本发明实施例涉及通信技术领域，具体涉及一种紧凑型毫米波收发前端装置。
背景技术：
现代通信技术增大信号传输速率的方法一般分两种，即增大频谱利用率或者扩大信道带宽。前者一般通过变换调制方式使得单位码元携带的比特数(信息量)成倍增加以取得单位带宽传输更多信息的效果。带来的问题是这种方式常常受到系统信噪比的制约，对于高阶数字调制方式，数据传输误码率将变得很高，所需要的解码器复杂度和功耗也随之上升。相比之下，采用后者扩大信道带宽的方法则更为直接。而传统6ghz以下的射频频段在当今科学技术的发展下已变得拥挤不堪，并且本身载频太低限制了信号的最大带宽，已无法满足人们日益增长的业务需求。因此，人们将目光锁定在了频谱资源丰富而未被规划利用的毫米波频段。
在毫米波系统中，收发前端对系统的性能起关键作用。毫米波收发前端无源电路的理论设计主要涉及到毫米波带通滤波器及波导至微带过渡,主要包括放大器、混频器和开关。毫米波前端系统主要由发射机、接收机、信号源、基带信号处理机以及各种接口设备组成。毫米波收发前端就是把毫米波发射模块和接收模块集成为一个毫米波集成电路。作为一个系统，毫米波收发前端组成的基本单元，毫米波器件就在很大程度上决定了毫米波收发前端性能的优劣。现有的各种毫米波收发前端体积都是较大的，对于携带安装都会带来比较大的负担。而在小体积下，实现较复杂的射频信号的产生、变换又比较困难。
技术实现要素：
为此，本发明实施例提供一种紧凑型毫米波收发前端装置，以解决现有毫米波收发前端体积大，不便于携带的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明实施例公开了，一种紧凑型毫米波收发前端装置，所述紧凑型毫米波收发前端装置包括：发射末端模块、接收前级模块、射频模块和电源参考模块，所述发射末端模块和接收前级模块通过对称多处理器与射频模块对插连接，所述电源参考模块为发射末端模块、接收前级模块和射频模块供电。
进一步地，所述发射末端模块包括发射机，发射机上安装有单芯射频玻璃绝缘子，所述接收前级模块包括接收机，接收机上安装有单芯射频玻璃绝缘子，所述射频模块包括频综腔体，频综腔体侧面安装有插座和射频天线座，所述电源参考模块上安装有穿心电容。
进一步地，所述紧凑型毫米波收发前端装置还包括顺次电性连接的天线、第一射频开关、限幅器、低噪声放大器，数控衰减器、增益放大器、第二射频开关和混频器,以及功率放大器、驱动放大器和本地振荡器，所述混频器包括顺次电性连接的第一滤波电路、变频电路、选频回路和第二滤波电路，所述第二射频开关、驱动放大器、功率放大器和第一射频开关顺次电性连接,第一滤波电路与第二射频开关电性连接,变频电路与本地振荡器电性连接，第二滤波电路输出中频信号。
进一步地，所述第一滤波电路包括电容c69-c71和变压器t2，所述电容c71的两端分别与变压器t2的初级线圈的两端一一对应电性连接,变压器i2的次级线圈的两端分别与电容c69的一端和电容c70的一端一一对应电性连接,电容c69的另一端和电容c70的另一端分别与变频电路电性连接。
进一步地，所述变频电路包括电容c63，电容c64，电阻r24-26和三极管q4，所述电容c64的一端分别与三极管q4的基极、电阻r25的一端和电阻r26的一端电性连接，电容c64的另一端与本地振荡器电性连接，电阻r26的另一端接地，电阻r25的另一端与电源电性连接，三极管q4的发射极通过并联的电阻r24和电容c63接地，三极管q4的集电极与选频回路电性连接。
进一步地，所述选频回路包括：电阻r27、电阻r28、电容c65和电容c66，所述电阻r27的一端和电容c66的一端分别与三极管q4的集电极电性连接，电阻r27的另一端和电容c65的另一端均与电阻r28的一端和电容c65的一端电性连接，电容c65的另一端接地,电阻r28的另一端与电源电性连接。
进一步地，所述第二滤波电路包括电容c67、电容c68和变压器t1，所述变压器t1的初级线圈的两端分别与电容c66的两端一一对应电性连接,变压器t1的次级线圈的一端通过电容c68与电容c67的一端电性连接,变压器t1的次级线圈的另一端与电容c67的另一端电性连接。
进一步地，所述本地振荡器包括电容c58-c62，电阻r21-r23，电感l33-l34和三极管q3，所述电容c58的一端接地,电容c58的另一端分别与电阻r21的一端、电阻r22的一端和三极管q8的基极电性连接,电阻r21的另一端与电源电性连接，电阻r22的另一端接地,三极管q3的集电极通过电感l33与电源电性连接，三极管q3的发射极通过电阻r23接地，电容c59的一端和电容c61的一端分别与三极管q3的集电极电性连接,电容c59的另一端分别与电容c60的一端和三极管q3的发射极电性连接，电容c60的另一端接地，电容c61的另一端分别与电容c62的一端和电感l34的一端电性连接，电容c62的另一端和电感l34的另一端接地。
