CN104363024A - 一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，包括Ka频段接收组件、本振16分路器、波导网络、N型本振输入插座、高低频混装集约化接插件、支撑梁、连接件、外壳、接收组件支架、本振分路器支架、底座、调节垫块、底座盖板；波导网络将接收到的射频信号送入Ka频段接收组件；Ka频段接收组件通过高低频混装集约化接插件输出下变频信号；N型本振输入插座与外接本振源信号相连；本振16分路器的输出端与Ka频段接收组件的本振输入端相连；调节垫块固定在波导网络上用于调节Ka频段接收组件与波导网络的高度；本振16分路器通过本振分路器支架固定在连接件上；连接件安装于支撑梁上；外壳和底座盖板安装于底座上。
Description
技术领域
本发明属于微波测控技术领域，涉及一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端。
背景技术
毫米波在雷达、电子对抗以及毫米波通信等方面已得到广泛应用，在有些应用场合，它是唯一可行的方案。随着国内测控系统的发展，测控体制也已从传统的S频段上升到Ka频段。在这些系统中，射频接收前端位于系统最前端，是系统中的一个重要的部分，其性能指标直接影响测控系统的品质因数及测控精度。
Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端主要功能是接收128路阵列Ka频段射频信号，经滤波、放大、混频后输出S频段阵列中频信号，采用共本振设计。
目前的馈源工程实践中，馈源中主要射频有源部件为低噪声放大器，无变频功能，且射频电路系统通道少，线缆网铺设简单。目前未见有馈源的毫米波多通道射频接收前端的相关报道。在Ka频段馈源射频接收前端设计中，面临电路指标高、通道多、线缆网复杂等系列工程难点。
发明内容
本发明的技术解决问题的目的在于：针对现有技术的不足，提供了一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，本发明解决了毫米波多通道接收前段小型化、高可靠性、网络线缆布局复杂的问题，同时利用波导网络的优化使得整个接收前段实现了小型化的特点。
本发明的技术解决方案是：
一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，包括：Ka频段接收组件、本振16分路器、波导网络、N型本振输入插座、高低频混装集约化接插件、左支撑梁、右支撑梁、连接件、外壳、接收组件支架、本振分路器支架、底座、调节垫块、底座盖板；
波导网络的输入端与外部天线相连用于接收射频信号，其输出端与Ka频段接收组件的输入端相连；Ka频段接收组件的输出端通过高低频混装集约化接插件输出下变频后的信号；
N型本振输入插座的输入端与外接本振源信号相连，N型本振输入插座的输出端与本振16分路器的输入端相连；本振16分路器的输出端与Ka频段接收组件的本振输入端相连；
Ka频段接收组件固定在接收组件支架上，调节垫块固定在波导网络上用于调节Ka频段接收组件与波导网络的高度，进而实现两者的精密连接；
本振16分路器通过本振分路器支架固定在连接件上；连接件安装于左支撑梁与右支撑梁之间；连接件、左支撑梁、右支撑梁固定在底座上；外壳(8)和底座盖板安装于底座上用于接收前段的保护。
所述的Ka频段接收组件为16路，每路包括8路波导滤波器、8路Ka频段低噪声放大器及8路混频器；波导网络将射频信号送入128路波导滤波器进行滤波器后，输出到128路低噪声放大器进行功率放大，然后输出到128路混频器进行下变频，最后通过高低频混装集约化接插件输出128路S频段的信号。
所述的高低频混装集约化接插件共为16个，每个包括8个同轴接触件、2个低频接触件；8个同轴接触件、2个低频接触件根据GJB599A系列3电连接器的形式连接而成；2个低频接触件配接AF-250-1绝缘护套导线，用于为Ka频段接收组件提供供电。
所述波导网络包括上法兰、下法兰、顶层波导链路、中间层波导链路和底层波导链路；
顶层波导链路包括128根E面90°弯波导，中间层波导链路包括128根多弯异形波导，底层波导链路包括128根E面90°弯波导和128根过度波导，每根弯波导的输出端均连接一个过渡波导；
