超宽带接收变频电路[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 212727381 U(45)授权公告日 2021.03.16

(21)申请号 202022052680.5(22)申请日 2020.09.18

(73)专利权人 广东松普微波技术有限公司

地址 523000 广东省东莞市松山湖园区总

部二路9号1栋2单元316(72)发明人 韩杰峰　

(74)专利代理机构 东莞市兴邦知识产权代理事

务所(特殊普通合伙) 443

代理人 曹胜开(51)Int.Cl.

H04R 1/16(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页 附图3页

(54)实用新型名称

超宽带接收变频电路(57)摘要

本实用新型涉及一种超宽带接收变频电路，包括：射频信号输入模块、第一选通模块、第二选通模块、混频器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、以及合成输出模块。第一选通模块的第一连接端连接射频信号输入模块的第一输出端。第二选通模块的第一连接端连接射频信号输入模块的第二输出端。混频器的射频端连接第一选通模块的公共端。混频器的中频端连接第二选通模块的公共端。第一带通滤波器连接第一选通模块的第二输出端。第二带通滤波器连接第二选通模块的第二输出端。采用分段式变频设计，通过选通的方式将输入频率置换到混频器不同的工作端口进行混频，拓展混频器的工作频率带宽，仅用一个混频器，实现大范围的频段的变频。

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权　利　要　求　书

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1.一种超宽带接收变频电路，其特征在于，包括：射频信号输入模块；所述射频信号输入模块用于接收射频信号且根据射频信号所在的频段选择性输出；

连接所述射频信号输入模块的第一选通模块；所述第一选通模块的第一连接端连接所述射频信号输入模块的第一输出端；

连接所述射频信号输入模块的第二选通模块；所述第二选通模块的第一连接端连接所述射频信号输入模块的第二输出端；

连接在所述第一选通模块与所述第二选通模块之间的混频器；所述混频器的射频端连接所述第一选通模块的公共端；所述混频器的中频端连接所述第二选通模块的公共端；

连接所述第一选通模块的第一带通滤波器；所述第一带通滤波器连接所述第一选通模块的第二输出端；

连接所述第二选通模块的第二带通滤波器；所述第二带通滤波器连接所述第二选通模块的第二输出端；以及

分别连接所述第一带通滤波器和所述第二带通滤波器的合成输出模块。2.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述射频信号输入模块接收的射频信号的频段为0.8GHz～18GHz，所述射频信号输入模块的第一输出端输出的射频信号的频段为0.8GHz～6GHz，所述射频信号输入模块的第二输出端输出的射频信号的频段为6GHz～18GHz；当所述射频信号输入模块输出的射频信号的频段为0.8GHz～6GHz时，经过所述混频器和所述第一带通滤波器后的变频输出频率为13.5GHz，且输入到所述混频器的本振频率的频段为14.3GHz～19.5GHz；当所述射频信号输入模块输出的射频信号的频段为6GHz～18GHz时，经过所述混频器和所述第二带通滤波器后的变频输出频率为2GHz，且输入到所述混频器的本振频率的频段为8GHz～20GHz。

3.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述射频信号输入模块包括：第一双掷开关。

4.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述第一选通模块包括：第二双掷开关。

5.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述第二选通模块包括：第三双掷开关。

6.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述合成输出模块包括：第四双掷开关。

7.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述第一带通滤波器为MEMS滤波器；所述第二带通滤波器为介质滤波器。

8.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述第一带通滤波器的中心频率13.5GHz，通带带宽0.5GHz，插损2dB。

9.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述第二带通滤波器的中心频率2GHz，通带带宽0.5GHz，插损2dB。

10.根据权利要求1所述的超宽带接收变频电路，其特征在于，所述混频器的射频本振工作频率6GHz～20GHz，中频DC-6GHz，变频损耗9dB。

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说　明　书超宽带接收变频电路

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技术领域

[0001]本实用新型涉及射频收发电路技术领域，特别是涉及一种超宽带接收变频电路。背景技术

[0002]在微波毫米波射频收发系统中，射频输入信号一般需要进行一些频率变换，将输入频率通过混频变频方法搬移到某一固定频率，固定频率往往远离射频输入频率，以便去除接收机混频杂散、镜频频率、带外噪声等无用信息，使后级电路获得较为纯净的频率信号，从而提高接收机的识别能力和抗干扰能力。[0003]在超宽带射频收发系统中，因为接收输入信号频率覆盖非常宽，工作频率非常高，而且变频后频率不能选取离射频太近，否则射频输入和其谐波等信号，就会通过混频电路直通到下级电路，作为杂散存在于频带内或频带附近，造成干扰，导致接收机不能正常工作。因此，超宽带接收变频电路中，为了便于抑制带外干扰和混频本身产生的频率杂散，通常将首次变频频率设计非常高，远离射频。但是，接收机变频后工作频率越高，这样对电路的设计要求越高，对电路工艺的支撑要求也越高，相应的器件和原材料成本也越高，采用传统的电路设计方法的实现难度很大，因而极大地提高了产品的设计难度和生产成本。实用新型内容