进一步地，所述紧凑型毫米波收发前端装置还包括射频开关驱动电路，所述射频开关驱动电路分别与第一射频开关和第二射频开关电性连接。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例公开了一种紧凑型毫米波收发前端装置，将发射末端模块和接收前级模块通过对称多处理器与射频模块对插连接，通过设置混频器包括第一滤波电路和第二滤波电路,在接收时,第一滤波电路滤除调幅输入信号中的干扰信号,提高混频器的隔离度,第二滤波电路滤除变频电路中输出的中频信号中夹杂的高频信号、本振信号的失真以及电路的非线性引起的谐波信号,得到波形更良好的中频信号；在发射时，第二滤波电路滤除载波信号中的无用信号,提高混频器的隔离度,第一滤波电路滤除中频信号中夹杂的高频信号和谐波信号。在满足毫米波收发器功能的前提下，缩小体积，使结构更加紧凑，便于携带应用，提供了更多的应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种紧凑型毫米波收发前端装置的结构图；
图2为本发明实施例提供的一种紧凑型毫米波收发前端装置电路的结构图；
图3为本发明实施例提供的一种紧凑型毫米波收发前端装置中混频器的结构图；
图4为本发明实施例提供的一种紧凑型毫米波收发前端装置中混频器的电路图。
图中：1-发射末端模块、2-接收前级模块、3-射频模块、4-电源参考模块、5-单芯射频玻璃绝缘子、6-插座、7-射频天线座、8-穿心电容。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参考图1，本实施例公开了一种紧凑型毫米波收发前端装置，所述紧凑型毫米波收发前端装置包括：发射末端模块1、接收前级模块2、射频模块3和电源参考模块4，所述发射末端模块1和接收前级模块2通过对称多处理器与射频模块3对插连接，所述电源参考模块4为发射末端模块1、接收前级模块2和射频模3块供电。所述发射末端模块1包括发射机，发射机上安装有单芯射频玻璃绝缘子5，所述接收前级模块2包括接收机，接收机上安装有单芯射频玻璃绝缘子5，所述射频模块3包括频综腔体，频综腔体侧面安装有插座6和射频天线座7，所述电源参考模块4上安装有穿心电8容。使结构更加紧凑，安装紧密，便于携带，在多场合进行应用。
如图2所示，本发明的一种毫米波收发前端装置，其包括顺次电性连接的天线、第一射频开关、限幅器、低噪声放大器、数控衰减器、增益放大器、第二射频开关和混频器，与第一射频开关和第二射频开关电性连接的射频开关驱动电路，以及功率放大器、驱动放大器和本地振荡器。
在本实施例中，毫米波的接收前端支路为：顺次电性练级的天线、第一射频开关、限幅器、低噪声放大器、数控衰减器、增益放大器、第二射频开关和混频器；其中，限幅器起保护作用；低噪声放大器输入信号进行放大，数控衰减器对其幅度进行控制，增益放大器进行二次放大，混频器将本振电路提供的本振信号与调幅信号进行混频，下变频到中频。其中，天线、第一射频开关、限幅器、低噪声放大器、数控衰减器、增益放大器、第二射频开关为现有技术，在此不再累述。毫米波的发射前端支路为：顺次电性连接的混频器、第二射频开关、驱动放大器、功率放大器、第一射频开关和天线；其中，驱动放大器、功率放大器均起功率放大的作用。在本实施例中，混频器、第二射频开关、驱动放大器、功率放大器、第一射频开关和天线均为现有技术，在此不再累述。射频开关驱动电路驱动第一射频开关和第二射频开关选择收发通道，在本实施例中，射频开关驱动电路为现有技术，在此不再累述。
混频器，实现频谱搬移。在本实施例中，如图3所示，混频器包括顺次电性连接的第一滤波电路、变频电路、选频回路和第二滤波电路。其中，第一滤波电路，滤除调幅输入信号中的干扰信号，提高混频器的隔离度。在本实施例中，如图4所示，第一滤波电路包括电容c69-c71和变压器t2；电容c71的两端分别与变压器t2的初级线圈的两端一一对应电性连接，变压器t2的次级线圈的两端分别与电容c69的一端和电容c70的一端一一对应电性连接，电容c69的另一端和电容c70的另一端分别与变频电路电性连接。其中变压器t2、电容c69和电容c70组成lc滤波电路，电容c71为输入信号耦合电容。
