一种大动态毫米波变频组件制造技术

本发明专利技术公开了一种大动态毫米波变频组件。该组件包括中频滤波程控、毫米波混频、本振放大、射频放大程控滤波、电源控制部分。所述中频滤波程控部分接收信号，并对信号放大、滤波以及程控衰减；中频信号与经放大后的本振信号混频，得到射频信号，在射频放大程控滤波部分再次对信号放大、滤波以及程控衰减；电源控制部分对输入电源稳压处理，降压或反向至各器件工作点后给各器件供电，并通过FPGA将串口输入控制信号解码、变压为并行的TTL信号，用于控制各数控衰减器。本发明专利技术电路利用了常用的微组装、回流焊工艺，具有产品质量可靠、设计指标冗余大、功率控制精度高且控制范围极广、输入输出驻波比低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种大动态毫米波变频组件
本专利技术涉及微波毫米波变频
，特别是一种大动态毫米波变频组件。
技术介绍
微波毫米波变频组件是一种主要用于雷达、电子对抗和制导仪器等电子系统设备中的组件，用于将接收信号变频至基带信号后处理，或者将基带信号变频后发射出去。在微波毫米波频段的接收电路中，变频组件是主要电路之一，描述这种产品性能的主要技术指标有：1)工作频率带宽；2)输出信号平坦度；3)动态范围；4)输入和输出端电压驻波比；5)开关速度；6)电路尺寸；7)输出功率1dB压缩点；8)电路间电性能的一致性。目前毫米波变频系统的同类产品，输出信号增益固定(线性状态)，输入大信号容易导致接收机饱和；或者传统的变频系统会使用数控衰减器来衰减大信号，通常存在步进大、精度差、范围小的问题，虽然能够应用于大部分场合，但是难以将输出功率精确调节。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大动态毫米波变频组件，输出功率可通过串口控制，调节步进小，调节范围大，且精度较高。实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种大动态毫米波变频组件，包括：中频信号放大滤波程控部分：通过SMA端口接收外部信号，经过放大、滤波处理，根据电源控制部分中的FPGA接收到的控制信号，控制程控衰减器使其衰减额定值后传输至混频器，完成中频信号的处理；本振放大部分：对外部输入的本振信号进行放大处理，推至饱和点后驱动毫米波混频部分；毫米波混频部分：输入信号为经处理后的中频信号和放大后的本振信号，输出毫米波上变频信号至射频放大程控滤波部分；射频放大程控滤波部分：由毫米波混频部分提供输入信号，根据FPGA接收到的控制信号衰减额定值后，经过放大、滤波、程控处理，输出所需功率值的射频信号；电源控制部分：对外部输入的供电以及控制信号处理；外部供电电压≥+6V，组件内各芯片电压工作点为+5V、+3.3V、+2.5V、+1.2V、-5V，需要对供电信号进行稳压或反相处理后，供电给中频信号放大滤波程控部分、本振放大部分、射频放大程控滤波部分、电源控制部分中的各芯片；电源控制部分中的FPGA，接收外部串口控制信号后，对设定参数进行解调和控制判断，输出+3.3V控制信号，经变压或反相处理后输出+5V、-5V或GND信号送给中频信号放大滤波程控部分、射频放大程控滤波部分用于调整信号输出功率。进一步地，所述中频信号放大滤波程控部分、射频放大程控滤波部分的程控范围超过120dB，整个组件由5个程控芯片来调节动态范围，分别为U1、U2、U3、U4、U5；其中，U1、U2属于中频程控，使用回流焊工艺，位于中频信号放大滤波程控部分；U3、U4、U5属于毫米波程控，使用微组装工艺，位于射频放大程控滤波部分；整个链路采用金丝键合工艺实现过渡。进一步地，所述射频放大程控滤波部分采用了腔体滤波器用于信号滤波，同时隔开前后射频腔体。进一步地，所述中频信号放大滤波程控部分、射频放大程控滤波部分的控制信号，为电源控制部分根据设定参数使用内部控制电路的FPGA将外部串口输入信号解码变压所产生。本专利技术与现有技术比，其显著优点是：(1)动态范围大：变频组件在中频部分以及射频部分一共使用了5片程控衰减芯片，衰减可控范围极广，＞120dB；(2)可控步进小：所用程控芯片的最小步进为0.25dB，理论最小步进也可到0.25dB，实际应用到1dB的步进；(3)功率控制精度高：由于实际使用了1dB的步进，在程控衰减器衰减精度略差时，可用0.25dB与0.5dB的衰减档来补偿功率控制误差。附图说明图1是本专利技术的大动态毫米波变频组件的电路结构框图。图2是本专利技术的中频信号放大滤波程控部分的电路结构框图。图3是本专利技术的本振放大部分与毫米波混频部分的电路结构框图。图4是本专利技术的射频信号放大程控滤波部分的电路结构框图。图5是本专利技术的电源控制部分的电路结构框图。具体实施方式结合图1～5，本专利技术大动态毫米波变频组件，包括：中频信号放大滤波程控部分1：通过SMA端口接收外部信号，经过放大、滤波处理，根据电源控制部分5中的FPGA接收到的控制信号，控制程控衰减器使其衰减额定值后传输至混频器，完成中频信号的处理；本振放大部分2：对外部输入的本振信号进行放大处理，推至饱和点后驱动毫米波混频部分3；毫米波混频部分3：输入信号为经处理后的中频信号和放大后的本振信号，输出毫米波上变频信号至射频放大程控滤波部分4；射频放大程控滤波部分4：由毫米波混频部分3提供输入信号，根据FPGA接收到的控制信号衰减额定值后，经过放大、滤波、程控处理，输出所需功率值的射频信号；电源控制部分5：对外部输入的供电以及控制信号处理；外部供电电压≥+6V，组件内各芯片电压工作点为+5V、+3.3V、+2.5V、+1.2V、-5V，需要对供电信号进行稳压或反相处理后，供电给中频信号放大滤波程控部分1、本振放大部分2、射频放大程控滤波部分4、电源控制部分5中的各芯片；同时，为了实现大动态工作范围，需要对外部输入的串口控制信号进行解码、变压处理，用于控制中频信号放大滤波程控部分1、射频放大程控滤波部分4中的程控芯片。