[0004]基于此，本实用新型提供一种超宽带接收变频电路，采用分段式变频设计，通过选通的方式将输入频率置换到混频器不同的工作端口进行混频，拓展混频器的工作频率带宽，而且仅使用一个混频器，就实现了大范围的频段的变频，在保证工作在超宽带频率范围的情况下，又获得了非常好的变频性能要求，同时电路简单，高效实用，成本很低，便于生产。

[0005]一种超宽带接收变频电路，包括：[0006]射频信号输入模块；射频信号输入模块用于接收射频信号且根据射频信号所在的频段选择性输出；

[0007]连接射频信号输入模块的第一选通模块；第一选通模块的第一连接端连接射频信号输入模块的第一输出端；

[0008]连接射频信号输入模块的第二选通模块；第二选通模块的第一连接端连接射频信号输入模块的第二输出端；

[0009]连接在第一选通模块与第二选通模块之间的混频器；混频器的射频端连接第一选通模块的公共端；混频器的中频端连接第二选通模块的公共端；[0010]连接第一选通模块的第一带通滤波器；第一带通滤波器连接第一选通模块的第二输出端；

[0011]连接第二选通模块的第二带通滤波器；第二带通滤波器连接第二选通模块的第二输出端；以及

[0012]分别连接第一带通滤波器和第二带通滤波器的合成输出模块。

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上述超宽带接收变频电路，工作时，通过射频信号输入模块接收射频信号后，根据

预设的频段划分选择性地从不同的输出端输出。根据射频信号输入模块所输出的射频信号所在的频段，第一选通模块和第二选通模块切换到相应的状态，在仅使用一个混合器的前提下，使得当前射频信号在经过混合器后，进入到相应频段的带通滤波器，最后从合成输出模块合成输出。通过上述设计，采用分段式变频设计，通过选通的方式将输入频率置换到混频器不同的工作端口进行混频，拓展混频器的工作频率带宽，而且仅使用一个混频器，就实现了大范围的频段的变频，在保证工作在超宽带频率范围的情况下，又获得了非常好的变频性能要求，同时电路简单，高效实用，成本很低，便于生产。[0014]在其中一个实施例中，射频信号输入模块接收的射频信号的频段为0.8GHz～18GHz，射频信号输入模块的第一输出端输出的射频信号的频段为0.8GHz～6GHz，射频信号输入模块的第二输出端输出的射频信号的频段为6GHz～18GHz；当射频信号输入模块输出的射频信号的频段为0.8GHz～6GHz时，经过混频器和第一带通滤波器后的变频输出频率为13.5GHz，且输入到混频器的本振频率的频段为14.3GHz～19.5GHz；当射频信号输入模块输出的射频信号的频段为6GHz～18GHz时，经过混频器和第二带通滤波器后的变频输出频率为2GHz，且输入到混频器的本振频率的频段为8GHz～20GHz。[0015]在其中一个实施例中，射频信号输入模块包括：第一双掷开关。[0016]在其中一个实施例中，第一选通模块包括：第二双掷开关。[0017]在其中一个实施例中，第二选通模块包括：第三双掷开关。[0018]在其中一个实施例中，合成输出模块包括：第四双掷开关。[0019]在其中一个实施例中，第一带通滤波器为MEMS滤波器；第二带通滤波器为介质滤波器。

[0020]在其中一个实施例中，第一带通滤波器的中心频率13.5GHz，通带带宽0.5GHz，插损2dB。

[0021]在其中一个实施例中，第二带通滤波器的中心频率2GHz，通带带宽0.5GHz，插损2dB。

[0022]在其中一个实施例中，混频器的射频本振工作频率6GHz～20GHz，中频DC-6GHz，变频损耗9dB。

附图说明

[0023]图1为本实用新型的一种实施例的超宽带接收变频电路的示意图；[0024]图2为图1所示的超宽带接收变频电路的工作状态一的等效电路图；[0025]图3为图1所示的超宽带接收变频电路的工作状态二的等效电路图；[0026]图4为基于图1所示的超宽带接收变频电路的一种应用例子；[0027]图5为图4所示的超宽带接收变频电路的工作状态图一；[0028]图6为图4所示的超宽带接收变频电路的工作状态图二。

