CN110780268A

CN110780268A - 一种毫米波功率检测电路

Info

Publication number: CN110780268A
Application number: CN201911216720.0A
Authority: CN
Inventors: 张国强; 武华锋; 李磊; 马云柱; 李峰; 李锐
Original assignee: Xian Electronic Engineering Research Institute
Current assignee: Xian Electronic Engineering Research Institute
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-02-11

Abstract

本发明涉及一种毫米波功率检测电路，主要应用于毫米波收发组件中需要检测功率的领域，设计中采用微带形式将主路信号进行耦合，耦合后的信号经过检波电路、比较电路，将功率信号转换为3.3V的TTL信号上报，用于检测收发组件的发射功率。本发明的检波电路具有很好的可靠性和一致性。

Description

一种毫米波功率检测电路

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体是毫米波收发组件中功率检测问题。

背景技术

在雷达系统中，收发组件的发射功率是关键指标之一，发射功率的大小将直接影响到雷达的作用距离。

在实际的应用系统中，往往不能直接测试收发组件的发射功率，这就需要通过功率耦合的方式对收发组件的发射功率进行耦合后检测。耦合检测信号一方面可以作为组件的发射功率正常与否的判据，另一方面可以作为上报信号对组件的发射功率进行实时监测。

在功率检测电路中，常用的功率检测形式有：微带耦合、波导缝隙耦合和同轴探针耦合。随着收发组件小型化要求越来越高，波导缝隙耦合和同轴探针耦合形式由于体积、尺寸的限制，已经无法满足组件小型化的设计要求。而微带耦合方式，由于结构简单、容易集成，受到人们的广泛关注。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决毫米波收发组件中发射功率检测的小型化、稳定性问题，本发明提出一种带宽宽、尺寸小的毫米波功率检测电路。

技术方案

一种毫米波功率检测电路，其特征在于包括耦合电路和比较电路，所述的耦合电路采用“楔”型微带将主路信号耦合一部分能量作为耦合信号输出；耦合信号经过比较电路的检波电路CHE1270a将耦合信号转换为直流信号，直流信号进入比较电路的比较器LM2903，经与参考电平比较，最终形成比较结果输出。

所述的耦合电路的微带基片采用Rogers5880，厚度为0.254mm，介电常数为2.2，在微带传输线中间开一个“楔”型缺口，微带耦合线的一端为“楔”型端，“楔”型缺口与“楔”型端的角度为a，“楔”型缺口与“楔”型端的两个尖口在同一个垂直线上，两者相差H2，微带传输线的线宽为W1、微带耦合线的线宽为W2、“楔”型端的高度为H1：

W1	W2	D	a	H1	H2
						1.3	3	2	60°	0.5	0.2

。

所述的比较电路包括检波电路CHE1270a、比较器LM2903、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和C1，其中，R1的一端连接+5V，R1另一端连接CHE1270a的供电端；R2的一端接地，R1另一端连接CHE1270a；CHE1270a的输入连接耦合电路的输出，CHE1270a的输出连接LM2903的输入；R3的一端连接+5V，R3另一端连接LM2903的输入和R4；R4的一端连接R3，另一端接地；R6的一端连接+5V，R6另一端连接

LM2903的输出；R7的一端连接LM2903的输出，另一端接地；C1与R7并联。

有益效果

本发明提出的一种毫米波功率检测电路，采用“楔”形微带耦合的方式，将主路信号进行耦合，耦合后的信号经过检波电路、比较电路，将功率信号转换为3.3V的TTL信号上报，该种方式较传统的微带平行耦合方式，具有超宽带、小型化、高平坦的特点。

本发明通过优化耦合支路与主路之间的距离D、耦合微带线宽W2，“楔形”切角a，达到功率耦合的目的。具体特点如下：

1)超宽带。在微带电路的耦合处，引入“楔”形切角，有效减小了耦合微带线的长度，扩展了带宽。

2)小型化。在微带电路的耦合处，巧妙的将平行微带线，单根转90°，这样缩小了体积，实现了小型化的要求，整个耦合电路较平行线耦合方式减小了30％。

3)高平坦。在微带电路的耦合处，合理设计W2的尺寸，可以保证整个检波频带内的高平坦度要求。

本发明中，在比较电路的输入端引入分压电阻R3，R4，进行参考电压的设计，该电压可以根据耦合电路的耦合度进行灵活调整，在比较电路的输出端引入分压电阻R6，R7，进行输出电压的设计，该电压可以根据输出电压要求进行灵活设计。

