[发明专利]一种小型化微波宽带捷频上下变频系统及校准方法

说明书

本发明公开了一种小型化微波宽带捷频上下变频系统及校准方法，该系统包括使用相同的本振信号的上变频通道和下变频通道；还包括一路冗余校准混频通道，所述的冗余校准混频通道采用定向耦合器和开关网络接入上变频通道和下变频通道组成的上下变频系统中，使用所述的上变频通道或者下变频通道使用的本振信号混频实现上变频或者下变频。该方法利用冗余校准混频通道通过检测相伴偏移，计算即得到当前状态下上变频电路和下变频电路的相位偏移值。本发明在Ku波段宽带捷变频上下变频系统中增设冗余校准混频通道，可以实现上下变频自校准功能。

技术领域

本发明涉及通信变频系统领域，特别涉及一一种小型化微波宽带捷频上下变频系统及校准方法。

背景技术

Ku波段宽带捷变频上下变频系统是一种上下变频器，用于将中频信号和Ku波段射频信号进行频率转换，其捷变频率源(本地振荡器)由于变频时间短(典型时间小于100微秒)，因而可以有效的防截获、抗干扰欺骗，具有优秀的电子战性能。上下变频器是雷达探测和卫星通信系统中的核心设备，其性能直接影响系统的战术性能表现。

典型的上下变频器采用超外差变频结构，最简单的超外差变频为一级变频，即使用一个本地振荡器(f_LO)作为频率源，将低频的中频信号搬移到高频的射频频段，射频频率f_RF＝f_LO+f_IF(低本振模式)或f_RF＝f_LO-f_IF(高本振模式)。在信号链路的合适位置插入射频驱动放大器和滤波器，确保信号的幅度和质量以及对带外信号的抑制。在更复杂的变频应用中(例如宽带射频应用)，常采用二次变频如图1所示，或更高次的变频模式。在图1中具有两个本地振荡器，本振频率为的f_LO1的本振1和本振频率为的f_LO2的本振2，如果均采用低本振模式，一中频频率表示为：f_IF1＝f_LO1+f_IF，射频频率表示为：f_RF＝f_LO1+f_LO2+f_IF。由于一中频(f_IF1)相比于中频频率(f_IF)较高，在二次变频产生的本振泄露f_LO2和镜频频率距离f_mir＝f_LO2-f_IF1距离射频信号f_RF较远，因而有利于采用射频滤波器滤除。接收链路的低噪声放大器应尽量靠前放置，有利于降低接收机整机噪声系数。为降低系统调试难度以及研发生产成本，在不影响噪声系数的前提下，增益应尽量配置在一中频或中频频段。链路中滤波器应能有效滤除带外干扰信号，例如镜频频率、本振泄露以及自然或人为干扰信号。

本地振荡器(频率源)是上下变频器的核心部件，良好的频率源应具有较高的频率稳定度、低的杂散、低的谐波发射以及低相位噪声，捷变频率源还要求较短的变频时间。频率源主要有三种合成方式：直接合成方式、直接数字合成(DDS)以及间接合成方式(锁相环PLL)。直接合成方式具有最优的相位噪声和杂散性能，但电路实现较为复杂，具有较高的体积、功耗和成本，变频速度很快但频率分辨率不足。直接数字合成DDS变频速度很快同时频率分辨率很高(典型可以达到1Hz量级甚至更精细的频率分辨率)，缺点是其杂散性能不佳，同时由于数字电路性能限制可输出的频率不高(目前业界可输入的最高时钟频率的DDS为AD9914，时钟频率可达3.5GHz，可输出最高频率为1.4GHz)，若要生成X波段甚至更高的本振信号源，需要采用变频或倍频方式进行频谱搬移。间接合成方式采用锁相合成，其环路滤波器可以抑制带外的参考源杂散，因而具有较低的杂散性能，由于鉴相器和环路噪底以及闪烁噪底较高的影响导致其相位噪声在环路带宽内较差，同时锁相环环路锁定时间通常在100微秒量级，无法满足捷变频率源的跳频速度。

现有技术不具备上下变频自校准功能，对因温度变化或电路老化带来的幅度偏移和相位偏移带来的系统性能变化无能为力，只能通过定期的回厂维护完成系统标校。

发明内容