具体实施方式

[0029]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分

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理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的。

[0030]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的。

[0031]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。[0032]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。[0033]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0034]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

[0035]如图1至图6所示，其为本实用新型的一种实施例的超宽带接收变频电路。[0036]如图1所示，该超宽带接收变频电路包括：射频信号输入模块、连接射频信号输入模块的第一选通模块、连接射频信号输入模块的第二选通模块、连接在第一选通模块与第二选通模块之间的混频器MIX、连接第一选通模块的第一带通滤波器BPF1、连接第二选通模块的第二带通滤波器BPF2、以及分别连接第一带通滤波器BPF1和第二带通滤波器BPF2的合成输出模块。[0037]其中，射频信号输入模块用于接收射频信号且根据射频信号所在的频段选择性输出。第一选通模块的第一连接端连接射频信号输入模块的第一输出端。第二选通模块的第一连接端连接射频信号输入模块的第二输出端。混频器MIX的射频端(RF端)连接第一选通模块的公共端。混频器MIX的中频端(IF端)连接第二选通模块的公共端。第一带通滤波器BPF1连接第一选通模块的第二输出端。第二带通滤波器BPF2连接第二选通模块的第二输出

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端。

优选地，射频信号输入模块接收的射频信号的频段为0.8GHz～18GHz，射频信号输

入模块的第一输出端输出的射频信号的频段为0.8GHz～6GHz，射频信号输入模块的第二输出端输出的射频信号的频段为6GHz～18GHz。当射频信号输入模块输出的射频信号的频段为0.8GHz～6GHz时，经过混频器MIX和第一带通滤波器BPF1后的变频输出频率为13.5GHz，且输入到混频器MIX的本振频率的频段为14.3GHz～19.5GHz。当射频信号输入模块输出的射频信号的频段为6GHz～18GHz时，经过混频器MIX和第二带通滤波器BPF2后的变频输出频率为2GHz，且输入到混频器MIX的本振频率的频段为8GHz～20GHz。[0039]优选地，射频信号输入模块包括：第一双掷开关SPDT1。[0040]优选地，第一选通模块包括：第二双掷开关SPDT2。[0041]优选地，第二选通模块包括：第三双掷开关SPDT3。[0042]优选地，合成输出模块包括：第四双掷开关SPDT4。[0043]优选地，第一带通滤波器BPF1为MEMS滤波器。第二带通滤波器BPF2为介质滤波器。插损小，抑制高，体积小。[0044]优选地，第一带通滤波器BPF1的中心频率13.5GHz，通带带宽0.5GHz，插损2dB。[0045]优选地，第二带通滤波器BPF2的中心频率2GHz，通带带宽0.5GHz，插损2dB。[0046]优选地，混频器MIX的射频本振工作频率6GHz～20GHz，中频DC-6GHz，变频损耗9dB。

[0047]工作时，通过射频信号输入模块接收射频信号后，根据预设的频段划分选择性地从不同的输出端输出。根据射频信号输入模块所输出的射频信号所在的频段，第一选通模块和第二选通模块切换到相应的状态，在仅使用一个混合器MIX的前提下，使得当前射频信号在经过混合器MIX后，进入到相应频段的带通滤波器(第一带通滤波器BPF1和第二带通滤波器BPF2中的一者)，最后从合成输出模块合成输出。[0048]如图2所示，当输入的射频信号在预设的第一频段时，形成射频信号输入模块、第二选通模块、混频器MIX、第一选通模块、第一带通滤波器BPF1、以及合成输出模块依次串接的变频电路，并且，此时输入对应于射频信号在第一频段的本振信号，从而使得完成在第一频段的射频信号的变频处理。[0049]如图3所示，当输入的射频信号在预设的第二频段时，形成射频信号输入模块、第一选通模块、混频器MIX、第二选通模块、第二带通滤波器BPF2、以及合成输出模块依次串接的变频电路，并且，此时输入对应于射频信号在第二频段的本振信号，从而使得完成在第二频段的射频信号的变频处理。[0050]通过上述的电路结构，便可以完成射频信号在预设的第一频段和第二频段的变频处理，大幅度拓展了混频器的工作频率带宽。其一，变频后工作频率不会太高，在工作的频率带宽内，不需要工作于远高于射频输入频率，降低了电路设计难度和生产研制成本。其二，将接收频率分两段进行混频设计，变频后输出信号分别工作在两个固定频率，都远离参与实际混频的射频输入频率。这样，便于抑制混频杂散、镜频干扰和其他无用信号，降低了混频后带通滤波器设计难度，易于实现。其三，分两段频率进行混频设计，电路巧妙地通过选通模块的选择将输入频率置换到混频器不同的工作端口进行混频，选择不同的混频通道，极大拓展了混频器的工作频率带宽，从而实现了超宽带接收电路的全频段频率信号变

