射频信号变频处理电路及装置的制作方法

本实用新型涉及射频
技术领域：
，尤其涉及一种射频信号变频处理电路及装置。
背景技术：
：电磁波频率较低时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，一旦电磁波频率高于某个频率时，电磁波就可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我公司把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频，英文缩写：rf。目前很多行业都使用射频信号传输数据，例如视频通话、卫星信号定位、飞机雷达、探测情报、手机gps导航等。射频信号就是经过调制的，拥有一定发射频率的电波。就电视信号而言，为了能够在空中传播电视信号，必须把视频全电视信号调制成高频或射频(rf-radiofrequency)信号，每个信号占用一个频道，这样才能在空中同时传播多路电视节目而不会导致混乱。射频信号有自己的特点，所以传输信号需要特别的媒介，而相应连接器也很特殊。在空气中传输的射频信号，需要进行下变频到较低频率，方便正常采集及分析处理信号，但是现有射频信号处理模块在输入大功率信号时输出中频信号谐波、杂散差，由于射频信号处理模块工作频段很宽，无法解决所有频率输入信号的经过处理后输出中频信号的质量问题。上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。技术实现要素：本实用新型的主要目的在于提出一种射频信号变频处理电路及装置，旨在解决现有射频信号处理模块输入信号处理后输出中频信号存在质量问题的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提出一种射频信号变频处理电路，所述射频信号变频处理电路包括依次连接的前置预选电路、本振电路、变频电路以及中频滤波放大电路；其中，所述前置预选电路，用于获取天线接收到的无线电信号，并对所述无线电信号进行滤波，得到射频信号；所述前置预选电路，还用于将所述射频信号经所述本振电路发送至所述变频电路；所述本振电路，用于为所述变频电路提供本振信号；所述变频电路，用于接收所述射频信号和所述本振信号，对所述射频信号和所述本振信号进行混频得到第一中频信号；所述变频电路，还用于调整所述第一中频信号的电平，得到第二中频信号；所述变频电路，还用于将所述第二中频信号发送至所述中频滤波放大电路；所述中频滤波放大电路，用于对所述第二中频信号进行中频滤波放大后，输出目标中频信号。可选地，所述前置预选电路包括限幅器、前置放大选择器、预选滤波器、可变衰减器、低噪声放大器以及低通滤波器；其中，所述限幅器的输入端接收天线接收到的无线电信号，所述限幅器的输出端与所述前置放大选择器的输入端连接，所述前置放大选择器的输出端与所述预选滤波器的输入端连接，所述预选滤波器的输出端与所述可变衰减器的输入端连接，所述可变衰减器的输出端与所述低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端与所述本振电路连接。可选地，所述变频电路包括：第一中频滤波放大电路以及第二中频滤波放大电路，所述第一中频滤波放大电路的输入端与所述本振电路的输出端连接，所述第一中频滤波放大电路的输出端与所述第二中频滤波放大电路的输入端连接，所述第二中频滤波放大电路的输出端与所述中频滤波放大电路的输入端连接；其中，所述第一中频滤波放大电路，用于接收所述射频信号和所述本振信号，对所述射频信号和所述本振信号进行混频，得到第一混频信号；所述第一中频滤波放大电路，还用于根据所述第一混频信号滤选出第一中频信号，并将所述第一中频信号传输至所述第二中频滤波放大电路；所述第二中频滤波放大电路，用于接收所述第一中频信号，并调整所述第一中频信号的电平，得到第二中频信号；所述第二中频滤波放大电路，还用于将所述第二中频信号发送至所述中频滤波放大电路。可选地，所述第一中频滤波放大电路包括第一双平衡混频器以及第一中频滤波单元；其中，所述第一双平衡混频器的输入端与所述本振电路的输出端连接，所述第一双平衡混频器的输出端与所述第一中频滤波单元的输入端连接，所述第一中频滤波单元的输出端与所述第二中频滤波放大电路的输入端连接。可选地，所述第二中频滤波放大电路包括第二双平衡混频器以及第二中频滤波单元；其中，所述第二中频滤波单元的输入端与所述第一中频滤波单元的输出端连接，所述第二中频滤波单元的输出端与所述第二双平衡混频器的输入端连接，所述第二双平衡混频器的输出端与所述中频滤波放大电路的输入端连接。可选地，所述本振电路包括两个锁相环电路；其中，所述锁相环电路，用于为所述变频电路提供本振信号，以使所述变频电路实现射频信号的依次变频。