一种星载X频段小型化高次倍频装置的制作方法

本发明涉及星载高次倍频设计领域，特别涉及一种星载x频段小型化高次倍频装置。

背景技术：

在卫星测控数传分系统中，发射机需要将遥测或数传信号发送至地面站，根据目前晶振设计和生产水平，其输出频率无法覆盖至s频段及以上，通常需要通过倍频的方式得到高频载波。

高次倍频产生高频载波的方式通常有间接式与直接式两种，间接式倍频通常就是利用锁相环来完成，其主要优点是输出频带宽，倍频次数选择面广，但其相位噪声受各方面影响较大，往往实际应用时相位噪声的恶化要远大于理论值。相较而言，直接式倍频通常就是利用三极管、肖特基管和阶跃恢复二极管来实现，其主要优点是相位噪声的恶化几乎等同于理论值，因此在宇航应用领域，需要载波具有较好的相位噪声，一般选择直接式倍频来完成。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种星载x频段小型化高次倍频装置的设计，以满足现有星载应用中倍频装置小型化以及倍频次数高的需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种星载x频段小型化高次倍频装置，包括：梳频滤波电路、阶跃倍频电路，其中：

所述梳频滤波电路，用于将输入信号进行20次倍频，并将倍频后的信号发送给阶跃倍频电路；

所述阶跃倍频电路，用于将梳频滤波电路输入的信号进行11次倍频，最终获得220次倍频的信号。

较佳的，所述梳频滤波电路包括：依次连接的梳状谱发生器、第一声表滤波器、第一放大器、第二声表滤波器、第二放大器；其中：

所述梳状谱发生器：用于接收输入信号，并将输入信号进行20次倍频，获得第一级倍频信号；并将第一级倍频信号发送至第一声表滤波器；

所述第一声表滤波器，用于对梳状谱发生器发送的信号进行抑制谐杂波的处理；并将处理后的信号发送给第一放大器；

第一放大器：用于对第一声表滤波器发送的信号进行信号放大的处理；并将放大后的信号发送给第二声表滤波器；

第二声表滤波器，用于对第一放大器发送的信号进行抑制谐杂波的处理；并将处理后的信号发送给第二放大器；

第二放大器：用于对第二声表滤波器发送的信号进行信号放大的处理；并将放大后的信号发送给所述阶跃倍频电路。

较佳的，所述阶跃倍频电路包括：依次连接的阶跃二极管、4阶微带滤波器、第三放大器、3阶微带滤波器、隔离器；其中：

阶跃二极管：用于接收第二放大器发送的信号，并对该信号进行11次倍频；获得第二级倍频信号即x频段信号，并将第二级倍频信号发送至4阶微带滤波器；

所述4阶微带滤波器，用于对阶跃二极管发送的信号进行抑制谐杂波的处理；并将处理后的信号发送给第三放大器；

第三放大器：用于对所述4阶微带滤波器发送的信号进行信号放大的处理；并将放大后的信号发送给3阶微带滤波器；

3阶微带滤波器，用于对第三放大器发送的信号进行抑制谐杂波的处理；并将处理后的信号发送给隔离器；

隔离器：用于对3阶微带滤波器发送的信号进行阻抗匹配，并抑制反向输入。

较佳的，所述输入信号的频率为40mhz，输入信号功率范围为0～5dbm。

较佳的，所述第一声表滤波器、第二声表滤波器均满足：带宽为10mhz，带宽内插损小于3.5db，偏离中心频率40mhz的抑制度大于45dbc。

较佳的，所述第一放大器和第二放大器均满足：增益大于20db。

较佳的，所述4阶微带滤波器满足：带宽为300mhz，带宽内插损小于4db，偏离中心频率800mhz的抑制度大于50dbc。

较佳的，所述3阶微带滤波器满足：带宽为300mhz，带宽内插损小于3db，偏离中心频率800mhz的抑制度大于45dbc。

较佳的，所述第三放大器满足：增益大于16db。

较佳的，所述隔离器的端口驻波小于1.25。

较佳的，所述梳频滤波电路和阶跃倍频电路采用了上下叠层互联安装。

较佳的，所述装置在所述梳频滤波电路中设置有金属隔板，用于将第一声表滤波器和第二声表滤波器进行隔离。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比较，具有以下的优点和积极效果：

1)本发明满足目前星载倍频次数高，谐波抑制好的需求。

2)本发明采用的梳状谱发生器以及阶跃二极管级联的高次倍频方式，减少了直接倍频级数，将传统倍频装置体积减小了50％，满足目前星载小型化的需求。

3)本发明具有电路简单，易实现的特点，并具有一定的通用性，可广泛应用于卫星通信、测控、导航、对抗等电子系统中。

4)该倍频装置的两部分倍频电路采用了上下叠层互联安装，并利用金属隔墙对微波场的抑制效果，解决了叠层互联安装后的两部分倍频信号干扰的问题，并将传统阶跃倍频电路中的腔体滤波器更换为4阶微带滤波器与3阶微带滤波器级联的形式，减小了高次倍频装置的体积。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明具体实施例一种星载x频段小型化高次倍频装置的原理框图；

图2为本发明具体实施例一种星载x频段小型化高次倍频装置的装配示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1，本实施例公开了一种星载x频段小型化高次倍频装置，采用两级级联的直接倍频方式，包括：梳频滤波电路100、阶跃倍频电路200，其中：

