等濾波作用的濾波器件或電路；控制模塊30可以為通過通用集成電路，例如CPU(Central Processing Unit，中央處理器)，或通過ASIC(Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路)來實現的高度集成的具有數據處理、計算和控制功能的集成電路或晶片；晶振模塊40可以選用晶體振蕩器。

本實施例所提供的四輸出微波變頻電路100的工作原理為：

射頻放大模塊受控制模塊控制分別對水平極化信號和垂直極化信號進行放大後輸出給濾波模塊，濾波模塊對放大後的水平極化信號和垂直極化信號進行濾波後輸出給控制模塊，控制模塊根據控制信號控制晶振模塊輸出預設頻率的本振信號，控制模塊還將本振信號、濾波後的水平極化信號和濾波後的垂直極化信號混頻處理為四路中低頻信號並通過其四個輸出端分別輸出至接收機，穩壓模塊將電平信號的電壓調節至預設值為控制模塊供電。

在具體應用中，接收機根據其需要獲取的中低頻信號的頻率，輸出相應的控制信號使控制模塊獲取對應頻率的本振信號，最終使控制模塊輸出接收機需要的頻率的中低頻信號。

本實施例通過高度集成的控制模塊連接射頻放大模塊、晶振模塊和穩壓模塊構成具有微波變頻功能的四輸出微波變頻電路，電路結構簡單，外圍電路少，可以有效減少電子元器件間的幹擾。

實施例二：

本實施例是對實施例一所提供的四輸出微波變頻電路100結構的進一步細化。

如圖2所示，在本實施例中，射頻放大模塊10包括第一射頻放大單元11和第二射頻放大單元12。

第一射頻放大單元11接入水平極化信號並分別與濾波模塊20和控制模塊30連接，第二射頻放大單元12接入垂直極化信號並分別與濾波模塊20和控制模塊30連接。

本實施例所提供的射頻放大模塊10的工作原理為：

第一射頻放大單元受控制模塊控制對水平極化信號進行放大後輸出給濾波模塊，第二射頻放大單元受控制模塊控制對垂直極化信號進行放大後輸出給濾波模塊。

本實施例通過提供相互獨立的第一射頻放大單元和第二射頻放大單元分別對水平極化信號和垂直極化信號進行放大，可以有效隔離水平極化信號和垂直極化信號，杜絕水平極化信號和垂直極化信號之間的相互交叉情況，減少信號間的幹擾。

如圖2所示，在本實施例中，濾波模塊20包括第一濾波單元21和第二濾波單元22。

第一濾波單元21的輸入端和第二濾波單元22的輸入端均與射頻放大模塊10連接，第一濾波單元21的輸出端和第二濾波單元22的輸出端均與控制模塊30連接。

在本實施例中，第一濾波單元21的輸入端接第一射頻放大單元11的輸出端，第二濾波單元22的輸入端接第二射頻放大單元12的輸出端。

本實施例所提供的濾波模塊20的工作原理為：

第一濾波單元對射頻放大模塊輸出的放大後的水平極化信號進行濾波後輸出給控制模塊，第二濾波單元對射頻放大模塊輸出的放大後的垂直極化信號進行濾波後輸出給控制模塊。

本實施例通過提供相互獨立的第一濾波單元和第二濾波單元分別對放大後的水平極化信號和放大後的垂直極化信號進行濾波，可以有效隔離水平極化信號和垂直極化信號，杜絕水平極化信號和垂直極化信號之間的相互交叉情況，減少信號間的幹擾。

如圖2所示，在本實施例中，穩壓模塊50包括第一穩壓單元51和第二穩壓單元52。

第一穩壓單元51的第一輸入端與控制模塊30的第一中低頻信號輸出端共接於接收機200，第一穩壓單元51的第二輸入端與控制模塊30的第二中低頻信號輸出端共接於接收機200，第二穩壓單元52的第一輸入端與控制模塊30的第三中低頻信號輸出端共接於接收機200，第二穩壓單元52的第二輸入端與控制模塊30的第四中低頻信號輸出端共接於接收機200，第一穩壓單元51的輸出端和第二穩壓單元52的輸出端共接於控制模塊30的供電端。

在本實施例中，第一穩壓單元51的第一輸入端和第二輸入端以及第二穩壓單元52的第一輸入端和第二輸入端輸入的均是相同的電平信號；控制模塊30第一～第四輸出端中每個輸出端輸出四路中低頻信號中的一路。