顶层波导链路中的E面90°弯波导的输入端口与上法兰上的输入波导口连接，顶层波导链路中E面90°弯波导的输出端口与中间层波导链路的多弯异形波导的输入端口连接，多弯异形波导的输出端口与底层波导链路的E面90°弯波导的输入端口连接，底层波导链路的E面90°弯波导的输出端口通过过渡波导连接到下法兰上的输出波导口，形成128路波导通道；下法兰上的输出波导口连接Ka频段接收组件的128路波导滤波器；
所述上法兰和下法兰均为圆形且上法兰的直径小于下法兰的直径；
所述128路波导通道均位于所述多通道过渡波导网络的外包络内部；所述输入波导口和输出波导口均为矩形，所述上法兰和下法兰之间的距离为164mm。
所述外包络是指上法兰和下法兰边缘连接到一起形成的圆台外表面。
所述上法兰上的输入波导口排布为13行，第1～6行与第8～13行关于第7行对称分布，第1～6行分别包括7个、8个、9个、10个、11个、12个输入波导口，每行中相邻两个输入波导口之间的距离为17mm，相邻两行之间的距离为14.72mm，第7行包括12个输入波导口，第7行的中心点即为上法兰(31)的圆心，第7行的输入波导口关于中心点对称分布，上法兰(31)上的13行输入波导口排布为正六边形形状，该正六边形的中心即为上法兰(31)的圆心；所述每行中相邻两个输入波导口之间的距离是指：输入波导口中心与相邻输入波导口中心之间的距离；相邻两行之间的距离是指：一行中所有输入波导口的中心点连成的直线与相邻行输入波导口中心点连成的直线之间的距离。
所述上法兰上的输入波导口的尺寸为6.4mmX2.85mm，下法兰上的输出波导口尺寸为7.112mmX3.556mm；上法兰直径为365mm，下法兰直径为480mm。
所述顶层波导链路中128根波导也可以采用H面90°弯波导。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明通过合理布局，实现紧凑空间下128路波导链路的排布以及毫米波多通道接收前段的小型化，本发明具有低差损传输、高可靠性连接、小型化的特点。
(2)本发明高低频混装集约化接插件采用2个低频接触件配接AF-250-1绝缘护套导线，解决了128路射频传输和直流供电的难点，适用性大大增强，填补了国内外该工程技术的空白。
(3)本发明单路过渡波导的分段成型然后采用法兰连接的方式，大大降低了单路过渡波导的加工成型难度，也使得整个过渡波导网络装配和拆卸更加灵活、方便。
(4)由于过渡波导的输出口径大于输入口径，在过渡波导输出端口设计过渡转换波导装置，实现输入、输出口径转换的同时也实现了整个过渡波导网络的小型化。
附图说明
图1为本发明毫米波多通道接收前段的剖面示意图；
图2为本发明毫米波多通道接收前段的顶面示意图；
图3为本发明毫米波多通道接收前段的底面示意图；
图4为本发明过渡波导网络侧视图；
图5为本发明顶层波导链路中的E面90°弯波导；
图6为本发明中间层波导链路中的多弯异形波导；
图7为本发明底层波导链路中的E面90°弯波导和过度波导；
图8为本发明过渡波导装置剖面图；
图9为本发明上法兰俯视图；
图10为本发明顶层波导链路俯视图；
图11为本发明中间层波导链路侧视图；
图12为本发明底层层波导链路俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步介绍。
如图1、2、3所示，一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端包括：Ka频段接收组件1、本振16分路器2、波导网络3、N型本振输入插座4、高低频混装集约化接插件5、左支撑梁61、右支撑梁61、连接件7、外壳8、接收组件支架9、本振分路器支架10、底座11、调节垫块12、底座盖板13；
波导网络3的输入端与外部天线相连用于接收射频信号，其输出端与Ka频段接收组件1的输入端相连；Ka频段接收组件1的输出端通过高低频混装集约化接插件5输出下变频后的信号；
N型本振输入插座4的输入端与外接本振源信号相连，N型本振输入插座4的输出端与本振16分路器2的输入端相连；本振16分路器2的输出端与Ka频段接收组件1的本振输入端相连；
Ka频段接收组件1固定在接收组件支架9上，调节垫块12固定在波导网络3上用于调节Ka频段接收组件1与波导网络3的高度，进而实现两者的精密连接；
本振16分路器2通过本振分路器支架10固定在连接件7上；连接件7安装于左支撑梁61与右支撑梁61之间；连接件7、左支撑梁61、右支撑梁61固定在底座11上；外壳8和底座盖板13安装于底座11上用于接收前段的保护。
Ka频段接收组件
