一种宽带射频信号扩频装置的制作方法

本技术涉及射频信号处理，具体涉及一种宽带射频信号扩频装置，可用在信号源/频谱分析仪中，实现扫频本振宽带扩频。

背景技术：

1、在某些应用场合，如信号源、频谱仪等仪器仪表领域中，倍频器和分频器是一种常用的微波部件。可以使用倍频器将输入最高频率f1扩到n*f1，实现扩宽频段，也可以使用分频器把输入最低频率f2扩到1/n*f2，实现扩宽频段。其中n指倍频或者分频的倍数。

2、常规的毫米波宽带扩频方案是采用时分信道化技术，将中频信号分别与选取好的几种高频段点频的本振信号混频。上倍频到对应的几段的毫米波射频信号，保证每段信号之间能衔接起来，组成一个完整的宽频毫米波信号。该射频信号经过滤波组件完成相关杂散的抑制。混频器所使用的本振源由外接信号提供，因为频率比较高，通常是经倍频得到。

3、为实现全频段快速切换频率，滤波组件的开关切换速率需要与本振的频率切换速率保持同步。该扩频方案需要利用信号/频谱分析仪的其他部分的本振信号，并由信号/频谱分析仪配备专用的软件进行控制。

技术实现思路

1、技术目的：针对上述技术问题，本实用新型提出了一种宽带射频信号扩频装置，其不需要额外对本振信号进行控制，而且节省了混频器以及给混频器配套的倍频器和放大器，能够减少杂散，节约成本，降低控制复杂度。

2、技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型采用了如下技术方案：

3、一种宽带射频信号扩频装置，其特征在于，包括：数控衰减器、低通滤波电路、二倍频器、开关滤波网络、高低频选择电路、放大及谐波控制电路、检波电路；其中，

4、数控衰减器，用于接收射频输入信号，并对射频输入信号进行功率控制；

5、低通滤波电路，用于对输入的信号进行滤波处理，得到低频段信号；

6、二倍频器，用于对数控衰减器输出的信号进行倍频处理，得到倍频信号；

7、开关滤波网络，用于根据二倍频器输出的倍频信号产生预设个数的不同频率范围的频段信号，对各个频段信号分别进行滤波处理，通过开关控制选择其中一个频段信号作为高频段信号输出；

8、高低频选择电路，连接所述低通滤波电路的输出端和开关滤波网络的输出端，择一输出所述低频段信号或高频段信号；

9、放大及谐波控制电路，用于对高低频选择电路输出的信号进行功率放大和谐波控制处理后，得到射频输出信号并作为宽带扩频装置输出；

10、耦合检波电路，连接所述放大及谐波控制电路的输出端，根据所述射频输出信号产生检波电压，所述检波电压反馈至所述放大及谐波控制电路。

11、优选地，所述开关滤波网络包括第一开关电路、多个开关滤波支路和第二开关电路，第一开关电路用于根据二倍频器输出的倍频信号产生预设个数的不同频率范围的频段信号；第一开关电路设有多个输出端并且都分别连接一个开关滤波支路或衰减器，所述开关滤波支路包括串联的单刀单掷开关和带通滤波器，各个带通滤波器的通带范围与输入的频段信号的频率范围相对应；第二开关电路用于将各个开关滤波支路的输出信号择一输出。

12、优选地，各个带通滤波器采用交指型耦合滤波器或者平行耦合滤波器。

13、优选地，所述高低频选择电路包括第二放大器和第四单刀双掷开关，所述第三单刀双掷开关的输出端子经第二放大器后，连接所述第四单刀双掷开关的一个输入端子；所述低通滤波电路包括第一低通滤波器，第一低通滤波器的输入端连接第一单刀双掷开关的一个输出端子、输出端连接第四单刀双掷开关的另一个输入端子。

14、优选地，所述放大及谐波控制电路包括压控衰减器、级联放大电路、第二低通滤波器和耦合器，所述压控衰减器用于实时调节信号衰减量，压控衰减器设有连接开关滤波网络的输出端的第一输入端、连接压控电压信号的第二输入端、连接级联放大电路的输入端的第一输出端；

15、所述耦合器设有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第二低通滤波器的输出端连接耦合器的第一输入端，第二低通滤波器的低通范围覆盖低频段信号和高频段信号的频率范围；

16、所述耦合器的第二输入端连接第四衰减器、第一输出端作为射频输出信号的输出端、第二输出端连接所述检波电路的输入端。

17、优选地，所述低通滤波器采用扇形微带枝节滤波器组成的低通滤波器。

18、优选地，所述检波电路采用alc电路，包括依次连接的第六放大器、第八衰减器、第七放大器、第九衰减器和检波器，检波器输出检波电压，检波电压经过运放和开关电路转换成输入给压控衰减器的压控电压。