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频输出的目的，电路简单，高效实用，节省成本。[0051]如图4至图6所示，其为基于本实施例的超宽带接收变频电路的应用例子。[0052]如图4所示，在该应用例子中，射频信号输入模块为第一单刀双掷开关SPDT1，第一选通模块为SPDT2，第二选通模块为SPDT3，合成输出模块为SPDT4。[0053]如图5所示，当输入的射频信号所在的频段为0.8GHz～6GHz时，射频信号依次经过第一单刀双掷开关SPDT1、第三单刀双掷开关SPDT3后，从混频器MIX的IF端输入，同时，混频器MIX输入的本振信号的频段为14.5GHz～19.6GHz，射频信号和本振信号在混频器MIX中混频后，从混频器MIX的RF端输出后，依次经过第二单刀双掷开关SPDT2、第一带通滤波器BPF1进行滤波得到变频信号13.5GHz，最终从第四单刀双掷开关SPDT4输出。[0054]如图6所示，当输入的射频信号所在的频段为6GHz～18GHz时，射频信号依次经过第一单刀双掷开关SPDT1、第二单刀双掷开关SPDT2后，从混频器MIX的RF端输入，同时，混频器MIX输入的本振信号的频段为8GHz～20GHz，射频信号和本振信号在混频器MIX中混频后，从混频器MIX的IF端输出后，依次经过第三单刀双掷开关SPDT3、第二带通滤波器BPF2进行滤波得到变频信号2GHz，最终从第四单刀双掷开关SPDT4输出。[0055]因此，在本应用例子中，可完成变频的射频信号的频段范围为0.8GHz～18GHz。[0056]本接收变频电路，采用高本振频率，输入信号对应的镜频频率分别为RF+LO和IF+LO。[0057]低频段工作输入频率为0.8GHz～6GHz，变频得到频率13.5GHz。输入频率和其二次谐波均远离13.5GHz。因此，第一带通滤波器BPF1能较好的抑制带外混频杂散和干扰信号。此时，镜频频率为RF+LO，远离工作频率，方便前端电路滤波器进行镜频抑制。[0058]高频段工作输入频率为6GHz～18GHz，变频得到频率2GHz。输入频率均远高于2GHz。因此，第二带通滤波器BPF2能较好的抑制带外混频杂散和干扰信号。此时，镜频频率为IF+LO，中频频率IF也远大于信号瞬时带宽，方便前端电路滤波器进行镜频抑制。[0059]而且，在本实施例的超宽带接收变频电路中，由于将宽频带分两段变频实现，降低了内部电路的设计难度，降低了内部器件的宽带性能指标要求。[0060]在本应用例子中，按上述方法分两段频率进行变频设计，通过开关选择将输入频率置换到混频器不同的工作端口进行混频，大大拓展了混频器的工作频率带宽。仅采用一个混频器，就实现全频段0.8GHZ～18GHZ的接收变频。因此，在保证工作在超宽带频率范围的情况下，又获得了非常好的变频性能要求，同时电路简单，高效实用，成本很低，便于生产。

[0061]本应用例子的超宽带接收变频电路具有以下优点：[0062]1、通过开关选择将输入频率置换到混频器不同的工作端口进行混频方法，大大拓展了混频器的工作频率带宽。实际电路工作频率可以覆盖0.8GHz～20GHz，远大于混频器本身工作频率6GHz～20GHz。[0063]2、将接收频率分两段进行混频设计，变频后得到的频率不是很高，由于工作频率较低，降低了内部电路的设计难度和生产工艺支撑要求。[00]3、将接收频率分两段进行混频设计，变频得到的频率仍然远离实际射频输入信号频率，便于抑制混频杂散和其他无用信号，降低了混频后带通滤波器设计难度，提高了接收机抗干扰能力和识别能力。

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4、由于将超宽频带分两段变频实现，降低了内部电路设计难度，降低了器件的宽

带性能指标要求，相当于将器件降低频率带宽使用，便于器件选型，有利于降低原材料成本。

[0066]上述超宽带接收变频电路，采用分段式变频设计，通过选通的方式将输入频率置换到混频器不同的工作端口进行混频，拓展混频器的工作频率带宽，而且仅使用一个混频器，就实现了大范围的频段的变频，在保证工作在超宽带频率范围的情况下，又获得了非常好的变频性能要求，同时电路简单，高效实用，成本很低，便于生产。[0067]以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明载的范围。

[0068]以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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