信号收发机的制作方法
信号收发机的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号收发机，特别是一种Ka频段卫星信号的收发机。
【【背景技术】】
[0002]随着宽带卫星通讯的飞速发展和广泛应用，频谱资源日趋有限，现有的卫星通讯收发组件工作频带较低(如C波段和Ku波段等，如专利CN201310717841.X《一种便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统》)，其在频段资源拥挤问题，已经无法满足卫星通信对传输速率、稳定性日益提高的要求。另外，目前部分卫星通讯用收发机使用一次变频外差式结构，其接收链路仅由一次变频放大后就解调输出信号，存在选频特性较差、通频带较宽、容易受干扰。
【
【发明内容】
】
[0003]鉴于以上内容，有必要提供一种具有较高增益的信号收发机。
[0004]一种信号收发机，用于连接一 Ka频段卫星调制解调器的基带以接收及输出对应的中频信号，所述信号收发机包括天线辐射模块、传输模块、双工器、发射模块及接收模块，所述天线辐射模块通过所述传输模块连接所述双工器的第一端，所述基带通过所述发射模块连接所述双工器的第二端以通过所述双工器的第一端及第二端输出一中频信号给所述天线辐射模块发射;所述双工器的第三端通过所述接收模块连接所述基带使得所述基带通过所述双工器的第一端及第三端接收来自所述天线辐射模块的微波信号;所述发射模块及所述接收模块均采用二次变频超外差式结构。
[0005]相对于现有技术，本发明的信号收发机面向Ka频段卫星调制解调器，频率高、频带资源丰富，天线可以提供较大的增益，且本发明的信号收发机采用二次变频超外差式结构，增益较高、稳定、可调节，具有良好的假象镜频抑制能力、像频抗拒比和高灵敏度，易于实现高线性混频和相应带宽需求。
【【附图说明】】
[0006]图1为本发明信号收发机的较佳实施方式的示意图。
[0007]图2为本发明信号收发机射频基板材料的X射线衍射图谱。
【【具体实施方式】】
[0008]下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
[0009]请参阅图1，本发明信号收发机100用于连接一Ka频段卫星调制解调器的基带200以接收及发送对应的中频信号。所述信号收发机100包括天线辐射模块10、传输模块20、双工器30、发射模块40及接收模块50。所述天线辐射模块10通过所述传输模块20连接所述双工器30的第一端，所述Ka频段卫星调制解调器的基带200通过所述发射模块40连接所述双工器30的第二端以通过所述双工器30的第一端及第二端输出一中频信号给所述天线辐射模块10发射。所述双工器30的第三端通过所述接收模块50连接所述基带200使得所述基带200通过所述双工器30的第一端及第三端接收来自所述天线辐射模块10的微波信号。
[0010]本实施方式中，所述发射模块40及所述接收模块50均采用二次变频超外差式结构，具体的，所述接收模块50可接收的射频频率范围为18.3GHz?20.2GHz，输出的射频频率范围为1.03GHz?1.53GHz ；所述发射模块40可接收的射频频率范围为1.83GHz?2.33GHz，输出的射频频率范围为28.1GHz?30.0GHz。
[0011]具体的，本实施方式中，所述天线辐射模块10为一偏馈天线，所述传输模块20包括一波导移相器21及一腔体高通滤波器22。所述腔体高通滤波器22通过所述波导移相器21连接所述天线辐射模块10以对所述天线辐射模块10接收的微波信号滤波。本实施方式中，所述腔体高通滤波器22用于使频率高于或位于Ka范围内的高频信号通过，削弱Ka波段以下的杂讯。所述腔体高通滤波器22还连接所述双工器30的第一端。