Ka频段接收组件1为16路，每路包括8路波导滤波器、8路Ka频段低噪声放大器及8路混频器；波导网络将射频信号送入128路波导滤波器进行滤波器后，输出到128路低噪声放大器进行功率放大，然后输出到128路混频器进行下变频，最后通过高低频混装集约化接插件5输出128路S频段的信号。
高低频混装集约化接插件
高低频混装集约化接插件5共为16个，每个包括8个同轴接触件、2个低频接触件；8个同轴接触件、2个低频接触件根据GJB599A系列3电连接器的形式连接而成；2个低频接触件配接AF-250-1绝缘护套导线，用于为Ka频段接收组件1提供供电。
波导网络
如图4、5、6、8、9、10、11、12所示，所示，波导网络3包括上法兰31、下法兰32、顶层波导链路33、中间层波导链路34和底层波导链路35；
本发明提出的128通道的过渡波导通过合理的空间布局，在有限空间下实现紧凑排布，从而实现整个波导网络的高密度、小型化、轻量化。同时由于波导网络每路波导输入口径与输出口径不一致，本发明还设计一段过渡转换波导进行转换，来实现过渡波导网络的功能，以此适应更多的应用场合。
顶层波导链路
如图7所示，顶层波导链路33包括128根E面90°弯波导，中间层波导链路34包括128根多弯异形波导，底层波导链路35包括128根E面90°弯波导和128根过度波导，每根弯波导的输出端均连接一个过渡波导；
顶层波导链路33中的E面90°弯波导的输入端口与上法兰31上的输入波导口连接，顶层波导链路33中E面90°弯波导的输出端口与中间层波导链路34的多弯异形波导的输入端口连接，多弯异形波导的输出端口与底层波导链路35的E面90°弯波导的输入端口连接，底层波导链路5的E面90°弯波导的输出端口通过过渡波导连接到下法兰32上的输出波导口，形成128路波导通道；下法兰32上的输出波导口连接Ka频段接收组件的128路波导滤波器；
顶层波导链路中128根波导也可以采用H面90°弯波导。
128路波导通道均位于多通道过渡波导网络的外包络内部；输入波导口和输出波导口均为矩形，
外包络是指上法兰31和下法兰32边缘连接到一起形成的圆台外表面。上法兰31和下法兰32均为圆形且上法兰31的直径小于下法兰32的直径；上法兰1和下法兰2之间的距离为164mm。
上法兰
如图6所示，上法兰31上的输入波导口排布为13行，第1～6行与第8～13行关于第7行对称分布，第1～6行分别包括7个、8个、9个、10个、11个、12个输入波导口，每行中相邻两个输入波导口之间的距离为17mm，相邻两行之间的距离为14.72mm，第7行包括12个输入波导口，第7行的中心点即为上法兰31的圆心，第7行的输入波导口关于中心点对称分布，上法兰31上的13行输入波导口排布为正六边形形状，该正六边形的中心即为上法兰31的圆心；每行中相邻两个输入波导口之间的距离是指：输入波导口中心与相邻输入波导口中心之间的距离；相邻两行之间的距离是指：一行中所有输入波导口的中心点连成的直线与相邻行输入波导口中心点连成的直线之间的距离。
上法兰31上的输入波导口的尺寸为6.4mmX2.85mm，下法兰32上的输出波导口尺寸为7.112mmX3.556mm；上法兰31直径为365mm，下法兰32直径为480mm。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
Claims (8)
1.一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，其特征在于包括：Ka频段接收组件(1)、本振16分路器(2)、波导网络(3)、N型本振输入插座(4)、高低频混装集约化接插件(5)、左支撑梁(61)、右支撑梁(61)、连接件(7)、外壳(8)、接收组件支架(9)、本振分路器支架(10)、底座(11)、调节垫块(12)、底座盖板(13)；
波导网络(3)的输入端与外部天线相连用于接收射频信号，其输出端与Ka频段接收组件(1)的输入端相连；Ka频段接收组件(1)的输出端通过高低频混装集约化接插件(5)输出下变频后的信号；
N型本振输入插座(4)的输入端与外接本振源信号相连，N型本振输入插座(4)的输出端与本振16分路器(2)的输入端相连；本振16分路器(2)的输出端与Ka频段接收组件(1)的本振输入端相连；
Ka频段接收组件(1)固定在接收组件支架(9)上，调节垫块(12)固定在波导网络(3)上用于调节Ka频段接收组件(1)与波导网络(3)的高度，进而实现两者的精密连接；
