一种多频点太赫兹星间通信接收机制造技术

本发明专利技术公开了一种多频点太赫兹星间通信接收机，包括太赫兹天线，太赫兹天线依次串联一号开关、三号低噪声放大器、一号混频器、二号低噪声放大器、三号混频器、四号混频器和宽带均衡器，一号开关输入端和一号混频器输出端之间并联二号开关，二号开关两端并联依次串联的三号开关、一号低噪声放大器和二号混频器；一号混频器和三号混频器均连接一号本振发生器，二号混频器连接二号本振发生器，四号混频器连接三号本振发生器。本发明专利技术能够完成四个频点的信号接收，对中频低噪声放大器、混频器等元件进行复用，通过天线开关矩阵在四个频点间进行切换，保证通信性能，并使得芯片的功耗和面积大幅降低，简化了接收端的架构设计。

A multi frequency terahertz intersatellite communication receiver

The invention discloses a multi frequency terahertz receiver communication between satellites, including terahertz antenna, terahertz antenna in series one switch, three low noise amplifier, a mixer, low noise amplifier, No. two No. three No. four mixer, mixer and broadband equalizer, a switch input and a mixer the output end of the parallel two switches, two switches are connected in series three switch, a low noise amplifier, and a mixer, mixer No. two; and No. three are connected to a local oscillator, mixer mixer connected generator, No. two No. two No. four of the vibration generator, the vibration generator connecting three mixer. The invention can complete the signal of the four frequency reuse of intermediate frequency receiver, low noise amplifier, mixer and other components, switch between four frequency points through the antenna switch matrix, to ensure the communication performance, and makes the power and chip area is reduced greatly, simplifying the receiver architecture design.