[0012]所述接收模块50包括一接收信号处理单元51、一控制监控单元52，一第一接收变频单元53及一第二接收变频单元54。所述信号接收处理单元51包括依序连接的滤波器511、预失真器512、放大器513、衰减器514及滤波器515。所述滤波器511连接所述双工器30的第三端。本实施方式中，所述滤波器511为一宽频带带通滤波器，其由LC无源网络组成，所述滤波器511用于将接收的信号经初步滤波后输出给所述预失真器512。所述预失真器512采用基带数字预失真技术。所述控制监控单元52还分别连接所述基带200及所述预失真器512、放大器513及衰减器514，所述控制监控单元52用于接收由基带200发出的控制信号控制所述预失真器512对所接收的信号进行预失真，并控制所述放大器513及衰减器514对信号进行自适应式放大并通过所述衰减器514对放大后的信号进行与后级的阻抗匹配，调节系统增益和线性度。所述滤波器515用于滤除带外干扰信号后输出给所述第一接收变频单元53。
[0013]所述第一接收变频单元53包括变频器531、滤波器532、放大器533及一第一本地振荡器534。所述变频器531连接所述滤波器515并对接收的信号进行降频。所述变频器531还依序连接所述滤波器532及所述放大器533输出信号给所述第二接收变频单元54。所述第一本地振荡器534连接所述变频器531用于输出一本振信号给所述变频器531。本实施方案中，所述第一本地振荡器534用于提供低相位噪声且频率可调节的本振信号。所述滤波器532为一镜像抑制带通滤波器用于滤除混频的镜像信号。所述放大器533为一中频放大器用于将信号放大后输出给所述第二接收变频单元54。所述第二接收变频单元54包括变频器541、滤波器542、放大器543及一第二本地振荡器544，所述第二本地振荡器544用于输出一本振信号给所述变频器521，所述第二本地振荡器544用于提供低相位噪声且频率可调节的本振信号。所述变频器541用于对接收的信号进行二次变频，所述滤波器542用于对接收的信号进行滤波，所述放大器543用于对所接收的信号进行放大后输出给所述基带200进行解调。
[0014]所述发射模块40包括一第一发射变频单元41、第二发射变频单元42及一发射信号处理单元43。所述第一发射变频单元41包括依序连接的放大器411、变频器412及滤波器413。所述放大器411用于接收来自所述基带200的中频信号，如2.0GHz的中频信号，并进行放大，所述变频器412连接所述第二本地振荡器544用于接收并根据接收的低相位噪声且频率可调节的本振信号升频，所述滤波器413用于对所接收的信号进行滤波并输出如14.97?16.17GHz之间的中频信号给所述第二发射变频单元42。所述第二发射变频单元42包括依序连接的放大器421、变频器422及滤波器423，所述变频器422连接所述第一本地振荡器534用于接收低相位噪声且频率可调节的本振信号。所述第二发射变频单元42用于对所接收的信号进行放大、二次变频及滤波后输出给所述发射信号处理单元43。所述发射信号处理单元43包括依序连接的放大器431、隔离器432及滤波器433。所述发射信号处理单元43对所接收的信号经所述放大器431进行功率放大后，经所述隔离器432防止输出失配，并经所述滤波器433滤波后传输给所述双工器30的第二端以通过所述双工器30的第二端及第一端及所述传输模块20输出给所述天线辐射模块10进行发射。
[0015]本实施方式中，所述第一本地振荡器534及所述第二本地振荡器544均使用钛酸钡介质谐振振荡器提供低相位噪声且频率可调节的本振信号送给所述变频器531、541、412、422。
[0016]本发明信号收发机100在接收信号时，由卫星下发的Ka频段微波信号，如频率为18.3GHz?20.2GHz之间，被所述天线辐射模块10接收，所述微波信号通过所述波导移相器21进入所述腔体高通滤波器22，使频率高于或位于Ka范围内的高频信号通过，削弱Ka波段以下的杂讯。所述微波信号经所述接收信号处理单元51处理后通过所述第一接收变频单元53变频后，输出如9.67GHz?10.87GHz之间的信号，再经所述第二接收变频单元54 二次变频后，输出如1.03GHz?1.53GHz之间的中频信号至所述卫星调制解调器的基带200进行解调。
[0017]本发明信号收发机100在发射信号时，由所述卫星调制解调器的基带200送入调制后的如波段1.83GHz?2.33GHz之间的中频信号，经所述第一发射变频单元41升频后输出如波段14.97?16.17GHz之间的信号，接着再经所述第二发射变频单 元42二次变频后得到如波段28.1GHz?30.0GHz之间的信号并经所述发射信号处理单元43及所述传输模块20输出给所述天线辐射模块10发射。