本實施例提供的穩壓模塊50的工作原理為：

第一穩壓單元與第二穩壓單元分別輸入電平信號並將電平信號的電壓調節至預設值為控制模塊供電。

本實施例通過兩個穩壓單元的四個輸出端分別一一對應連接控制模塊的四個輸出端，可以有效隔離輸出的四路中低頻信號，減少信號之間的幹擾。

實施例三：

本實施例是對實施例二所提供的四輸出微波變頻電路100結構的進一步細化。

如圖3所示，在本實施例中，第一射頻放大單元11包括第一初級放大子單元111和第一次級放大子單元112，第二射頻放大單元12包括第二初級放大子單元121和第二次級放大子單元122。

第一初級放大子單元111的輸入端接入水平極化信號，第一初級放大子單元111的第一受控端和第二受控端均與控制模塊30連接，第一初級放大子單元111的輸出端接第一次級放大子單元112的輸入端；

第一次級放大子單元112第一受控端和第二受控端均與控制模塊30連接，第一次級放大子單元112的輸出端接濾波模塊20的第一濾波單元21的輸入端；

第二初級放大子單元121的輸入端接入垂直極化信號，第二初級放大子單元121的第一受控端和第二受控端均與控制模塊30連接，第二初級放大子單元121的輸出端接第二次級放大子單元122的輸入端；

第二次級放大子單元122第一受控端和第二受控端均與控制模塊30連接，第二次級放大子單元122的輸出端接濾波模塊20的第二濾波單元22的輸入端。

本實施例所提供的第一射頻放大單元11和第二射頻放大單元12的工作原理為：

第一初級放大子單元受控制模塊控制對水平極化信號進行一次放大後輸出給第一次級放大子單元，第一次級放大子單元對一次放大後的水平極化信號進行二次放大後輸出給濾波模塊；

第二初級放大子單元受控制模塊控制對垂直極化信號進行一次放大後輸出給第二次級放大子單元，第二次級放大子單元對一次放大後的垂直極化信號進行二次放大後輸出給濾波模塊。

如圖3所示，在本實施例中，第一射頻放大單元10還包括第一耦合電容C1，第二射頻放大單元20還包括第二耦合電容C2。

第一耦合電容C1的陽極接第一初級放大子單元111的輸出端，第一耦合電容C1的陰極接第一次級放大子單元112的輸入端，第二耦合電容C2的陽極接第二初級放大子單元121的輸出端，第二耦合電容C2的陰極接第二次級放大子單元122的輸入端。

本實施例通過分別對水平極化信號和垂直極化信號進行二次放大，可以得到頻率大小符合需要的射頻信號。

實施例四：

本實施例是在實施例三的基礎上，提供四輸出微波變頻電路100的具體電路結構。

如圖4所示，在本實施例中，第一初級放大子單元111包括第一N型場效應管Q1、第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第一旁路電容C3和第二旁路電容C4，第一次級放大子單元112包括第二N型場效應管Q2、第三限流電阻R3、第四限流電阻R4、第三旁路電容C5和第四旁路電容C6，第二初級放大子單元121包括第三N型場效應管Q3、第五限流電阻R5、第六限流電阻R6、第五旁路電容C7、第六旁路電容C8、第七旁路電容C9、第八旁路電容C10和第九旁路電容C11，第二次級放大子單元122包括第四N型場效應管Q4、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8、第十旁路電容C12、第十一旁路電容C13和第十二旁路電容C14。

第一N型場效應管Q1的柵極和第一限流電阻R1的一端共接構成第一初級放大子單元111的輸入端，第一限流電阻R1的另一端與第一旁路電容C3的陽極共接構成第一初級放大子單元111的第一受控端，第一旁路電容C3的陰極接地，第一N型場效應管Q1的漏極與第二限流電阻R2的一端共接構成第一初級放大子單元111的輸出端，第二限流電阻R2的另一端與第二旁路電容C4的陽極共接構成第一初級放大子單元111的第二受控端，第二旁路電容C4的陰極接地。

第二N型場效應管Q2的柵極和第三限流電阻R3的一端共接構成第一次級放大子單元112的輸入端，第三限流電阻R3的另一端與第三旁路電容C5的陽極共接構成第一次級放大子單元112的第一受控端，第三旁路電容C5的陰極接地，第二N型場效應管Q2的漏極與第四限流電阻R4的一端共接構成第一次級放大子單元112的輸出端，第四限流電阻R4的另一端與第四旁路電容C6的陽極共接構成第一次級放大子單元112的第二受控端，第四旁路電容C6的陰極接地。

