CN107863985A - 一种毫米波收发组件 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例中一种毫米波收发组件，该组件包括：设置在载体上的功率分配/合成单元和毫米波传输单元；所述功率分配/合成单元对外部激励信号进行功率分配，获得多路传输信号；利用所述毫米波传输单元对所述多路传输信号进行处理，输出多路射频信号；或，所述毫米波传输单元对获取到的多路反射信号进行处理，获得多路反馈信号；利用所述功率分配/合成单元对所述多路反馈信号进行功率合成，输出接收信号提供了本申请所述技术方案通过MFC技术将毫米波器件集成在单个芯片载体上，从而减少电路中芯片的数量，在保证器件性能的前提下，到达缩减电路尺寸进行高密度集成的效果。
Description
技术领域
本申请涉及电磁波传输领域，尤其涉及一种多通道毫米波收发组件。
背景技术
近年来，由于毫米波具有的诸多优点，其在通信、雷达、制导、遥感技术等方面都具有重要的应用，例如，与微波雷达相比，毫米波雷达的体积小、质量轻，可有效提高雷达的机动性与隐蔽性，而且波束窄、分辨力高，能进行目标识别与成像，有利于低仰角跟踪；频带宽，天线旁瓣低，有利于抗干扰。
作为毫米波雷达的核心部件，收发组件是构成有源相控阵雷达天线的基础，也是有源相控阵雷达的核心。毫米波收发组件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。已由最初的混合微波集成电路发展到现在的单片集成电路。由于毫米波的波长短和雷达性能要求提高的限制，对毫米波收发组件的体积、重量和可靠性提出了更高的要求。
发明内容
本申请实施例提出了一种毫米波收发组件，以利用多通道技术解决如何充分利用组件之间有限使用空间问题，从而减小毫米波收发组件的体积。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种毫米波收发组件，该组件包括：设置在载体上的功率分配/合成单元和毫米波传输单元；
所述功率分配/合成单元对外部激励信号进行功率分配，获得多路传输信号；利用所述毫米波传输单元对所述多路传输信号进行处理，输出多路射频信号；或，
所述毫米波传输单元对获取到的多路反射信号进行处理，获得多路反馈信号；利用所述功率分配/合成单元对所述多路反馈信号进行功率合成，输出接收信号。
优选地，所述功率分配/合成单元和所述毫米波传输单元通过MFC技术集成在所述载体上。
优选地，所述载体为PCB板、毫米级芯片、可编辑逻辑阵列FPGA、微机电系统MEMS或基于低温共烧陶瓷技术制成的基板。
优选地，所述功率分配/合成单元包括：多个功率分配/合成模块；
所述多个功率分配/合成模块以树形拓扑的形式相互电连接；
所述树形拓扑结构的第一层用于对外部激励信号进行功率分配或对多路反馈信号进行功率合成；
所述树形拓扑结构的最末层用于对多路反射信号进行处理，获得多路反馈信号或对多路传输信号进行处理，输出多路射频信号。
优选地，所述功率分配/合成单元包括：第一功率分配/合成器、第二功率分配/合成器和第三功率分配/合成器；
所述第一功率分配/合成器的第二端口与所述第二功率分配/合成器的第一端口连接；所述第一功率分配/合成器的第三端口与所述第三功率分配/合成器的第一端口连接；
所述第一功率分配/合成器的第一端口用于接收所述外部激励信号或输出所述接收信号；
所述第二功率分配/合成器的第二端口和第三端口与所述第三功率分配/合成器的第二端口和第三端口用于输出所述射频信号或获取多路反射信号。
优选地，所述毫米波传输单元包括：多个传输通道；每个传输通道均对一路传输信号进行处理，输出射频信号或输出反馈信号。
优选地，所述毫米波传输单元包括：依次连接的第一衰减模块、第一放大模块、第二衰减模块和第二放大模块；
所述第一衰减模块对所述传输信号进行移相处理，经第一放大模块对移相衰减后的信号进行放大处理，再利用第二衰减模块进行二次衰减，最后经过第二放大模块放大，输出射频信号；或，
所述第二放大模块对所述反射信号进行放大处理，经第二衰减模块对放大后的信号进行衰减处理，再利用第一放大模块进行放大，最后经过第一衰减模块进行移相衰减，输出反馈信号。