[0018]本实施方式中，所述信号收发机100采用单片微波集成电路板和镁橄榄石系陶瓷基板复合结构设计。使用正交晶系Pmnb空间点群的镁橄榄石系陶瓷复合材料进行射频基板的制作，其中X为一调节范围在0.1?0.3之间的系数。同时可以掺入0 %?30%质量分数的CaTi03作为谐振频率温度系数调节剂。请一并参考图2，图2为本发明信号收发机射频基板材料的X射线衍射图谱。其中射频基板是采用材料为Li().7Mgl.3SiQ.3Ρθ.7θ4且未掺入温度系数调节剂时的镁橄榄石系陶瓷复合材料射频基板制作。上述信号收发机100采用单片微波集成电路板和镁橄榄石系陶瓷基板复合结构设计，具有品质因数高、介电常数低、谐振频率温度系数低、重量轻、热稳定性好、导热能力强、易于加工且与电极材料化学兼容性好等优势，使得14GHz条件下无载品质因数为2770，从而保证整个信号收发机100的可靠性。其他实施方式中，所述CaTi03温度系数调节剂还可利用BaTi409以及Ti02与2%质量分数的CuO代替。所述射频基板同样可以采用硅铝材料、铝碳化硅或可伐合金等其中之一种材料制作。
[0019]本发明信号收发机100采用全新的系统设计方案和基板材料设计方案，面向Ka频段卫星调制解调器，频率高、频带资源丰富，天线可以提供较大的增益。本发明信号收发机100还采用二次变频超外差式结构，增益较高、稳定、可调节，具有良好的假象镜频抑制能力、像频抗拒比和高灵敏度，易于实现高线性混频和相应带宽需求。由于本发明信号收发机100的第一及第二本地振荡器534，544采用钛酸钡介质谐振器产生信号频率源，具有温度稳定性高(10GHz条件下谐振频率温度系数小于1.5ppm)、品质因数高(4GHz条件下无载品质因数为8000，10GHz下无载品质因数为3500)、相位噪声系数性能好等优点。本发明信号收发机100的全新的微波基板和波导材料具有品质因数高(14GHz条件下无载品质因数为2770)、介电常数低、谐振频率温度系数低、重量轻、热稳定性好、导热能力强、易于加工且与电极材料化学兼容性好等优势。保证整个收发系统的可靠性。另外，本发明信号收发机100的接收模块50采采用基带数字预失真技术从而获得更低的误码率。
[0020]以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种信号收发机，用于连接一 Ka频段卫星调制解调器的基带以接收及输出对应的中频信号，所述信号收发机包括天线辐射模块、传输模块、双工器、发射模块及接收模块，所述天线辐射模块通过所述传输模块连接所述双工器的第一端，所述基带通过所述发射模块连接所述双工器的第二端以通过所述双工器的第一端及第二端输出中频信号给所述天线辐射模块发射;所述双工器的第三端通过所述接收模块连接所述基带使得所述基带通过所述双工器的第一端及第三端接收来自所述天线辐射模块的微波信号;所述发射模块及所述接收模块均采用二次变频超外差式结构。2.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述接收模块接收的射频频率范围为18.3千兆赫兹至20.2千兆赫兹，输出的射频频率范围为1.03千兆赫兹至1.53千兆赫兹；所述发射模块接收的射频频率范围为1.83千兆赫兹至2.33千兆赫兹，输出的射频频率范围为28.1千兆赫兹至30.0千兆赫兹。3.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述天线辐射模块为一偏馈天线，所述传输模块包括一波导移相器及一腔体高通滤波器，所述腔体高通滤波器通过所述波导移相器连接所述天线辐射模块以对所述天线辐射模块接收的微波信号滤波，所述腔体高通滤波器还连接所述双工器的第一端，所述腔体高通滤波器用于使频率高于或位于Ka范围内的高频信号通过，削弱Ka波段以下的杂讯。4.