第三N型場效應管Q3的柵極和第五限流電阻R5的一端共接構成第二初級放大子單元121的輸入端，第五限流電阻R5的另一端與第五旁路電容C7的陽極和第六旁路電容C8的陽極共接構成第二初級放大子單元121的第一受控端，第五旁路電容C7的陰極和第六旁路電容C8的陰極共接於地，第三N型場效應管Q3的漏極與第六限流電阻R6的一端共接構成第二初級放大子單元121的輸出端，第六限流電阻R6的另一端與第七旁路電容C9的陽極、第八旁路電容R10的陽極和第九旁路電容R11的陽極共接構成第二初級放大子單元121的第二受控端，第七旁路電容R9的陰極、第八旁路電容R10的陰極和第九旁路電容R11的陰極共接於地。

第四N型場效應管Q4的柵極和第七限流電阻R7的一端共接構成第二次級放大子單元122的輸入端，第七限流電阻R7的另一端與第十旁路電容C12的陽極和第十一旁路電容C13的陽極共接構成第二次級放大子單元122的第一受控端，第十旁路電容C12的陰極和第十一旁路電容C13的陰極共接於地，第四N型場效應管Q4的漏極與第八限流電阻R8的一端共接構成第二次級放大子單元122的輸出端，第八限流電阻R8的另一端與第十二旁路電容C14的陽極共接構成第二次級放大子單元122的第二受控端，第十二旁路電容C14的陰極接地。

在具體應用中，第一～第四N型場效應管均可以等效替換為P型場效應管，當替換為P型場效應管時，將P型場效應管的漏極等同於N型場效應管的源極使用，將P型場效應管的源極等同於N型場效應管的漏極使用即可。

如圖4所示，在本實施例中，第一濾波單元21包括第三耦合電容C15和第一帶通濾波器BPF1，第二濾波單元22包括第四耦合電容C16和第二帶通濾波器BPF2。

第三耦合電容C15的陽極為第一濾波單元21的輸入端，第三耦合電容C15的陰極接第一帶通濾波器BPF1的輸入端，第一帶通濾波器BPF1的輸出端為第一濾波單元21的輸出端；

第四耦合電容C16的陽極為第二濾波單元22的輸入端，第四耦合電容C16的陰極接第二帶通濾波器BPF2的輸入端，第二帶通濾波器BPF2的輸出端為第二濾波單元22的輸出端。

如圖4所示，在本實施例中晶振模塊40包括頻率範圍為0～25MHZ晶體振蕩器X，該晶體振蕩器X的兩個接地端分別通過電容C17和電容C18接地。

如圖4所示，在本實施例中，控制模塊30包括控制晶片U1，本實施例中，控制晶片U1選用恩智浦半導體有限公司(NXP Semiconductors)生產的TFF1044HN型晶片，該晶片的引腳定義和連接關係如下：