【技术实现步骤摘要】
一种多频点太赫兹星间通信接收机
本专利技术属于微波工程领域，更具体的说，是涉及一种多频点太赫兹星间通信接收机。
技术介绍
射频前端是无线通信系统中最靠近天线的部分，其主要任务是完成功率放大和滤波、调制解调等功能。由于星载通信系统所处环境复杂多变，周围噪声等外界影响因素多，通信传输距离远，信号衰减较大，太赫兹射频前端对灵敏度、增益和线性度等参数指标对接收方案的结构要求较高。现有的太赫兹接收机只能接收单一频点的信号。2016年ChenJiang等人设计了一个320GHz接收机，带宽与功耗分别为1kHz与117mW[1]。2010年UllrichRPfeiffer提出一种160GHz接收机的设计，功耗为673mW[2]。2013年HiroyukiTakahashi等人设计了一个带宽为8.4GHz的120GHz接收机[3]。随着多频段卫星通信网络成为发展的主流趋势，仅支持单一频率接收的电路结构已不能满足应用需求。除了多模式多频点的兼容以外，轻型化、低功耗、高集成度的芯片化设计成为了研究热点。在提高星载通信射频芯片的兼容性和通信系统小型化方面，多频点射频接收机前端尤为重要。由于目前已有的太赫兹通信系统中，接收机只能接收某个特定频点的信号，多频率的通信需由多个独立的接收电路共同完成。由于无法用单一芯片完成对多个频点信号的接收，大量的元件与模块，例如混频器、锁相环和放大器等，只能通过波导或PCB相互连接，使传输损耗大大增加。如果仅仅依靠各模块的高速接收技术而不考虑到不同模块间的连接和封装技术，会大大限制接收机的高速接收性能。不仅系统的功耗和体积较大，可接收的频段有限，限制系统灵活性，还使传输带宽和传输速率下降，不利于星间通信系统的工程化。【参考文献】[1]Chen,J.etal.“AFullyIntegrated320GHzCoherentImagingTransceiverin130nmSiGeBiCMOS”.IEEEJournalofSolid-StateCircuits,volume51,issue11,Nov.2016.[2]Ullrich,R.P.etal.“ASiGeQuadratureTransmitterandReceiverChipsetforEmergingHighFrequencyApplicationsat160GHz”.Solid-StateCircuitsConferenceDigestofTechnicalPapers(ISSCC).Feb,2010.[3]Hiroyuki,T.etal.“120GHz-BandFullyIntegratedWirelessLinkUsingQSPKforRealtime10Gb/sTransmission”.IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,volume61,issue12,Dec.2013.
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种多频点太赫兹星间通信接收机，电路结构能够完成四个频点的信号接收，对中频低噪声放大器、混频器等元件进行复用，设计公用模块，以达到资源的合理利用，通过天线开关矩阵在四个频点间进行切换，保证通信性能，并使得芯片的功耗和面积大幅降低，简化了接收端的架构设计。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种多频点太赫兹星间通信接收机，包括太赫兹天线，所述太赫兹天线依次串联有一号开关、三号低噪声放大器、一号混频器、二号低噪声放大器、三号混频器、四号混频器和宽带均衡器，所述一号开关输入端和一号混频器输出端之间并联有二号开关，所述二号开关两端并联有沿信号传输方向依次串联的三号开关、一号低噪声放大器和二号混频器；所述一号混频器和三号混频器均连接一号本振发生器，所述二号混频器连接二号本振发生器，所述四号混频器连接三号本振发生器。所述一号本振发生器发射209～210GHz的本振信号，所述二号本振发生器发射55/37GHz的本振信号，所述三号本振发生器发射79GHz的本振信号。太赫兹天线接收340GHz太赫兹信号后，一号开关闭合，340GHz太赫兹信号下变频至130GHz频率，然后经过二号低噪声放大器放大后，再将130GHz的频率下变频到79GHz，最后下变频获得零中频信号。太赫兹天线接收130GHz太赫兹信号后，二号开关闭合，130GHz太赫兹信号经过二号低噪声放大器放大后，再将130GHz的频率下变频到79GHz，最后下变频获得零中频信号。太赫兹天线接收185/167GHz太赫兹信号后，三号开关闭合，185/167GHz太赫兹信号经过一号低噪声放大器放大后，再下变频至130GHz频率，然后经过二号低噪声放大器放大后，再将130GHz的频率下变频到79GHz，最后下变频获得零中频信号。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本专利技术采用了低噪声放大器与超外差结构，通过对接收到的167/185/340GHz太赫兹信号下变频至130GHz频率下，通过将130GHz的频率下变频到79GHz，并通过最后一次变频获得零中频信号，降低了多频段接收的复杂性，达到在单一芯片上实现130GHz、167GHz、185GHz和340GHz太赫兹信号的接收；(2)本专利技术中兼容四个频点的信号接收，从而提高芯片的集成度，同时提升太赫兹通信系统的灵活性，可以应用于星间卫星通信系统中；(3)本专利技术采用单芯片加天线开关阵列实现工作在130GHz、167GHz、185GHz与340GHz的多个频点的通信，首次提出了在单一芯片上实现四个频率的接收，复杂度低，且具有很高的集成度与灵活性；(4)本专利技术可以抑制镜像频率，噪声性能较好，可提高通信系统整体的灵敏度；本专利技术抑制了镜像干扰，同时使得该通信系统的接收端具有小型化、轻型化、低功耗、高集成和可重构等优点。附图说明图1是传统的超外差接收机框图；图2是本专利技术多频点太赫兹星间通信接收机的原理图。附图标记:THZ太赫兹天线；S1一号开关；S2二号开关；S3三号开关；MIX1一号混频器；MIX2二号混频器；MIX3三号混频器；MIX4四号混频器；LNA1一号低噪声放大器；LNA2二号低噪声放大器；LNA3三号低噪声放大器；A1一号本振发生器；A2二号本振发生器；A3三号本振发生器；XG宽带均衡器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。本专利技术的多频点太赫兹星间通信接收机，采用单一芯片集成的130GHz、167GHz、185GHz和340GHz的接收机来实现对空间中承载高速率数据太赫兹信号的接收。为了提升星间通信系统的接收灵敏度，本专利技术将具有高灵敏度的低噪声放大器与超外差接收结构进行结合，用单一芯片实现对四个不同频率太赫兹信号的接收。本专利技术采用了噪声系数低、灵敏度高的超外差式接收机结构，如图1，提高了系统的灵敏度指标。如图2所示，本专利技术的多频点太赫兹星间通信接收机，包括太赫兹天线THZ，所述太赫兹天线THZ依次串联有一号开关S1、三号低噪声放大器LNA3、一号混频器MIX1、二号低噪声放大器LNA2、三号混频器MIX3、四号混频器MIX4和宽带均衡器XG，所述一号开关S1输入端和一号混频器MIX1输出端之间并联有二号开关S2，所述二号开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频点太赫兹星间通信接收机，包括太赫兹天线(THZ)，其特征在于，所述太赫兹天线(THZ)依次串联有一号开关(S1)、三号低噪声放大器(LNA3)、一号混频器(MIX1)、二号低噪声放大器(LNA2)、三号混频器(MIX3)、四号混频器(MIX4)和宽带均衡器(XG)，所述一号开关(S1)输入端和一号混频器(MIX1)输出端之间并联有二号开关(S2)，所述二号开关(S2)两端并联有沿信号传输方向依次串联的三号开关(S3)、一号低噪声放大器(LNA1)和二号混频器(MIX2)；所述一号混频器(MIX1)和三号混频器(MIX3)均连接一号本振发生器(A1)，所述二号混频器(MIX2)连接二号本振发生器(A2)，所述四号混频器(MIX4)连接三号本振发生器(A3)。

【技术特征摘要】
1.一种多频点太赫兹星间通信接收机，包括太赫兹天线(THZ)，其特征在于，所述太赫兹天线(THZ)依次串联有一号开关(S1)、三号低噪声放大器(LNA3)、一号混频器(MIX1)、二号低噪声放大器(LNA2)、三号混频器(MIX3)、四号混频器(MIX4)和宽带均衡器(XG)，所述一号开关(S1)输入端和一号混频器(MIX1)输出端之间并联有二号开关(S2)，所述二号开关(S2)两端并联有沿信号传输方向依次串联的三号开关(S3)、一号低噪声放大器(LNA1)和二号混频器(MIX2)；所述一号混频器(MIX1)和三号混频器(MIX3)均连接一号本振发生器(A1)，所述二号混频器(MIX2)连接二号本振发生器(A2)，所述四号混频器(MIX4)连接三号本振发生器(A3)。2.根据权利要求1所述的多频点太赫兹星间通信接收机，其特征在于，所述一号本振发生器(A1)发射209～210GHz的本振信号，所述二号本振发生器(A2)发射55/37GHz的本振信号，所述三号本振发生器(A3)发射79GHz的本振信号。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅海鹏，邢子哲，马建国，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12