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述接收模块包括一接收信号处理单元、一控制监控单元，一第一接收变频单元及一第二接收变频单元，所述信号接收处理单元包括依序连接的第一滤波器、预失真器、第一放大器、衰减器及第二滤波器，所述滤波器连接所述双工器的第三端，所述第一滤波器为一宽频带带通无源滤波器，所述第一滤波器用于将接收的信号经初步滤波后输出给所述预失真器，所述预失真器采用基带数字预失真技术;所述控制监控单元分别连接所述基带及所述预失真器、第一放大器及衰减器，所述控制监控单元用于接收由基带发出的控制信号控制所述预失真器对所接收的信号进行预失真，并控制所述第一放大器及衰减器对所接收的信号进行自适应式放大并通过所述衰减器对放大后的信号进行与后级的阻抗匹配;所述第二滤波器用于滤除带外干扰信号后输出给所述第一接收变频单元。5.根据权利要求4所述的信号收发机，其特征在于:所述第一接收变频单元包括第一变频器、第三滤波器、第二放大器及第一本地振荡器，所述第一变频器连接所述第二滤波器并对接收的信号进行降频，所述第一变频器还依序连接所述第三滤波器及所述第二放大器用于输出信号给所述第二接收变频单元，所述第一本地振荡器连接所述第一变频器用于输出一本振信号给所述第一变频器，所述第三滤波器为一镜像抑制带通滤波器用于滤除混频的镜像信号，所述第二放大器为一中频放大器用于将信号放大后输出给所述第二接收变频单元，所述第二接收变频单元包括第二变频器、第四滤波器、第三放大器及第二本地振荡器，所述第二本地振荡器用于输出一本振信号给所述第二变频器，所述第二变频器用于对接收的信号进行二次变频，所述第四滤波器用于对接收的信号进行滤波，所述第三放大器用于对所接收的信号进行放大后输出给所述基带进行解调。6.根据权利要求5所述的信号收发机，其特征在于:所述发射模块包括一第一发射变频单元、第二发射变频单元及一发射信号处理单元，所述第一发射变频单元包括依序连接的第四放大器、第三变频器及第五滤波器，所述第四放大器用于接收来自所述基带的中频信号并进行放大，所述第三变频器连接所述第二本地振荡器用于接收本振信号并根据接收的本振信号升频，所述第五滤波器用于对所接收的信号进行滤波并输出中频信号给所述第二发射变频单元，所述第二发射变频单元包括依序连接的第五放大器、第四变频器及第六滤波器，所述第四变频器连接所述第一本地振荡器用于接收本振信号，所述第二发射变频单元用于对所接收的信号进行放大、二次变频及滤波后输出给所述发射信号处理单元。7.根据权利要求6所述的信号收发机，其特征在于:所述发射信号处理单元包括依序连接的第六放大器、隔离器及第七滤波器，所述发射信号处理单元对所接收的信号经所述第六放大器进行功率放大后，经所述隔离器防止输出失配，并经所述第七滤波器滤波后传输给所述双工器的第二端以通过所述双工器的第二端及第一端及所述传输模块输出给所述天线辐射模块进行发射。8.根据权利要求7所述的信号收发机，其特征在于:所述第一本地振荡器及所述第二本地振荡器均使用钛酸钡介质谐振振荡器提供低相位噪声且频率可调节的本振信号送给所述第一至第四变频器。9.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述信号收发机采用单片微波集成电路板和镁橄榄石系陶瓷基板复合结构设计，其中，射频基板利用镁橄榄石系陶瓷基板制作，其材料为正交晶系Pmnb空间点群的镁橄榄石系陶瓷复合材料，X为一调节范围在0.1?0.3之间的系数。10.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述信号收发机的射频基板掺入.0 %?30 %质量分数的CaTi03作为谐振频率温度系数调节剂。
【专利摘要】本发明提供了一种信号收发机，用于连接一Ka频段卫星调制解调器的基带以接收及输出对应的中频信号，所述信号收发机包括天线辐射模块、传输模块、双工器、发射模块及接收模块，所述发射模块及所述接收模块均采用二次变频超外差式结构。本发明的信号收发机面向Ka频段卫星调制解调器，频率高、频带资源丰富，且本发明的信号收发机采用二次变频超外差式结构，易于实现高线性混频和相应带宽需求。
【IPC分类】H04B7/185
【公开号】CN105490733
【申请号】CN201511004929
【发明人】程子凡, 姚建可, 丁庆
【申请人】深圳市华讯方舟卫星通信有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号收发机，特别是一种Ka频段卫星信号的收发机。