优选地，所述第一放大模块和/或第二放大模块采用双向放大器。
优选地，所述第一衰减模块包括：移相衰减器和第一固定衰减器；
所述移相衰减器的第一端口用于输出所述反馈信号或接收所述传输信号；
所述移相衰减器的第二端口与所述第一固定衰减器的第一端口连接；
所述第二固定衰减器的第二端口与所述第一放大模块连接。
优选地，所述第二衰减模块包括：并联在所述第一放大模块和第二放大模块之间的第二固定衰减器和第三固定衰减器；
所述第二固定衰减器的信号传输方向为从第一放大模块至第二放大模块方向；
所述第三固定衰减器的信号传输方向为从第二放大模块至第一放大模块方向。
优选地，该组件还包括：用于毫米波传输单元进行电源控制和状态监测的电源控制与监测电路。
本发明的有益效果如下：
本申请所述技术方案通过MFC技术将毫米波器件集成在单个芯片载体上，从而减少电路中芯片的数量，在保证器件性能的前提下，到达缩减电路尺寸进行高密度集成的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出本申请所述毫米波收发组件的示意图。
附图标号
1、组件，2、功率分配/合成单元，3、毫米波传输单元，4、第一功率分配/合成器，5、第二功率分配/合成器，6、第三功率分配/合成器，7、移相衰减器，8、第一固定衰减器，9、第二固定衰减器，10、第三固定衰减器，11、第一双向放大器，12、第二双向放大器，13、电源控制与监测电路。
具体实施方式
为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
本方案的核心思路是利用MFC技术，将毫米波收发器件集成在一个芯片上，以尽可能减少电路中芯片的使用数量，从而实现缩减电路尺寸进行高密度集成的目的。
如图1所示，一种毫米波收发组件1，该组件1包括：设置在载体上的功率分配/合成单元2和毫米波传输单元3。本方案中，所述组件1为双向工作组件1，即通过同一套器件实现输出射频信号或者接受反射信号。当所述组件1作为发送组件1时，所述功率分配/合成单元2对外部激励信号进行功率分配，获得多路传输信号；利用所述毫米波传输单元3对所述多路传输信号进行处理，输出多路射频信号。当所述组件1作为接受组件1时，所述毫米波传输单元3对获取到的多路反射信号进行处理，获得多路反馈信号；利用所述功率分配/合成单元2对所述多路反馈信号进行功率合成，输出接收信号。
本方案为了节约电路上的使用空间，利用多功能芯片技术(Mult ifunct ionchip，MFC)MFC将所述功率分配/合成单元2和所述毫米波传输单元3集成在所述载体上，从而降低对电路上有限空间的使用。其中，所述载体可与为PCB板、毫米级芯片、可编辑逻辑阵列FPGA或微机电系统MEMS。
本方案中，所述功率分配/合成单元2包括：多个功率分配/合成模块；所述多个功率分配/合成模块以树形拓扑的形式相互电连接；通过将多个功率分配/合成模块组成树形拓扑结构，可以实现将单个信号同时配置成多路传输信号，实现一对多，且满足功率要求的信号传输目的。其中，所述树形拓扑结构的第一层用于对外部激励信号进行功率分配或对多路反馈信号进行功率合成；所述树形拓扑结构的最末层用于对多路反射信号进行处理，获得多路反馈信号或对多路传输信号进行处理，输出多路射频信号。
本方案提供一种优选地实例，所述功率分配/合成单元2包括：第一功率分配/合成器4、第二功率分配/合成器5和第三功率分配/合成器6。所述第一功率分配/合成器4的第二端口与所述第二功率分配/合成器5的第一端口连接；所述第一功率分配/合成器4的第三端口与所述第三功率分配/合成器6的第一端口连接。
所述第一功率分配/合成器4的第一端口用于接收所述外部激励信号或输出所述接收信号；所述第二功率分配/合成器5的第二端口和第三端口与所述第三功率分配/合成器6的第二端口和第三端口用于输出所述射频信号或获取多路反射信号。通过这种配置方式，可以实现4通道的毫米波收发操作。