可选地，所述锁相环电路包括相位比较器、锁相低通滤波器以及压控振荡器；其中，所述相位比较器的输入端与参考源连接，所述相位比较器的输出端与所述锁相低通滤波器的输入端连接，所述相位比较器的采集端与所述压控振荡器的采集端连接，所述锁相低通滤波器的输出端与所述压控振荡器的输入端连接，所述压控振荡器的输出端与所述变频电路的输入端连接。可选地，所述无线电信号频率为30mhz～3600mhz。可选地，所述低噪声放大器为集成射频低噪声放大器。为实现上述目的，本实用新型还提出一种射频信号变频处理装置，所述射频信号变频处理装置包括如上文所述的射频信号变频处理电路。本实用新型提出一种射频信号变频处理电路，射频信号变频处理电路包括依次连接的前置预选电路、本振电路、变频电路以及中频滤波放大电路；其中，前置预选电路，用于获取天线接收到的无线电信号，并对所述无线电信号进行滤波，得到射频信号；前置预选电路，还用于将所述射频信号经所述本振电路发送至所述变频电路；本振电路，用于为所述变频电路提供本振信号；变频电路，用于接收所述射频信号和所述本振信号，对所述射频信号和所述本振信号进行混频得到第一中频信号；变频电路，还用于调整所述第一中频信号的电平，得到第二中频信号；变频电路，还用于将所述第二中频信号发送至所述中频滤波放大电路；中频滤波放大电路，用于对所述第二中频信号进行中频滤波放大后，输出目标中频信号。本实用新型中，射频信号变频处理电路实现对整个接收频段的频率预选、放大及增益控制，保证有较高的灵敏度和较大的动态范围，实现从射频信号采样，并对射频信号进行数字下变频到目标中频信号的变换过程，提升了信号采集的精度与纯度，解决了现有射频信号处理模块输入信号处理后输出中频信号存在质量问题的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的功能模块图；图2为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的电路结构示意图；图3为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的前置预选电路结构示意图；图4为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的锁相环电路结构示意图；图5为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的信号处理流程示意图；图6为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的通用跳频处理流程示意图；图7为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的未知信号检测识别流程示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100前置预选电路301第一中频滤波放大电路200本振电路302第二中频滤波放大电路300变频电路3011第一双平衡混频器400中频滤波放大电路3012第一中频滤波单元101限幅器3021第二双平衡混频器102前置放大选择器3022第二中频滤波单元103预选滤波器201锁相环电路104可变衰减器2011相位比较器105低噪声放大器2012锁相低通滤波器106低通滤波器2013压控振荡器本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种射频信号变频处理电路。参照图1，在本实用新型实施例中，所述射频信号变频处理电路包括依次连接的前置预选电路100、本振电路200、变频电路300以及中频滤波放大电路400；其中，所述前置预选电路100，用于获取天线接收到的无线电信号，并对所述无线电信号进行滤波，得到射频信号。本实施例中，从天线接收到的无线电信号可以经射频电缆传输到前置预选电路100，所述前置预选电路100可以由限幅器、前置放大选择器、预选滤波器、可变衰减器、低噪声放大器以及低通滤波器等组成；其中，预选滤波器充分考虑无线电信号中信号微弱以及容易淹没在噪声中的射频信号，低噪声放大器可以选用动态范围宽、噪声系数低以及增益适中的集成射频低噪声放大器，实现对输入的无线电信号的频率预选、放大及增益控制，保证有较高的灵敏度和较大的动态范围，从而通过前置预选电路100对无线电信号进行滤波，得到射频信号。所述前置预选电路100，还用于将所述射频信号经所述本振电路200发送至所述变频电路300。本实施例中，前置预选电路100将射频信号经本振电路200发送至变频电路300，以使变频电路300根据射频信号和本振信号进行混频。