【【背景技术】】
[0002]随着宽带卫星通讯的飞速发展和广泛应用，频谱资源日趋有限，现有的卫星通讯收发组件工作频带较低(如C波段和Ku波段等，如专利CN201310717841.X《一种便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统》)，其在频段资源拥挤问题，已经无法满足卫星通信对传输速率、稳定性日益提高的要求。另外，目前部分卫星通讯用收发机使用一次变频外差式结构，其接收链路仅由一次变频放大后就解调输出信号，存在选频特性较差、通频带较宽、容易受干扰。
【
【发明内容】
】
[0003]鉴于以上内容，有必要提供一种具有较高增益的信号收发机。
[0004]一种信号收发机，用于连接一 Ka频段卫星调制解调器的基带以接收及输出对应的中频信号，所述信号收发机包括天线辐射模块、传输模块、双工器、发射模块及接收模块，所述天线辐射模块通过所述传输模块连接所述双工器的第一端，所述基带通过所述发射模块连接所述双工器的第二端以通过所述双工器的第一端及第二端输出一中频信号给所述天线辐射模块发射;所述双工器的第三端通过所述接收模块连接所述基带使得所述基带通过所述双工器的第一端及第三端接收来自所述天线辐射模块的微波信号;所述发射模块及所述接收模块均采用二次变频超外差式结构。
[0005]相对于现有技术，本发明的信号收发机面向Ka频段卫星调制解调器，频率高、频带资源丰富，天线可以提供较大的增益，且本发明的信号收发机采用二次变频超外差式结构，增益较高、稳定、可调节，具有良好的假象镜频抑制能力、像频抗拒比和高灵敏度，易于实现高线性混频和相应带宽需求。
【【附图说明】】
[0006]图1为本发明信号收发机的较佳实施方式的示意图。
[0007]图2为本发明信号收发机射频基板材料的X射线衍射图谱。
【【具体实施方式】】
[0008]下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
[0009]请参阅图1，本发明信号收发机100用于连接一Ka频段卫星调制解调器的基带200以接收及发送对应的中频信号。所述信号收发机100包括天线辐射模块10、传输模块20、双工器30、发射模块40及接收模块50。所述天线辐射模块10通过所述传输模块20连接所述双工器30的第一端，所述Ka频段卫星调制解调器的基带200通过所述发射模块40连接所述双工器30的第二端以通过所述双工器30的第一端及第二端输出一中频信号给所述天线辐射模块10发射。所述双工器30的第三端通过所述接收模块50连接所述基带200使得所述基带200通过所述双工器30的第一端及第三端接收来自所述天线辐射模块10的微波信号。
[0010]本实施方式中，所述发射模块40及所述接收模块50均采用二次变频超外差式结构，具体的，所述接收模块50可接收的射频频率范围为18.3GHz?20.2GHz，输出的射频频率范围为1.03GHz?1.53GHz ；所述发射模块40可接收的射频频率范围为1.83GHz?2.33GHz，输出的射频频率范围为28.1GHz?30.0GHz。
[0011]具体的，本实施方式中，所述天线辐射模块10为一偏馈天线，所述传输模块20包括一波导移相器21及一腔体高通滤波器22。所述腔体高通滤波器22通过所述波导移相器21连接所述天线辐射模块10以对所述天线辐射模块10接收的微波信号滤波。本实施方式中，所述腔体高通滤波器22用于使频率高于或位于Ka范围内的高频信号通过，削弱Ka波段以下的杂讯。所述腔体高通滤波器22还连接所述双工器30的第一端。
[0012]所述接收模块50包括一接收信号处理单元51、一控制监控单元52，一第一接收变频单元53及一第二接收变频单元54。所述信号接收处理单元51包括依序连接的滤波器511、预失真器512、放大器513、衰减器514及滤波器515。所述滤波器511连接所述双工器30的第三端。本实施方式中，所述滤波器511为一宽频带带通滤波器，其由LC无源网络组成，所述滤波器511用于将接收的信号经初步滤波后输出给所述预失真器512。所述预失真器512采用基带数字预失真技术。所述控制监控单元52还分别连接所述基带200及所述预失真器512、放大器513及衰减器514，所述控制监控单元52用于接收由基带200发出的控制信号控制所述预失真器512对所接收的信号进行预失真，并控制所述放大器513及衰减器514对信号进行自适应式放大并通过所述衰减器514对放大后的信号进行与后级的阻抗匹配，调节系统增益和线性度。所述滤波器515用于滤除带外干扰信号后输出给所述第一接收变频单元53。