本方案中，所述毫米波传输单元3包括：多个传输通道；每个传输通道均对一路传输信号进行处理；即每个传输通道对所述传输信号依次进行移相衰减、固定衰减、放大、固定衰减和放大的过程，输出射频信号；或者，每个传输通道对所述反射信号依次进行放大、固定衰减、放大、固定衰减和移相衰减的过程，输出反馈信号。
本方案优选地，所述毫米波传输单元3包括：依次连接的第一衰减模块、第一放大模块、第二衰减模块和第二放大模块。当所述组件1作为发送组件1时，所述第一衰减模块对所述传输信号进行移相处理，经第一放大模块对移相衰减后的信号进行放大处理，再利用第二衰减模块进行二次衰减，最后经过第二放大模块放大，输出射频信号。当所述组件1作为接受组件1时，所述第二放大模块对所述反射信号进行放大处理，经第二衰减模块对放大后的信号进行衰减处理，再利用第一放大模块进行放大，最后经过第一衰减模块进行移相衰减，输出反馈信号。
本方案提供了一种优选地实例，所述第一放大模块和/或第二放大模块采用双向放大器。所述第一衰减模块包括：移相衰减器7和第一固定衰减器8；所述移相衰减器7的第一端口用于输出所述反馈信号或接收所述传输信号；所述移相衰减器7的第二端口与所述第一固定衰减器8的第一端口连接；所述第二固定衰减器9的第二端口与所述第一放大模块连接。所述第二衰减模块包括：并联在所述第一放大模块和第二放大模块之间的第二固定衰减器9和第三固定衰减器10；所述第二固定衰减器9的信号传输方向为从第一放大模块至第二放大模块方向；所述第三固定衰减器10的信号传输方向为从第二放大模块至第一放大模块方向。
本方案中，为了提高组件1的可控性，进一步在组件1中设置一个用于毫米波传输单元3进行电源控制和状态监测的电源控制与监测电路13。
下面通过实例对本方案作进一步说明书。
如图1所示，本实例提供了一种4通道毫米波收发组件1，包括第一功率分配/合成器4、第二功率分配/合成器5、第三功率分配/合成器6、移相衰减器7、第一固定衰减器8、第一双向放大器11、第二固定衰减器9、第三固定衰减器10、第二双向放大器12和电源控制与监测电路13。本实例所述4通道毫米波组件1中的功率分配/合成器在组件1处于发射状态下作为功率分配器使用，在组件1处于接收状态下作为功率合成器使用。第一功率分配/合成器4的第二端口和第三端口分别与第一功率分配/合成器4第一端口和第三功率分配/合成器6的第一端口连接；第二功率分配/合成器5B和第三功率分配/合成器6C其他端口分别与每个传输通道中的移相衰减器7连接，每个传输通道中的移相衰减器7的两个端口均可以作为输出和输入，可以在组件1处于发射或接受状态时分别被配制成信号输入端或信号输出端。移相衰减器7、第一固定衰减器8和第一双向放大器11依次串联；第一双向放大器11和第二双向放大器12之间并联设有第二固定衰减器9和第三固定衰减器10；所述第二固定衰减器9的信号传输方向为从第一放大模块至第二放大模块方向；所述第三固定衰减器10的信号传输方向为从第二放大模块至第一放大模块方向。本实例中，第二双向放大器12的第一端口和第二端口分别与第二固定衰减器9和第三固定衰减器10连接，第二双相放大器的第三端口与雷达的辐射单元连接。
本实例中所述4通道毫米波收发组件1内部包含4路多功能有源收发通道，即包含接收、发射以及公共的衰减移相三大功能。并利用MFC技术，将功率放大器、低噪声放大器和收发开关功能集成后采用一个芯片装载，尽可能减少电路中芯片数量，从而实现缩减电路尺寸进行高密度集成的目的。组件1在发射工作模式下，来自系统的前级激励信号进入组件1，经过功率分配/合成单元2处理后进入毫米波传输单元3，毫米波传输单元3中的每个传输通道中信号需先经过移相衰减器7进行移相后，再经过两级功率放大成为70mW的射频信号输出。组件1在接收工作模式下，来自目标的反射信号进入组件1中毫米波传输单元3的每个传输通道内，经过两级低噪声放大后进入移相衰减器7进行移相和衰减后再经功率分配/合成单元2合成一路接收信号输出。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(装置)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
Claims (10)