所述本振电路200，用于为所述变频电路300提供本振信号。本实施例中，所述本振电路200可以包括两个锁相环电路201，所述锁相环电路201为所述变频电路300提供本振信号，该本振信号包括适宜的工作频点和本振功率，以使所述变频电路300实现射频信号的依次变频。锁相环电路201具有相位噪声低、杂散信号少、组合干扰少等特点。所述变频电路300，用于接收所述射频信号和所述本振信号，对所述射频信号和所述本振信号进行混频得到第一中频信号。本实施例中，变频电路300根据本振信号对射频信号依次进行两次变频，输出目标中频信号以便进行ad处理。所述变频电路300可以包括第一中频滤波放大电路以及第二中频滤波放大电路；其中，第一中频滤波放大电路接收射频信号和本振信号，对射频信号和本振信号进行混频，得到第一混频信号；第一中频滤波放大电路根据第一混频信号滤选出第一中频信号，并将第一中频信号传输至第二中频滤波放大电路。所述变频电路300，还用于调整所述第一中频信号的电平，得到第二中频信号。本实施例中，所述变频电路300可以包括第一中频滤波放大电路以及第二中频滤波放大电路；其中，第二中频滤波放大电路接收第一中频信号，并调整第一中频信号的电平，得到第二中频信号；第二中频滤波放大电路将第二中频信号发送至中频滤波放大电路400。所述变频电路300，还用于将所述第二中频信号发送至所述中频滤波放大电路400。所述中频滤波放大电路400，用于对所述第二中频信号进行中频滤波放大后，输出目标中频信号。本实施例中，对30mhz至3600mhz的无线电信号进行采集，变频处理后形成频率适中的目标中频信号，通过上述射频信号变频处理电路可以将目标中频信号限定在一个合适的带宽内，使模数转换后目标中频信号不会产生混叠。由于射频接收与变频通道增益不能太高，因此多次混频输出的目标中频信号电平较低，这会使目标中频信号在模数转换后获得的有效位数较少，从而影响数字化性能。通过中频调整的可变增益控制，可将第一中频信号的电平调整到最佳量化电平的第二中频信号，经过电平调整及中频滤波放大电路400进行中频滤波放大后，最终得到的目标中频信号输入给模数转换单元进行模数转换处理。需要说明的是，前置预选电路100、本振电路200以及中频滤波放大电路400的输入端以及输出端包括单刀多掷开关(singlepole4throw，sp4t)(未示出)，所述射频信号变频处理电路也可以根据实际需要采用其他类型开关，本实施例对此不加以限制。本实施例中，所述射频信号变频处理电路包括依次连接的前置预选电路100、本振电路200、变频电路300以及中频滤波放大电路400；其中，所述前置预选电路100，用于获取天线接收到的无线电信号，并对所述无线电信号进行滤波，得到射频信号；所述前置预选电路100，还用于将所述射频信号经所述本振电路200发送至所述变频电路300；所述本振电路200，用于为所述变频电路300提供本振信号；所述变频电路300，用于接收所述射频信号和所述本振信号，对所述射频信号和所述本振信号进行混频得到第一中频信号；所述变频电路300，还用于调整所述第一中频信号的电平，得到第二中频信号；所述变频电路300，还用于将所述第二中频信号发送至所述中频滤波放大电路400；所述中频滤波放大电路400，用于对所述第二中频信号进行中频滤波放大后，输出目标中频信号。本实施例中，射频信号变频处理电路实现对整个接收频段的频率预选、放大及增益控制，保证有较高的灵敏度和较大的动态范围，实现从射频信号采样，并对射频信号进行数字下变频到目标中频信号的变换过程，提升了信号采集的精度与纯度，解决了现有射频信号处理模块输入信号处理后输出中频信号存在质量问题的技术问题。进一步地，参照图2和图3，所述前置预选电路100包括限幅器101、前置放大选择器102、预选滤波器103、可变衰减器104、低噪声放大器105以及低通滤波器106；其中，所述限幅器101的输入端接收天线接收到的无线电信号，所述限幅器101的输出端与所述前置放大选择器102的输入端连接，所述前置放大选择器102的输出端与所述预选滤波器103的输入端连接，所述预选滤波器103的输出端与所述可变衰减器104的输入端连接，所述可变衰减器104的输出端与所述低噪声放大器105的输入端连接，低噪声放大器105的输出端与所述低通滤波器106的输入端连接，所述低通滤波器106的输出端与所述本振电路200连接。需要说明的是，预选滤波器103充分考虑无线电信号中信号微弱以及容易淹没在噪声中的射频信号，低噪声放大器105可以选用动态范围宽、噪声系数低以及增益适中的集成射频低噪声放大器，实现对输入的无线电信号的频率预选、放大及增益控制，保证有较高的灵敏度和较大的动态范围，从而通过前置预选电路100对无线电信号进行滤波，得到射频信号。