[0013]所述第一接收变频单元53包括变频器531、滤波器532、放大器533及一第一本地振荡器534。所述变频器531连接所述滤波器515并对接收的信号进行降频。所述变频器531还依序连接所述滤波器532及所述放大器533输出信号给所述第二接收变频单元54。所述第一本地振荡器534连接所述变频器531用于输出一本振信号给所述变频器531。本实施方案中，所述第一本地振荡器534用于提供低相位噪声且频率可调节的本振信号。所述滤波器532为一镜像抑制带通滤波器用于滤除混频的镜像信号。所述放大器533为一中频放大器用于将信号放大后输出给所述第二接收变频单元54。所述第二接收变频单元54包括变频器541、滤波器542、放大器543及一第二本地振荡器544，所述第二本地振荡器544用于输出一本振信号给所述变频器521，所述第二本地振荡器544用于提供低相位噪声且频率可调节的本振信号。所述变频器541用于对接收的信号进行二次变频，所述滤波器542用于对接收的信号进行滤波，所述放大器543用于对所接收的信号进行放大后输出给所述基带200进行解调。
[0014]所述发射模块40包括一第一发射变频单元41、第二发射变频单元42及一发射信号处理单元43。所述第一发射变频单元41包括依序连接的放大器411、变频器412及滤波器413。所述放大器411用于接收来自所述基带200的中频信号，如2.0GHz的中频信号，并进行放大，所述变频器412连接所述第二本地振荡器544用于接收并根据接收的低相位噪声且频率可调节的本振信号升频，所述滤波器413用于对所接收的信号进行滤波并输出如14.97?16.17GHz之间的中频信号给所述第二发射变频单元42。所述第二发射变频单元42包括依序连接的放大器421、变频器422及滤波器423，所述变频器422连接所述第一本地振荡器534用于接收低相位噪声且频率可调节的本振信号。所述第二发射变频单元42用于对所接收的信号进行放大、二次变频及滤波后输出给所述发射信号处理单元43。所述发射信号处理单元43包括依序连接的放大器431、隔离器432及滤波器433。所述发射信号处理单元43对所接收的信号经所述放大器431进行功率放大后，经所述隔离器432防止输出失配，并经所述滤波器433滤波后传输给所述双工器30的第二端以通过所述双工器30的第二端及第一端及所述传输模块20输出给所述天线辐射模块10进行发射。
[0015]本实施方式中，所述第一本地振荡器534及所述第二本地振荡器544均使用钛酸钡介质谐振振荡器提供低相位噪声且频率可调节的本振信号送给所述变频器531、541、412、422。
[0016]本发明信号收发机100在接收信号时，由卫星下发的Ka频段微波信号，如频率为18.3GHz?20.2GHz之间，被所述天线辐射模块10接收，所述微波信号通过所述波导移相器21进入所述腔体高通滤波器22，使频率高于或位于Ka范围内的高频信号通过，削弱Ka波段以下的杂讯。所述微波信号经所述接收信号处理单元51处理后通过所述第一接收变频单元53变频后，输出如9.67GHz?10.87GHz之间的信号，再经所述第二接收变频单元54 二次变频后，输出如1.03GHz?1.53GHz之间的中频信号至所述卫星调制解调器的基带200进行解调。
[0017]本发明信号收发机100在发射信号时，由所述卫星调制解调器的基带200送入调制后的如波段1.83GHz?2.33GHz之间的中频信号，经所述第一发射变频单元41升频后输出如波段14.97?16.17GHz之间的信号，接着再经所述第二发射变频单 元42二次变频后得到如波段28.1GHz?30.0GHz之间的信号并经所述发射信号处理单元43及所述传输模块20输出给所述天线辐射模块10发射。
