[发明专利]一种多频点太赫兹星间通信接收机

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于微波工程领域，更具体的说，是涉及一种多频点太赫兹星间通信接收机。

背景技术

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Chen Jiang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Ullrich R Pfeiffer提出一种160GHz接收机的设计，功耗为673mW[2]。2013年Hiroyuki Takahashi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.et al.“A Fully Integrated 320GHz Coherent ImagingTransceiver in 130nm SiGe BiCMOS”.IEEE Journal of Solid-State Circuits,volume51,issue 11,Nov.2016.

[2]Ullrich,R.P.et al.“A SiGe Quadrature Transmitter and ReceiverChipset for Emerging High

Frequency Applications at 160GHz”.Solid-State Circuits ConferenceDigest of Technical Papers(ISSCC).Feb,2010.

[3]Hiroyuki,T.et al.“120GHz-Band Fully Integrated Wireless Link UsingQSPK for Realtime 10Gb/s Transmission”.IEEE Transactions on Microwave Theoryand Techniques,volume 61,issue 12,Dec.2013.

发明内容