1.一种毫米波收发组件，其特征在于，该组件包括：设置在载体上的功率分配/合成单元和毫米波传输单元；
所述功率分配/合成单元对外部激励信号进行功率分配，获得多路传输信号；利用所述毫米波传输单元对所述多路传输信号进行处理，输出多路射频信号；或，
所述毫米波传输单元对获取到的多路反射信号进行处理，获得多路反馈信号；利用所述功率分配/合成单元对所述多路反馈信号进行功率合成，输出接收信号。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述功率分配/合成单元和所述毫米波传输单元通过MFC技术集成在所述载体上；
其中，所述载体为PCB板、毫米级芯片、可编辑逻辑阵列FPGA、微机电系统MEMS或基于低温共烧陶瓷技术制成的基板。
3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述功率分配/合成单元包括：多个功率分配/合成模块；
所述多个功率分配/合成模块以树形拓扑的形式相互电连接；
所述树形拓扑结构的第一层用于对外部激励信号进行功率分配或对多路反馈信号进行功率合成；
所述树形拓扑结构的最末层用于对多路反射信号进行处理，获得多路反馈信号或对多路传输信号进行处理，输出多路射频信号。
4.根据权利要求3的组件，其特征在于，所述功率分配/合成单元包括：第一功率分配/合成器、第二功率分配/合成器和第三功率分配/合成器；
所述第一功率分配/合成器的第二端口与所述第二功率分配/合成器的第一端口连接；所述第一功率分配/合成器的第三端口与所述第三功率分配/合成器的第一端口连接；
所述第一功率分配/合成器的第一端口用于接收所述外部激励信号或输出所述接收信号；
所述第二功率分配/合成器的第二端口和第三端口与所述第三功率分配/合成器的第二端口和第三端口用于输出所述射频信号或获取多路反射信号。
5.根据权利要求1、3或4所述的组件，其特征在于，所述毫米波传输单元包括：多个传输通道；每个传输通道均对一路传输信号进行处理，输出射频信号或输出反馈信号。
6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述毫米波传输单元包括：依次连接的第一衰减模块、第一放大模块、第二衰减模块和第二放大模块；
所述第一衰减模块对所述传输信号进行移相处理，经第一放大模块对移相后的信号进行放大处理，再利用第二衰减模块进行二次衰减，最后经过第二放大模块放大，输出射频信号；或，
所述第二放大模块对所述反射信号进行放大处理，经第二衰减模块对放大后的信号进行衰减处理，再利用第一放大模块进行放大，最后经过第一衰减模块进行移相衰减，输出反馈信号。
7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述第一放大模块和/或第二放大模块采用双向放大器。
8.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述第一衰减模块包括：移相衰减器和第一固定衰减器；
所述移相衰减器的第一端口用于输出所述反馈信号或接收所述传输信号；
所述移相衰减器的第二端口与所述第一固定衰减器的第一端口连接；
所述第二固定衰减器的第二端口与所述第一放大模块连接。
9.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述第二衰减模块包括：并联在所述第一放大模块和第二放大模块之间的第二固定衰减器和第三固定衰减器；
所述第二固定衰减器的信号传输方向为从第一放大模块至第二放大模块方向；
所述第三固定衰减器的信号传输方向为从第二放大模块至第一放大模块方向。
10.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，该组件还包括：用于毫米波传输单元进行电源控制和状态监测的电源控制与监测电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180330 |
|
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