[0018]本实施方式中，所述信号收发机100采用单片微波集成电路板和镁橄榄石系陶瓷基板复合结构设计。使用正交晶系Pmnb空间点群的镁橄榄石系陶瓷复合材料进行射频基板的制作，其中X为一调节范围在0.1?0.3之间的系数。同时可以掺入0 %?30%质量分数的CaTi03作为谐振频率温度系数调节剂。请一并参考图2，图2为本发明信号收发机射频基板材料的X射线衍射图谱。其中射频基板是采用材料为Li().7Mgl.3SiQ.3Ρθ.7θ4且未掺入温度系数调节剂时的镁橄榄石系陶瓷复合材料射频基板制作。上述信号收发机100采用单片微波集成电路板和镁橄榄石系陶瓷基板复合结构设计，具有品质因数高、介电常数低、谐振频率温度系数低、重量轻、热稳定性好、导热能力强、易于加工且与电极材料化学兼容性好等优势，使得14GHz条件下无载品质因数为2770，从而保证整个信号收发机100的可靠性。其他实施方式中，所述CaTi03温度系数调节剂还可利用BaTi409以及Ti02与2%质量分数的CuO代替。所述射频基板同样可以采用硅铝材料、铝碳化硅或可伐合金等其中之一种材料制作。
[0019]本发明信号收发机100采用全新的系统设计方案和基板材料设计方案，面向Ka频段卫星调制解调器，频率高、频带资源丰富，天线可以提供较大的增益。本发明信号收发机100还采用二次变频超外差式结构，增益较高、稳定、可调节，具有良好的假象镜频抑制能力、像频抗拒比和高灵敏度，易于实现高线性混频和相应带宽需求。由于本发明信号收发机100的第一及第二本地振荡器534，544采用钛酸钡介质谐振器产生信号频率源，具有温度稳定性高(10GHz条件下谐振频率温度系数小于1.5ppm)、品质因数高(4GHz条件下无载品质因数为8000，10GHz下无载品质因数为3500)、相位噪声系数性能好等优点。本发明信号收发机100的全新的微波基板和波导材料具有品质因数高(14GHz条件下无载品质因数为2770)、介电常数低、谐振频率温度系数低、重量轻、热稳定性好、导热能力强、易于加工且与电极材料化学兼容性好等优势。保证整个收发系统的可靠性。另外，本发明信号收发机100的接收模块50采采用基带数字预失真技术从而获得更低的误码率。
[0020]以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种信号收发机，用于连接一 Ka频段卫星调制解调器的基带以接收及输出对应的中频信号，所述信号收发机包括天线辐射模块、传输模块、双工器、发射模块及接收模块，所述天线辐射模块通过所述传输模块连接所述双工器的第一端，所述基带通过所述发射模块连接所述双工器的第二端以通过所述双工器的第一端及第二端输出中频信号给所述天线辐射模块发射;所述双工器的第三端通过所述接收模块连接所述基带使得所述基带通过所述双工器的第一端及第三端接收来自所述天线辐射模块的微波信号;所述发射模块及所述接收模块均采用二次变频超外差式结构。2.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述接收模块接收的射频频率范围为18.3千兆赫兹至20.2千兆赫兹，输出的射频频率范围为1.03千兆赫兹至1.53千兆赫兹；所述发射模块接收的射频频率范围为1.83千兆赫兹至2.33千兆赫兹，输出的射频频率范围为28.1千兆赫兹至30.0千兆赫兹。3.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述天线辐射模块为一偏馈天线，所述传输模块包括一波导移相器及一腔体高通滤波器，所述腔体高通滤波器通过所述波导移相器连接所述天线辐射模块以对所述天线辐射模块接收的微波信号滤波，所述腔体高通滤波器还连接所述双工器的第一端，所述腔体高通滤波器用于使频率高于或位于Ka范围内的高频信号通过，削弱Ka波段以下的杂讯。4.