本振16分路器(2)通过本振分路器支架(10)固定在连接件(7)上；连接件(7)安装于左支撑梁(61)与右支撑梁(61)之间；连接件(7)、左支撑梁(61)、右支撑梁(61)固定在底座(11)上；外壳(8)和底座盖板(13)安装于底座(11)上用于接收前段的保护。
2.根据权利要求1所述的一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，其特征在于：所述的Ka频段接收组件(1)为16路，每路包括8路波导滤波器、8路Ka频段低噪声放大器及8路混频器；波导网络将射频信号送入128路波导滤波器进行滤波器后，输出到128路低噪声放大器进行功率放大，然后输出到128路混频器进行下变频，最后通过高低频混装集约化接插件(5)输出128路S频段的信号。
3.根据权利要求1所述的一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，其特征在于：所述的高低频混装集约化接插件(5)共为16个，每个包括8个同轴接触件、2个低频接触件；8个同轴接触件、2个低频接触件根据GJB599A系列3电连接器的形式连接而成；2个低频接触件配接AF-250-1绝缘护套导线，用于为Ka频段接收组件(1)提供供电。
4.根据权利要求2所述的一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，其特征在于：所述波导网络(3)包括上法兰(31)、下法兰(32)、顶层波导链路(33)、中间层波导链路(34)和底层波导链路(35)；
顶层波导链路(33)包括128根E面90°弯波导，中间层波导链路(34)包括128根多弯异形波导，底层波导链路(35)包括128根E面90°弯波导和128根过度波导，每根弯波导的输出端均连接一个过渡波导；
顶层波导链路(33)中的E面90°弯波导的输入端口与上法兰(31)上的输入波导口连接，顶层波导链路(33)中E面90°弯波导的输出端口与中间层波导链路(34)的多弯异形波导的输入端口连接，多弯异形波导的输出端口与底层波导链路(35)的E面90°弯波导的输入端口连接，底层波导链路(5)的E面90°弯波导的输出端口通过过渡波导连接到下法兰(32)上的输出波导口，形成128路波导通道；下法兰(32)上的输出波导口连接Ka频段接收组件的128路波导滤波器；
所述上法兰(31)和下法兰(32)均为圆形且上法兰(31)的直径小于下法兰(32)的直径；
所述128路波导通道均位于所述多通道过渡波导网络的外包络内部；所述输入波导口和输出波导口均为矩形，所述上法兰(1)和下法兰(2)之间的距离为164mm。
5.根据权利要求4所述的一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，其特征在于：所述外包络是指上法兰(31)和下法兰(32)边缘连接到一起形成的圆台外表面。
6.根据权利要求4所述的一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，其特征在于：所述上法兰(31)上的输入波导口排布为13行，第1～6行与第8～13行关于第7行对称分布，第1～6行分别包括7个、8个、9个、10个、11个、12个输入波导口，每行中相邻两个输入波导口之间的距离为17mm，相邻两行之间的距离为14.72mm，第7行包括12个输入波导口，第7行的中心点即为上法兰(31)的圆心，第7行的输入波导口关于中心点对称分布，上法兰(31)上的13行输入波导口排布为正六边形形状，该正六边形的中心即为上法兰(31)的圆心；所述每行中相邻两个输入波导口之间的距离是指：输入波导口中心与相邻输入波导口中心之间的距离；相邻两行之间的距离是指：一行中所有输入波导口的中心点连成的直线与相邻行输入波导口中心点连成的直线之间的距离。
7.根据权利要求4所述的一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，其特征在于：所述上法兰(31)上的输入波导口的尺寸为6.4mmX2.85mm，下法兰(32)上的输出波导口尺寸为7.112mmX3.556mm；上法兰(31)直径为365mm，下法兰(32)直径为480mm。
8.根据权利要求4所述的一种用于Ka频段馈源的毫米波多通道射频接收前端，其特征在于：所述顶层波导链路中128根波导也可以采用H面90°弯波导。
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