19、优选地，所述射频输入信号为500khz～15ghz的射频信号，根据二倍频器b1产生的倍频信号为15ghz～30ghz的射频信号，开关滤波网络生成六个频段信号，六个频段对应：15ghz～18ghz、18ghz～21ghz、21ghz～24ghz、24ghz～27ghz、27ghz～30ghz和全关断。

20、优选地，所述宽带扩频装置还包括控制电路，控制电路用于接收外部计算机的程控命令，根据程控命令进行数控衰减设置、频段选择以及关断控制。

21、有益效果：由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

22、本实用新型装置能够实现便捷扩频，实现全频段快速扫频测试分析：在低频段信号/频谱分析仪的基础上，利用本实用新型组件，很方便的频段扩展，在外部计算机的控制下，完成宽带信号的快速扫描测试，通过功率校准，可有效改善增益平坦度，射频输出信号的输出功率、谐波以及隔离度都能达到预期的值。

技术特征：

1.一种宽带射频信号扩频装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种宽带射频信号扩频装置，其特征在于，所述开关滤波网络包括第一开关电路、多个开关滤波支路和第二开关电路，第一开关电路用于根据二倍频器(b1)输出的倍频信号产生预设个数的不同频率范围的频段信号；第一开关电路设有多个输出端并且都分别连接一个开关滤波支路或衰减器，所述开关滤波支路包括串联的单刀单掷开关和带通滤波器，各个带通滤波器的通带范围与输入的频段信号的频率范围相对应；第二开关电路用于将各个开关滤波支路的输出信号择一输出。

3.根据权利要求2所述的宽带射频信号扩频装置，其特征在于：各个带通滤波器采用交指型耦合滤波器或者平行耦合滤波器。

4.根据权利要求2所述的宽带射频信号扩频装置，其特征在于：所述第一开关电路包括第二单刀双掷开关(s2)、第一单刀三掷开关(s3)和第二单刀三掷开关(s4)，第二开关电路包括第三单刀双掷开关(s7)、第三单刀三掷开关(s5)和第四单刀三掷开关(s6)；所述第三单刀双掷开关(s7)设有两个输入端子、一个输出端子，第三单刀三掷开关(s5)和第四单刀三掷开关(s6)均设有三个输入端子、一个输出端子；

5.根据权利要求1所述的宽带射频信号扩频装置，其特征在于：所述放大及谐波控制电路包括压控衰减器(t5)、级联放大电路、第二低通滤波器(f2)和耦合器(b2)，所述压控衰减器(t5)用于实时调节信号衰减量，压控衰减器(t5)设有连接开关滤波网络的输出端的第一输入端、连接压控电压信号的第二输入端、连接级联放大电路的输入端的第一输出端；

6.根据权利要求4或5所述的宽带射频信号扩频装置，其特征在于：所述低通滤波器采用扇形微带枝节滤波器组成的低通滤波器。

7.根据权利要求1所述的宽带射频信号扩频装置，其特征在于：所述检波电路采用alc电路，包括依次连接的第六放大器(a6)、第八衰减器(t8)、第七放大器(a7)、第九衰减器(t9)和检波器(b3)，检波器(b3)输出检波电压，检波电压经过运放和开关电路转换成输入给压控衰减器(t5)的压控电压。

8.根据权利要求1所述的宽带射频信号扩频装置，其特征在于：所述射频输入信号为500khz～15ghz的射频信号，根据二倍频器b1产生的倍频信号为15ghz～30ghz的射频信号，开关滤波网络生成六个频段信号，六个频段对应：15ghz～18ghz、18ghz～21ghz、21ghz～24ghz、24ghz～27ghz、27ghz～30ghz和全关断。

9.根据权利要求1所述的宽带射频信号扩频装置，其特征在于：所述宽带扩频装置还包括控制电路，控制电路用于接收外部计算机的程控命令，根据程控命令进行数控衰减设置、频段选择以及关断控制。

技术总结
本技术公开了一种宽带射频信号扩频装置，包括数控衰减器、低通滤波电路、二倍频器、开关滤波网络、高低频选择电路、放大及谐波控制电路、检波电路等，其中，开关滤波网络用于根据二倍频器输出的倍频信号产生预设个数的不同频率范围的频段信号，高低频选择电路连接所述低通滤波电路的输出端和开关滤波网络的输出端，择一路输入放大及谐波控制电路，进行功率放大和谐波控制等处理，得到射频输出信号并作为宽带扩频装置输出。本技术装置能够实现全频段快速扫频测试分析，节省了混频器以及给混频器配套的倍频器和放大器等，射频输出信号的输出功率、谐波以及隔离度都能达到预期的值。

技术研发人员：黄建林
受保护的技术使用者：南京鼎仪电子科技有限公司
技术研发日：20230818
技术公布日：2024/1/22