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述接收模块包括一接收信号处理单元、一控制监控单元，一第一接收变频单元及一第二接收变频单元，所述信号接收处理单元包括依序连接的第一滤波器、预失真器、第一放大器、衰减器及第二滤波器，所述滤波器连接所述双工器的第三端，所述第一滤波器为一宽频带带通无源滤波器，所述第一滤波器用于将接收的信号经初步滤波后输出给所述预失真器，所述预失真器采用基带数字预失真技术;所述控制监控单元分别连接所述基带及所述预失真器、第一放大器及衰减器，所述控制监控单元用于接收由基带发出的控制信号控制所述预失真器对所接收的信号进行预失真，并控制所述第一放大器及衰减器对所接收的信号进行自适应式放大并通过所述衰减器对放大后的信号进行与后级的阻抗匹配;所述第二滤波器用于滤除带外干扰信号后输出给所述第一接收变频单元。5.根据权利要求4所述的信号收发机，其特征在于:所述第一接收变频单元包括第一变频器、第三滤波器、第二放大器及第一本地振荡器，所述第一变频器连接所述第二滤波器并对接收的信号进行降频，所述第一变频器还依序连接所述第三滤波器及所述第二放大器用于输出信号给所述第二接收变频单元，所述第一本地振荡器连接所述第一变频器用于输出一本振信号给所述第一变频器，所述第三滤波器为一镜像抑制带通滤波器用于滤除混频的镜像信号，所述第二放大器为一中频放大器用于将信号放大后输出给所述第二接收变频单元，所述第二接收变频单元包括第二变频器、第四滤波器、第三放大器及第二本地振荡器，所述第二本地振荡器用于输出一本振信号给所述第二变频器，所述第二变频器用于对接收的信号进行二次变频，所述第四滤波器用于对接收的信号进行滤波，所述第三放大器用于对所接收的信号进行放大后输出给所述基带进行解调。6.根据权利要求5所述的信号收发机，其特征在于:所述发射模块包括一第一发射变频单元、第二发射变频单元及一发射信号处理单元，所述第一发射变频单元包括依序连接的第四放大器、第三变频器及第五滤波器，所述第四放大器用于接收来自所述基带的中频信号并进行放大，所述第三变频器连接所述第二本地振荡器用于接收本振信号并根据接收的本振信号升频，所述第五滤波器用于对所接收的信号进行滤波并输出中频信号给所述第二发射变频单元，所述第二发射变频单元包括依序连接的第五放大器、第四变频器及第六滤波器，所述第四变频器连接所述第一本地振荡器用于接收本振信号，所述第二发射变频单元用于对所接收的信号进行放大、二次变频及滤波后输出给所述发射信号处理单元。7.根据权利要求6所述的信号收发机，其特征在于:所述发射信号处理单元包括依序连接的第六放大器、隔离器及第七滤波器，所述发射信号处理单元对所接收的信号经所述第六放大器进行功率放大后，经所述隔离器防止输出失配，并经所述第七滤波器滤波后传输给所述双工器的第二端以通过所述双工器的第二端及第一端及所述传输模块输出给所述天线辐射模块进行发射。8.根据权利要求7所述的信号收发机，其特征在于:所述第一本地振荡器及所述第二本地振荡器均使用钛酸钡介质谐振振荡器提供低相位噪声且频率可调节的本振信号送给所述第一至第四变频器。9.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述信号收发机采用单片微波集成电路板和镁橄榄石系陶瓷基板复合结构设计，其中，射频基板利用镁橄榄石系陶瓷基板制作，其材料为正交晶系Pmnb空间点群的镁橄榄石系陶瓷复合材料，X为一调节范围在0.1?0.3之间的系数。10.根据权利要求1所述的信号收发机，其特征在于:所述信号收发机的射频基板掺入.0 %?30 %质量分数的CaTi03作为谐振频率温度系数调节剂。
【专利摘要】本发明提供了一种信号收发机，用于连接一Ka频段卫星调制解调器的基带以接收及输出对应的中频信号，所述信号收发机包括天线辐射模块、传输模块、双工器、发射模块及接收模块，所述发射模块及所述接收模块均采用二次变频超外差式结构。本发明的信号收发机面向Ka频段卫星调制解调器，频率高、频带资源丰富，且本发明的信号收发机采用二次变频超外差式结构，易于实现高线性混频和相应带宽需求。
【IPC分类】H04B7/185
【公开号】CN105490733
【申请号】CN201511004929
【发明人】程子凡, 姚建可, 丁庆
【申请人】深圳市华讯方舟卫星通信有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日
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