所述中频信号放大滤波程控部分1：通过SMA端口接收外部信号，经过放大、滤波处理，根据FPGA接收到的串口输入信号衰减额定值后，中频信号传输至毫米波混频器部分3，另外本振放大部分2对外部输入的本振信号进行放大处理，推值饱和点后驱动毫米波混频器3，毫米波混频器的射频输出信号进入射频放大程控滤波部分4，经过放大、滤波、程控等处理，输出变频后所需功率值的信号。外部输入的供电高压，≥+6V，需经电源控制部分5稳压处理，组件内各芯片电压工作点为+5V、+3.3V、+2.5V、+1.2V、-5V等，需要对供电信号进行稳压或反相处理后，才能稳定供电给中频信号放大滤波程控部分1、本振放大部分2、以及电源控制部分5中的各种芯片；电源控制部分5中的FPGA，接收外部串口控制信号后，对设定参数进行解调和控制判断，输出+3.3V控制信号，经变压或反相处理后输出+5V、-5V或GND信号送给中频信号放大滤波程控部分1、射频放大程控滤波部分4用于调整信号输出功率，实现大动态范围性能。进一步地，所述中频信号放大滤波程控部分1、射频放大程控滤波部分4的程控范围极广，超过120dB。该组件由5个程控芯片来调节动态范围，分别为U1、U2、U3、U4、U5。其中，U1、U2属于中频程控，使用回流焊工艺，位于中频信号放大滤波程控部分1，U3、U4、U5属于毫米波程控，使用微组装工艺，位于射频放大程控滤波部分4。中频部分与毫米波部分连接处采用在电容上键合金丝的方法来过渡。进一步地，所述射频放大程控滤波部分4采用了腔体滤波器用于信号滤波，同时隔开前后射频腔体，避免射频信号直接耦合输出，无法对信号实现较大的衰减。进一步地，所述中频信号放大滤波程控部分1、射频放大程控滤波部分4的控制信号为电源控制部分5根据设定参数使用内部控制电路的FPGA将外部串口输入信号解码变压所产生综上，所述中频滤波程控部分1接收信号，并对信号放大、滤波以及程控衰减；中频信号与经放大后的本振信号混频，得到射频信号，在射频放大程控滤波部分4再次对信号放大、滤波以及程控衰减；电源控制部分5对输入电源稳压处理，降压或反向至各器件工作点后给各器件供电，并通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大动态毫米波变频组件，其特征在于，包括：中频信号放大滤波程控部分(1)：通过SMA端口接收外部信号，经过放大、滤波处理，根据电源控制部分(5)中的FPGA接收到的控制信号，控制程控衰减器使其衰减额定值后传输至混频器，完成中频信号的处理；本振放大部分(2)：对外部输入的本振信号进行放大处理，推至饱和点后驱动毫米波混频部分(3)；毫米波混频部分(3)：输入信号为经处理后的中频信号和放大后的本振信号，输出毫米波上变频信号至射频放大程控滤波部分(4)；射频放大程控滤波部分(4)：由毫米波混频部分(3)提供输入信号，根据FPGA接收到的控制信号衰减额定值后，经过放大、滤波、程控处理，输出所需功率值的射频信号；电源控制部分(5)：对外部输入的供电以及控制信号处理；外部供电电压≥+6V，组件内各芯片电压工作点为+5V、+3.3V、+2.5V、+1.2V、‑5V，需要对供电信号进行稳压或反相处理后，供电给中频信号放大滤波程控部分(1)、本振放大部分(2)、射频放大程控滤波部分(4)、电源控制部分(5)中的各芯片；电源控制部分(5)中的FPGA，接收外部串口控制信号后，对设定参数进行解调和控制判断，输出+3.3V控制信号，经变压或反相处理后输出+5V、‑5V或GND信号送给中频信号放大滤波程控部分(1)、射频放大程控滤波部分(4)用于调整信号输出功率。...

【技术特征摘要】
1.一种大动态毫米波变频组件，其特征在于，包括：中频信号放大滤波程控部分(1)：通过SMA端口接收外部信号，经过放大、滤波处理，根据电源控制部分(5)中的FPGA接收到的控制信号，控制程控衰减器使其衰减额定值后传输至混频器，完成中频信号的处理；本振放大部分(2)：对外部输入的本振信号进行放大处理，推至饱和点后驱动毫米波混频部分(3)；毫米波混频部分(3)：输入信号为经处理后的中频信号和放大后的本振信号，输出毫米波上变频信号至射频放大程控滤波部分(4)；射频放大程控滤波部分(4)：由毫米波混频部分(3)提供输入信号，根据FPGA接收到的控制信号衰减额定值后，经过放大、滤波、程控处理，输出所需功率值的射频信号；电源控制部分(5)：对外部输入的供电以及控制信号处理；外部供电电压≥+6V，组件内各芯片电压工作点为+5V、+3.3V、+2.5V、+1.2V、-5V，需要对供电信号进行稳压或反相处理后，供电给中频信号放大滤波程控部分(1)、本振放大部分(2)、射频放大程控滤波部分(4)、电源控制部分(5)中的各芯片；电源控制部分(5)中的FPGA，接收外部串口控制信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴稳，于忠吉，桂盛，孙彪，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32