附图说明

图1耦合电路图

图2比较电路图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明基于微带耦合方式，在微带线中传输的波是准TEM波，其电场主要集中在导体带与接地板之间，当两根微带线同时存在而且相互靠的比较近时，就将有一部分电磁场使两根微带耦合；如果两根微带相距较远，一般情况下，距离大于4倍的微带线宽时，微带之间的耦合就会很弱，就可以看成是两根各自独立的微带线。

在分析耦合微带线时，往往把任意的两根微带线分解成偶模和奇模两种激励之和。对于偶模激励情况，两根微带线的电场分布完全相同，彼此之间没有耦合，是一种偶对称分布，中心对称面是磁壁；而在奇模激励情况下，两根微带线由于反相激励，因此存在电力线的连接，即存在耦合，是一种奇对称分布，中心对称面是电壁。

为了实现功率检测的要求，在设计中，首先采用“楔”型耦合电路将主路信号耦合一部分能量作为耦合信号输出，耦合信号经过检波电路CHE1270a将耦合信号转换为直流信号，直流信号进入比较器LM2905，经与参考电平比较，最终形成比较结果输出。

耦合电路中，微带基片采用Rogers5880，厚度为0.254mm，介电常数为2.2，表面镀金，保证良好的金丝键合要求，装配中只需将微带底部涂覆导电胶，放置于腔体槽线中，微带具体尺寸见表1。

比较电路中，对地电阻R2，R5的作用是防止大电流对检波电路CHE1270a造成损坏。电阻R3，R4的作用是提供+5V分压，为比较电路提供参考电压，设计计算值可通过公式(1)得到：

式中，V_ref——比较参考电压，V；

V——比较输入电压，V；

R3，R4——比较分压电阻，Ω。

本设计中，参考电压选为0.35V。

比较电路中，电阻R6，R7是对输出电压进行控制，通过公式(1)，可以计算出输出电压控制在3.3V输出。

测试结果表明：采用该种形式的功率检测电路，在30～40GHz的频带内，可以实现信号无失真3.3V输出。

表1耦合电路尺寸参数

单位：mm

W1	W2	L1	D	a	H1	H2
							1.3	3	5	2	60°	0.5	0.2

表2比较电路电气参数

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

C1

10KΩ

27KΩ

2KΩ

150Ω

27KΩ

2KΩ

3.4KΩ

0.1uF

Claims

1.一种毫米波功率检测电路，其特征在于包括耦合电路和比较电路，所述的耦合电路采用“楔”型微带将主路信号耦合一部分能量作为耦合信号输出；耦合信号经过比较电路的检波电路CHE1270a将耦合信号转换为直流信号，直流信号进入比较电路的比较器LM2903，经与参考电平比较，最终形成比较结果输出。

2.根据权利要求1所述的一种毫米波功率检测电路，其特征在于所述的耦合电路的微带基片采用Rogers5880，厚度为0.254mm，介电常数为2.2，在微带传输线中间开一个“楔”型缺口，微带耦合线的一端为“楔”型端，“楔”型缺口与“楔”型端的角度为a，“楔”型缺口与“楔”型端的两个尖口在同一个垂直线上，两者相差H2，微带传输线的线宽为W1、微带耦合线的线宽为W2、“楔”型端的高度为H1：

W1 W2 D a H1 H2 1.3 3 2 60° 0.5 0.2

。

3.根据权利要求1所述的一种毫米波功率检测电路，其特征在于所述的比较电路包括检波电路CHE1270a、比较器LM2903、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和C1，其中，R1的一端连接+5V，R1另一端连接CHE1270a的供电端；R2的一端接地，R1另一端连接CHE1270a；CHE1270a的输入连接耦合电路的输出，CHE1270a的输出连接LM2903的输入；R3的一端连接+5V，R3另一端连接LM2903的输入和R4；R4的一端连接R3，另一端接地；R6的一端连接+5V，R6另一端连接LM2903的输出；R7的一端连接LM2903的输出，另一端接地；C1与R7并联。