变频电路，将调幅输入信号和本振信号进行混频，下变频到固定中频或者基带信号。在本实施例中，如图4所示，变频电路包括电容c63，电容c64，电阻r24-26和三极管q4；具体的，电容c64的一端分别与三极管q4的基极、电阻r25的一端和电阻r26的一端电性连接，电容c64的另一端与本地振荡器电性连接，电阻r26的另一端接地，电阻r25的另一端与电源电性连接，三极管q4的发射极通过并联的电阻r24和电容c63接地，三极管q4的集电极与选频回路电性连接。
其中，电阻r25和电阻r26为基极偏置电阻，用来给三极管q4确定一个合适的静态工作点；电容c64为输入信号耦合电容；电阻r24三极管q4发射极的限流电阻，为用来限制射极电流；电容c63为旁路电容。
选频回路，当输出频率固定后，在一个频段内的干扰点就确定了，通过选频回路选择合理的中频频率，可大大减少组合频率干扰的点数，并排除阶数较低的干扰。在本实施例中，如图4所示，选频回路包括：电阻r27、电阻r28、电容c65和电容c66；具体的，电阻r27的一端和电容c66的一端分别与三极管q4的集电极电性连接，电阻r27的另一端和电容c65的另一端均与电阻r28的一端和电容c65的一端电性连接，电容c65的另一端接地，电阻r28的另一端与电源电性连接。其中，电阻r28和电容c65起滤波作用。第二滤波电路，滤除变频电路中输出的中频信号中夹杂的高频信号、本振信号的失真以及电路的非线性引起的谐波信号，得到波形更良好的中频信号。
在本实施例中，如图4所示，第二滤波电路包括电容c67、电容c68和变压器t1；具体的，变压器t1的初级线圈的两端分别与电容c66的两端一一对应电性连接，变压器t1的次级线圈的一端通过电容c68与电容c67的一端电性连接，变压器t1的次级线圈的另一端与电容c67的另一端电性连接。变压器t1、电容c68和电容c67组成lc滤波电路。
本地振荡器，产生一个和调幅信号相乘的高频信号，通过信号相乘以得到新的频率。如图4所示，本地振荡器包括电容c58-c62，电阻r21-r23，电感l33-l34和三极管q3；具体的，电容c58的一端接地，电容c58的另一端分别与电阻r21的一端、电阻r22的一端和三极管q3的基极电性连接，电阻r21的另一端与电源电性连接，电阻r22的另一端接地，三极管q3的集电极通过电感l33与电源电性连接，三极管q3的发射极通过电阻r23接地，电容c59的一端和电容c61的一端分别与三极管q3的集电极电性连接，电容c59的另一端分别与电容c60的一端和三极管q3的发射极电性连接，电容c60的另一端接地，电容c61的另一端分别与电容c62的一端和电感l34的一端电性连接，电容c62的另一端和电感l34的另一端接地。其中，电容c58为基极耦合电容；电阻r23用来限制射极电流；电阻r1和电阻r2为基极偏置电阻，用来给三极管确定一个合适的静态工作点；l33为高频扼流圈，防止突变对三极管的损害；电容c61为固定值电容器，电容c62为可变电容器，本地振荡器振荡的频率是靠调节c62来改变。
在本实施例中，毫米波的接收前端支路为：顺次电性练级的天线、第一射频开关、限幅器、低噪声放大器、数控衰减器、增益放大器、第二射频开关和混频器；其接收支路的工作流程为：毫米波信号由外部收发天线接收后经过第一射频开关切换后进入接收支路，然后经过限幅器保护，低噪声放大器放大，数控衰减器对其幅度进行控制，然后经过增益放大器放大，再经过第二开关后经过混频器的第一滤波电路滤除调幅输入信号中的干扰信号，在变频电路中与本振电路提供的本振信号进行混频，下变频到中频，经选频回路选出合理的中频频率，再经过第二滤波电路滤除中频信号中夹杂的高频信号、本振信号的失真以及电路的非线性引起的谐波信号，然后输出波形良好的中频信号，再进入后级信号处理系统对其进行处理；
毫米波的发射前端支路为：顺次电性连接的混频器、第二射频开关、驱动放大器、功率放大器、第一射频开关和天线；其发射支路的工作流程为：由后级信号处理系统产生的毫米波信号经过第二滤波电路滤除发射信号中的干扰信号，再经过变频电路将毫米波信号和本振信号进行变频，然后经第二滤波电路滤除中频信号中夹杂的高频信号、本振信号的失真以及电路的非线性引起的谐波信号，然后经过第二射频开关切换进入发射支路，然后经过驱动放大器，功率放大器放大后，经过第一射频开关切换后进入外部收发天线发射出去。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