易于理解的是，限幅器用于前置预选电路100的信号输入端保护，以免输入的无线电信号为强信号时损坏射频信号变频处理电路。当无线电信号的整体输入电平较小且目标信号非常微弱时，采用前置预选电路100的低噪声放大器105可以获得更好的接收灵敏度(低噪声模式)，该低噪声放大器105具有噪声系数小、幅频响应好以及饱和电平高等特点。进一步地，参照图2，所述变频电路300包括：第一中频滤波放大电路301以及第二中频滤波放大电路302，所述第一中频滤波放大电路301的输入端与所述本振电路200的输出端连接，所述第一中频滤波放大电路301的输出端与所述第二中频滤波放大电路302的输入端连接，所述第二中频滤波放大电路302的输出端与所述中频滤波放大电路400的输入端连接；其中，所述第一中频滤波放大电路301，用于接收所述射频信号和所述本振信号，对所述射频信号和所述本振信号进行混频，得到第一混频信号；所述第一中频滤波放大电路301，还用于根据所述第一混频信号滤选出第一中频信号，并将所述第一中频信号传输至所述第二中频滤波放大电路302；所述第二中频滤波放大电路302，用于接收所述第一中频信号，并调整所述第一中频信号的电平，得到第二中频信号；所述第二中频滤波放大电路302，还用于将所述第二中频信号发送至所述中频滤波放大电路400。需要说明的是，变频电路300可以包括第一中频滤波放大电路301以及第二中频滤波放大电路302；变频电路300通过第一中频滤波放大电路301以及第二中频滤波放大电路302根据本振信号对射频信号依次进行两次变频，输出目标中频信号以便进行数模转换处理。具体地，第一中频滤波放大电路301接收射频信号和本振信号，对射频信号和本振信号进行混频，得到第一混频信号；第一中频滤波放大电路301根据第一混频信号滤选出第一中频信号，并将第一中频信号传输至第二中频滤波放大电路302。第一中频滤波放大电路301可以通过两级高带外抑制度的带通滤波器滤选出第一中频信号，并滤除其它杂散信号(例如本振泄露信号以及混频后的交互调干扰信号等)，第一中频滤波放大电路301还可以包括放大器，放大器用于调整第一中频信号，以补偿因变频损耗以及链路损耗等而减小的第一中频信号的电平。具体地，第二中频滤波放大电路302接收第一中频信号，并调整第一中频信号的电平，得到第二中频信号；第二中频滤波放大电路302将第二中频信号发送至中频滤波放大电路400。通过第二中频滤波放大电路302可以将目标中频信号限定在一个合适的带宽内，使模数转换后目标中频信号不会产生混叠。由于射频接收与变频通道增益不能太高，因此多次混频输出的目标中频信号电平较低，这会使目标中频信号在模数转换后获得的有效位数较少，从而影响数字化性能。通过中频调整的可变增益控制，第二中频滤波放大电路302可将第一中频信号的电平调整到最佳量化电平的第二中频信号，经过电平调整及中频滤波放大电路400进行中频滤波放大后，最终得到的目标中频信号输入给模数转换单元进行模数转换处理。进一步地，参照图2，所述第一中频滤波放大电路301包括第一双平衡混频器3011以及第一中频滤波单元3012；其中，所述第一双平衡混频器3011的输入端与所述本振电路200的输出端连接，所述第一双平衡混频器3011的输出端与所述第一中频滤波单元3012的输入端连接，所述第一中频滤波单元3012的输出端与所述第二中频滤波放大电路302的输入端连接。需要说明的是，所述第一中频滤波放大电路301可以包括第一双平衡混频器3011以及第一中频滤波单元3012，第一中频滤波单元3012可以通过两级高带外抑制度的带通滤波器滤选出第一中频信号，并滤除其它杂散信号(比如本振泄露信号以及混频后的交互调干扰信号等)，第一中频滤波单元3012还可以包括放大器，放大器用于调整第一中频信号，以补偿因变频损耗以及链路损耗等而减小的第一中频信号的电平。第一中频滤波放大电路301可以选择饱和电平高、隔离度度大以及变频损耗小组合干扰小的双平衡混频器作为第一双平衡混频器3011，有效减少组合干扰，抑制中频频率、本振频率以及镜像频率等，提高接收信号动态范围。进一步地，参照图2，所述第二中频滤波放大电路302包括第二双平衡混频器3021以及第二中频滤波单元3022；其中，所述第二中频滤波单元3022的输入端与所述第一中频滤波单元3012的输出端连接，所述第二中频滤波单元3022的输出端与所述第二双平衡混频器3021的输入端连接，所述第二双平衡混频器3021的输出端与所述中频滤波放大电路400的输入端连接。需要说明的是，第二中频滤波放大电路302主要用于滤选出不同带宽的中频信号，并调整中频信号电平。第二次混频后得到的第二中频信号输出至中频滤波放大电路400，经中频滤波放大电路400低通滤波、可调衰减、增益放大以及选择滤波，实现对第二中频信号增益控制、杂波抑制及输出匹配等；通过中频滤波放大电路400中的中频滤波器组可以选择不同带宽的中频信号。