所述梳频滤波电路，为第一级倍频电路，用于将输入信号进行20次倍频，并将倍频后的信号发送给阶跃倍频电路；本实施例中，输入信号为输入频率为40mhz的信号。这里仅为举例，本发明不对输入信号的频率做出限定。

所述阶跃倍频电路，为第二级倍频电路，用于将梳频滤波电路输入的信号进行11次倍频，最终获得220次倍频的信号，即x频段信号(对应图中rfout)。

根据ieee521-2002标准，x频段是指频率在8-12ghz的无线电波波段，在电磁波谱中属于微波。而在某些场合中，x波段的频率范围则为7-11.2ghz。

“倍频”的意思是指：输入射频信号f0通过电路后得到fn的输出射频信号，其中fn＝n×f0，其中n为正整数。

其中，所述梳频滤波电路包括：依次连接的梳状谱发生器、第一声表滤波器、第一放大器、第二声表滤波器、第二放大器；其中：

所述梳状谱发生器：用于接收输入信号，并将输入信号进行20次倍频，获得第一级倍频信号；并将第一级倍频信号发送至第一声表滤波器；

所述第一声表滤波器，用于对梳状谱发生器发送的信号进行抑制谐杂波的处理；并将处理后的信号发送给第一放大器；

第一放大器：用于对第一声表滤波器发送的信号进行信号放大的处理；并将放大后的信号发送给第二声表滤波器；

第二声表滤波器，用于对第一放大器发送的信号进行抑制谐杂波的处理；并将处理后的信号发送给第二放大器；

第二放大器：用于对第二声表滤波器发送的信号进行信号放大的处理；并将放大后的信号发送给所述阶跃倍频电路。rfout表示射频信号输出。

本实施例中，第一级倍频电路的输入信号频率为40mhz，输入信号功率范围为0～5dbm，输入信号经过所述梳状谱发生器后产生输入信号的第20次倍频信号的功率大于等于-17dbm。

所述梳状谱发生器输出端接入第一声表滤波器取出其中的第20次倍频信号。所述第一声表滤波器、第二声表滤波器为同款，均满足：带宽为10mhz，带宽内插损小于3.5db，偏离中心频率40mhz的抑制度大于45dbc。

第一声表滤波器输出端设计有第一放大器，第一放大器的增益大于20db，经过第一放大器后输出信号为0dbm左右。

第一放大器输出信号再输入第二声表滤波器及第二放大器，经两级放大器后输出信号为20dbm左右。所述第二放大器与第一放大器为同款，也满足：增益大于20db。

其中，所述阶跃倍频电路包括：依次连接的阶跃二极管、4阶微带滤波器、第三放大器、3阶微带滤波器、隔离器；其中：

阶跃二极管：用于接收第二放大器发送的信号，并对该信号进行11次倍频；获得第二级倍频信号即x频段信号，并将第二级倍频信号发送至4阶微带滤波器；

所述4阶微带滤波器，用于对阶跃二极管发送的信号进行抑制谐杂波的处理；并将处理后的信号发送给第三放大器；

第三放大器：用于对所述4阶微带滤波器发送的信号进行信号放大的处理；并将放大后的信号发送给3阶微带滤波器；

3阶微带滤波器，用于对第三放大器发送的信号进行抑制谐杂波的处理；并将处理后的信号发送给隔离器；

隔离器：用于对3阶微带滤波器发送的信号进行阻抗匹配，并抑制反向输入，并保证所述星载x频段小型化高次倍频装置的输出端口匹配。

本实施例中，第二级倍频电路的输入信号频率为800mhz，输入信号功率范围为20dbm左右，输入信号经过阶跃二极管后产生x频段信号；

所述阶跃二极管输出端设计有4阶微带滤波器，其带宽设计为300mhz，带宽内插损小于4db，偏离中心频率800mhz的抑制度大于50dbc。

4阶微带滤波器输出端设计有第三放大器，第三放大器的增益大于16db。

第三放大器输出端设计有3阶微带滤波器，其带宽设计为300mhz，带宽内插损小于3db，偏离中心频率800mhz的抑制度大于45dbc。

3阶微带滤波器输出端设计有隔离器，隔离器端口驻波小于1.25。

如图2，两级倍频电路采用了上下叠层设计，相较于传统的倍频装置体积减小了50％，满足目前星载小型化的需求。

梳频滤波部分的声表滤波器采用了嵌入壳体的安装方式，阶跃倍频电路中的滤波器采用了两极微带滤波器级联，实现了小型化的高次倍频。

梳频滤波电路中的两级声表滤波器：第一声表滤波器、第二声表滤波器，需在其输入输出端完全隔离的情况下，才可达到最优的谐波抑制效果。

所述装置在所述梳频滤波电路中设置有金属隔板，用于将第一声表滤波器和第二声表滤波器进行隔离。这款声表滤波器为金属双列直插封装形式，在安装时采用了反向安装，利用板间隔墙(金属隔板)将滤波器的输入输出引脚完全隔离开，以获取最优的谐波抑制效果。

阶跃倍频电路中的滤波器采用了4阶微带滤波器与3阶微带滤波器级联的方式，完成了对谐波的抑制，同时减小了整个装置的体积。

本发明设计的一种星载x频段小型化高次倍频装置，用于星载测控应答机中，其倍频次数为220次，分解为两级，第一级采用20次倍频，第二级采用11次倍频。该装置本体尺寸为55mm×50mm×16mm，总重量为80g。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。