1.一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述紧凑型毫米波收发前端装置包括：发射末端模块、接收前级模块、射频模块和电源参考模块，所述发射末端模块和接收前级模块通过对称多处理器与射频模块对插连接，所述电源参考模块为发射末端模块、接收前级模块和射频模块供电。
2.如权利要求1所述的一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述发射末端模块包括发射机，发射机上安装有单芯射频玻璃绝缘子，所述接收前级模块包括接收机，接收机上安装有单芯射频玻璃绝缘子，所述射频模块包括频综腔体，频综腔体侧面安装有插座和射频天线座，所述电源参考模块上安装有穿心电容。
3.如权利要求1所述的一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述紧凑型毫米波收发前端装置还包括顺次电性连接的天线、第一射频开关、限幅器、低噪声放大器，数控衰减器、增益放大器、第二射频开关和混频器,以及功率放大器、驱动放大器和本地振荡器，所述混频器包括顺次电性连接的第一滤波电路、变频电路、选频回路和第二滤波电路，所述第二射频开关、驱动放大器、功率放大器和第一射频开关顺次电性连接,第一滤波电路与第二射频开关电性连接,变频电路与本地振荡器电性连接，第二滤波电路输出中频信号。
4.如权利要求3所述的一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述第一滤波电路包括电容c69-c71和变压器t2，所述电容c71的两端分别与变压器t2的初级线圈的两端一一对应电性连接,变压器i2的次级线圈的两端分别与电容c69的一端和电容c70的一端一一对应电性连接,电容c69的另一端和电容c70的另一端分别与变频电路电性连接。
5.如权利要求4所述的一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述变频电路包括电容c63，电容c64，电阻r24-26和三极管q4，所述电容c64的一端分别与三极管q4的基极、电阻r25的一端和电阻r26的一端电性连接，电容c64的另一端与本地振荡器电性连接，电阻r26的另一端接地，电阻r25的另一端与电源电性连接，三极管q4的发射极通过并联的电阻r24和电容c63接地，三极管q4的集电极与选频回路电性连接。
6.如权利要求5所述的一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述选频回路包括：电阻r27、电阻r28、电容c65和电容c66，所述电阻r27的一端和电容c66的一端分别与三极管q4的集电极电性连接，电阻r27的另一端和电容c65的另一端均与电阻r28的一端和电容c65的一端电性连接，电容c65的另一端接地,电阻r28的另一端与电源电性连接。
7.如权利要求6所述的一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述第二滤波电路包括电容c67、电容c68和变压器t1，所述变压器t1的初级线圈的两端分别与电容c66的两端一一对应电性连接,变压器t1的次级线圈的一端通过电容c68与电容c67的一端电性连接，变压器t1的次级线圈的另一端与电容c67的另一端电性连接。
8.如权利要求5所述的一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述本地振荡器包括电容c58-c62，电阻r21-r23，电感l33-l34和三极管q3，所述电容c58的一端接地,电容c58的另一端分别与电阻r21的一端、电阻r22的一端和三极管q8的基极电性连接,电阻r21的另一端与电源电性连接，电阻r22的另一端接地,三极管q3的集电极通过电感l33与电源电性连接，三极管q3的发射极通过电阻r23接地，电容c59的一端和电容c61的一端分别与三极管q3的集电极电性连接,电容c59的另一端分别与电容c60的一端和三极管q3的发射极电性连接，电容c60的另一端接地，电容c61的另一端分别与电容c62的一端和电感l34的一端电性连接，电容c62的另一端和电感l34的另一端接地。
9.如权利要求3所述的一种紧凑型毫米波收发前端装置，其特征在于，所述紧凑型毫米波收发前端装置还包括射频开关驱动电路，所述射频开关驱动电路分别与第一射频开关和第二射频开关电性连接。
技术总结