具体地，输入的无线电信号的频率范围rfin可以为30mhz至3600mhz，第一中频滤波放大电路301的频率范围lo1可以为1950至3150mhz，第二中频滤波放大电路302的频率范围lo2可以为1150至1155mhz，因此可以根据lo2-(lo1-rfin)＝150mhz，射频信号变频处理模块输出的目标中频信号频率可以为150mhz，输出的目标中频信号带宽可以通过中频滤波放大电路400中的滤波器实现50mhz带宽。进一步地，参照图2，所述本振电路200包括两个锁相环电路201；其中，所述锁相环电路201，用于为所述变频电路300提供本振信号，以使所述变频电路300实现射频信号的依次变频。需要说明的是，所述本振电路200可以包括两个锁相环电路201，所述锁相环电路201为所述变频电路300提供本振信号，该本振信号包括适宜的工作频点和本振功率，以使所述变频电路300实现射频信号的依次变频。锁相环电路201具有相位噪声低、杂散信号少、组合干扰少等特点。进一步地，参照图2和图4，所述锁相环电路201包括相位比较器2011、锁相低通滤波器2012以及压控振荡器2013；其中，所述相位比较器2011的输入端与参考源连接，所述相位比较器2011的输出端与所述锁相低通滤波器2012的输入端连接，所述相位比较器2011的采集端与所述压控振荡器2013的采集端连接，所述锁相低通滤波器2012的输出端与所述压控振荡器2013的输入端连接，所述压控振荡器2013的输出端与所述变频电路300的输入端连接。需要说明的是，所述锁相环电路201包括相位比较器2011、锁相低通滤波器2012以及压控振荡器2013，锁相环电路201的中心为相位比较器2011，相位比较器2011可以将参考源输入的基准信号与压控振荡器2013的相位进行比较，如果此两个信号之间有相位差存在时，锁相环电路201便会产生相位误差信号输出。具体地，锁相环电路201中的相位比较器2011又称为鉴相器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成ud(t)电压信号输出，该信号经锁相低通滤波器2012滤波后形成压控振荡器2013的控制电压uc(t)，对输出的本振信号的频率实施控制。进一步地，所述无线电信号频率为30mhz～3600mhz。需要说明的是，本实施例中射频信号变频处理模块具备2通道同时采集输入，输入的无线电信号频率范围可以为30mhz至3600mhz，输入的无线电信号功率可以为-80dbm至-10dbm。射频信号变频处理模块输出的目标中频信号频率可以为150mhz，输出的目标中频信号带宽可以为50mhz，射频信号变频处理模块具备较宽的增益控制范围，其中，增益调整步进可以为1db，频率步进可以为1khz，射频信号变频处理模块具备良好的中频抑制与镜频抑制性能。易于理解的是，本实施例中射频信号变频处理模块可以实现采集30mhz至3600mhz射频信号，也可以采集其他频段信号，射频信号变频处理模块不仅可以实现多种频率的中频处理，还可以实现多种信号带宽，只需要将射频信号变频处理模块内部进行相关参数的变更及调整，本实施例对此不加以限制。进一步地，所述低噪声放大器105为集成射频低噪声放大器。需要说明的是，所述低噪声放大器105可以为集成射频低噪声放大器，低噪声放大器105选用动态范围宽、噪声系数低以及增益适中的集成射频低噪声放大器，实现对输入的无线电信号的频率预选、放大及增益控制，保证有较高的灵敏度和较大的动态范围。易于理解的是，基于上述射频信号变频处理电路，可以在软件上研制几项处理模式，其中，软件设计的处理模式可以包含：信号处理流程、通用跳频处理流程以及未知信号检测识别流程等。参照图5，图5为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的信号处理流程示意图；参照图6，图6为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的通用跳频处理流程示意图；参照图7，图7为本实用新型射频信号变频处理电路一实施例的未知信号检测识别流程示意图；将射频信号变频处理电路硬件与软件设计的处理模式相互结合，二者配合使用使得射频信号变频处理电路具备强大的信号采集以及信号处理能力，具备优异的参数表现。为实现上述目的，本实用新型还提出一种射频信号变频处理装置，所述射频信号变频处理装置包括如上所述的射频信号变频处理电路。该射频信号变频处理电路的具体结构参照上述实施例，由于本射频信号变频处理装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页12