1號引腳：第一路射頻信號的第一級放大器漏極偏置電壓控制端，本實施例中接第一初級放大子單元111的第二受控端；

2號引腳：第一路射頻信號的第一級放大器柵極偏置電壓控制端，本實施例中接第一初級放大子單元111的第一受控端；

3號引腳：第一級放大器漏極電流設定端，本實施例中經電阻R9接地；

4號引腳：外部晶振正連接端，本實施例中接晶體振蕩器X的輸入端；

5號引腳：第二級放大器類型選擇端，本實施例中接地；

6號引腳：外部晶振負連接端，本實施例中接晶體振蕩器X的輸出端；

7號引腳：第二級放大器漏極/集電極電流設定端，本實施例中經電阻R10接地；

8號引腳：第二路射頻信號的第一級放大器柵極偏置電壓控制端，本實施例中接第二初級放大子單元112的第一受控端；

9號引腳：第二路射頻信號的第一級放大器漏極偏置電壓控制端，本實施例中接第二初級放大子單元112的第二受控端；

10號引腳和13號引腳：第二路射頻信號的接地端，本實施例中均接地；

11號引腳和12號引腳：第二路射頻信號輸入端，本實施例中共接於帶通濾波器BPF2的輸出端；

14號引腳：第二路射頻信號的第二級放大器漏極偏置電壓控制端，本實施例中接第二次級放大子單元122的第二受控端；

15號引腳：第二路射頻信號的第二級放大器柵極偏置電壓控制端，本實施例中接第二次級放大子單元122的第一受控端；

16號引腳：轉換增益設置端，本實施例中經電阻R11接地；

17號引腳：第四路中低頻信號輸出端的轉換增益設置端，本實施例中接地；

18號引腳：第四路中低頻信號輸出端，本實施例中接電容C19的陽極；

19號引腳：第四路中低頻信號的波段選擇控制信號輸入端，本實施例中經電阻R12與電容C19的陰極和第二穩壓單元52的第二輸入端共接於接收機；

20號引腳：第三路中低頻信號的波段選擇控制信號輸入端，本實施例中經電阻R12與電容C20的陰極和第二穩壓單元52的第一輸入端共接於接收機；

21號引腳：第三路中低頻信號輸出端，本實施例中接電容C20的陽極；

22號引腳：第三路中低頻信號的接地端，本實施例中接地；

23號引腳：供電端，本實施例中與第一穩壓單元51的輸出端和第二穩壓單元52的輸出端共接；

24號引腳：第二路中低頻信號的接地端，本實施例中接地；

25號引腳：第二路中低頻信號輸出端，本實施例中接電容C21的陽極；

26號引腳：第三路中低頻信號的波段選擇控制信號輸入端，本實施例中經電阻R14與電容C21的陰極和第一穩壓單元51的第二輸入端共接於接收機；

27號引腳：第一路中低頻信號的波段選擇控制信號輸入端，本實施例中經電阻R15與電容C22的陰極和第一穩壓單元51的第一輸入端共接於接收機；

28號引腳：第一路中低頻信號輸出端，本實施例中接電容C22的陽極；

29號引腳：第一路中低頻信號的接地端，本實施例中接地；

30號引腳：射頻信號輸入和四輸出模式選擇端，本實施例中置空；

31號引腳：第一路射頻信號的第二級放大器柵極偏置電壓控制端，本實施例中接第一次級放大子單元112的第一受控端；

32號引腳：第一路射頻信號的第二級放大器漏極偏置電壓控制端，本實施例中接第一次級放大子單元112的第二受控端；

33號引腳：射頻信號接地端，本實施例中接地；

34號引腳和35號引腳：第一路射頻信號輸入端，本實施例中共接於帶通濾波器BPF1的輸出端；

36號引腳：射頻信號接地端，本實施例中接地。

如圖4所示，在本實施例中，第一穩壓單元51包括第一穩壓晶片U2、第二穩壓晶片U3和第一開關二極體T1，第二穩壓單元52包括第三穩壓晶片U4、第四穩壓晶片U5和第二開關二極體T2。

第一穩壓晶片U2的輸入端為第一穩壓單元51的第一輸入端，第一穩壓晶片U2的輸出端接第一開關二極體T1的第一輸入端，第一穩壓晶片U2的接地端接地，第二穩壓晶片U3的輸入端為第一穩壓單元51的第二輸入端，第二穩壓晶片U3的輸出端接第一開關二極體T1的第二輸入端，第二穩壓晶片U3的接地端接地，第一開關二極體T1的輸出端為第一穩壓單元51的輸出端；

第三穩壓晶片U4的輸入端為第二穩壓單元52的第一輸入端，第三穩壓晶片U4的輸出端接第二開關二極體T2的第一輸入端，第三穩壓晶片U4的接地端接地，第四穩壓晶片U5的輸入端為第二穩壓單元T2的第二輸入端，第四穩壓晶片U5的輸出端接第二開關二極體T2的第二輸入端，第四穩壓晶片U5的接地端接地，第二開關二極體T2的輸出端為第二穩壓單元52的輸出端；

在本實施例中，第一穩壓晶片U2的輸入端還經電容C23接地，第一穩壓晶片U2的輸出端還分別經電容C24和電容C25接地；第二穩壓晶片U3的輸入端還分別經電容C26和C27接地，第二穩壓晶片U3的輸出端還經電容C28接地；第一開關二極體T1的輸出端還經電容C29接地；第三穩壓晶片U4的輸入端還經電容C30接地，第三穩壓晶片U4的輸出端還經電容C31接地；第四穩壓晶片U5的輸入端還經電容C32接地，第四穩壓晶片U5的輸出端還經電容C33接地；第二開關二極體T2的輸出端還經電容C34接地，第一開關二極體T1的輸出端和第二開關二極體T2的輸出端還共接後分別經電容C35和電容C36接地。

本實用新型實施例還提供一種四輸出變頻器，其包括上述的四輸出微波變頻電路。由上述四輸出微波變頻電路構成的變頻器結構簡單，性能穩定，適於廣泛推廣使用。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。