CN111130472B - 雷达微波组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种雷达微波组件，包括频率源，以及功率放大器；所述频率源包括L波段倍频器、X波段频率源、L波段频率源、K波段功分器、逻辑控制电路以及参考源；所述L波段倍频器将360±93.75MHz的信号频率2倍频到532.5MHz—907.5MHz频率，抑制1和4次谐波，使用低通滤波器和高通组合滤波放大信号进入下一级处理；所述下一级处理包括，L波段倍频器将532.5MHz—907.5MHz的信号频率2倍频到1065‑1915MHz频率，抑制1和4次谐波，使用低通滤波器和高通组合滤波放大信号进入下一级。

Description

雷达微波组件
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达微波组件。
背景技术
微波组件是有源相控阵雷达中的关键部件之一，是通过装在盒体内的微波器件来实现雷达微波信号的功率放大、低噪声放大和变频等功能。
美国专利3.611.374，一种用于多普勒雷达的微波组件，该微波组件包括一只耿氏二极管振荡器、一只用于把振荡器输出的发射信号辐射出去并把由运动目标反射回转的信号接收进来的发射/接收共用天线及一只混频器。混频器位于振荡器与天线之间的作为信号通道的波导内。振荡器与混频器之间有一段带二只匹配螺钉的可调匹配波导。因为振荡器与混频器在同一信号通道内，以致振荡器输出的发射信号被混频器吸收一部分。由天线进来的反射回转信号与被混频器吸收的那一部分发射信号在混频器混频后产生所需的差信号。
上述专利给出的微波组件，其混频二极管跨接在波导内，这种混频器的分路导纳较大，对振荡器输出的发射信号会引起较大的反射。为此，在振荡器与混频器之间插入了一段可调匹配波导。可调匹配波导的长度与混频二极管、耿氏二极管的特性紧密相关，对这两种二极管均有严格的一致性要求。可调匹配波导段造成了微波组件的结构复杂。调整匹配波导段的方法也不方便。另一方面，被混频器吸收的那一部分由振荡器输出的发射信号是比较大的，并且不可调，即，混频器的工作点不可调。与混频器之间有一段带二只匹配螺钉的可调匹配波导。因为振荡器与混频器在同一信号通道内，以致振荡器输出的发射信号被混频器吸收一部分。由天线进来的反射回转信号与被混频器吸收的那一部分发射信号在混频器混频后产生所需的差信号。
在实际应用中，如何提供一种应用方便且可实现与上位机通信以及各个模块的控制的微波组件，成为本领域亟待解决的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
基于上述原因，本申请人提出了一种雷达微波组件，旨在解决上述问题。
发明内容
为了满足上述要求，本发明的目的在于提供一种雷达微波组件。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种雷达微波组件，包括频率源，以及功率放大器；
所述频率源包括L波段倍频器、X波段频率源、L波段频率源、K波段功分器、逻辑控制电路以及参考源；
所述L波段倍频器将360±93.75MHz的信号频率2倍频到532.5MHz—907.5MHz频率，抑制1和4次谐波，使用低通滤波器和高通组合滤波放大信号进入下一级处理；所述下一级处理包括，L波段倍频器将532.5MHz—907.5MHz的信号频率2倍频到1065-1915MHz频率，抑制1和4次谐波，使用低通滤波器和高通组合滤波放大信号进入下一级。
在一个可能的实施方式中，所述X波段频率源以80MHz为基准源做100倍倍频，并执行以下步骤：
将80MHz的频率5倍频到400MHz，抑制三次谐波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将400MHz的频率5倍频到2000MHz，抑制三次谐波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将2000MHz的频率2倍频到4000MHz，抑制基波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将4000MHz的频率2倍频到8000MHz，抑制四次谐波，使用两个带通组合滤波，再放大信号，再功分三路输出。
在一个可能的实施方式中，所述L波段频率源以80MHz为基准源直接用PLL芯片输出1920MHz。
在一个可能的实施方式中，所述逻辑控制电路包括EP4CE10F17C8N芯片、稳压器、收发器、存储器以及若干焊盘。
在一个可能的实施方式中，所述参考源为80MHz振荡频率的恒温晶振，所述参考源通过4倍频器输出320MHz的频率。
在一个可能的实施方式中，所述功率放大器包括X波段功率放大器，所述X波段功率放大器包括一个驱动放大器，与驱动放大器连接的第一功分器，与第一功分器连接且互相并联的第二功分器、第三功分器，连接于第二功分器输出端且互相并联的第一功率放大器、第二功率放大器，连接于第三功分器输出端且互相并联的第三功率放大器、第四功率放大器，分别与第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器连接的四个环形器，分别与四个环形器输出端连接的四个功率放大器，以及分别与四个环形器连接的四个开关。
相比于现有技术,本发明的有益效果在于：本方案的雷达微波组件可作为整机系统的元器件配套使用，其频率源，以及功率放大器可通过逻辑控制电路实现测试、应用，而且组件系统的通用性更强，各模块之间连接关系简单，测试应用更为方便，功耗也小于现有技术，本方案的微波组件的系统结构相对简单，适用于各种雷达应用，应用成本也较为低廉。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是本发明一种雷达微波组件的L波段倍频器的电路原理示意图；
图2是本发明一种雷达微波组件的L波段倍频器的电路原理的另一部分的示意图；
图3是本发明一种雷达微波组件的L波段倍频器的保护电路原理示意图；
图4是本发明一种雷达微波组件的L波段倍频器的1440M倍频器原理框图示意图；
图5是本发明一种雷达微波组件的X波段频率源的电路原理示意图；
图6是本发明一种雷达微波组件的X波段频率源的电路原理的另一部分的示意图；
图7是本发明一种雷达微波组件的X波段频率源的电路原理的另一部分的示意图；
图8是本发明一种雷达微波组件的X波段频率源的8GHz频率源原理框图；
图9是本发明一种雷达微波组件的L波段频率源的电路原理示意图；
图10是本发明一种雷达微波组件的L波段频率源的电路原理的另一部分的示意图；
图11是本发明一种雷达微波组件的L波段频率源的电路原理的另一部分的示意图；
图12是本发明一种雷达微波组件的L波段频率源的电路原理的另一部分的示意图；
图13是本发明一种雷达微波组件的L波段频率源的电路原理的另一部分的示意图；
图14是本发明一种雷达微波组件的参考源的原理示意图；
图15是本发明一种雷达微波组件的X波段功率放大器结构原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
本发明提出了一种雷达微波组件，包括频率源，以及功率放大器；具体地，所述频率源包括L波段倍频器、X波段频率源、L波段频率源、K波段功分器、逻辑控制电路以及参考源；
其中，频率源的各个组件的具体功能如下：
L波段倍频器的主要功能，对输入的360±93.75MHz的信号进行4倍频，输出1440±375MHz；
X波段频率源的主要功能，输出三路频率为8GHz的点频信号；
L波段频率源的主要功能，输出一路频率为1920MHz的点频信号；
K波段功分器的主要功能，实现在14-19GHz频段范围内功率四等分；
逻辑控制电路的主要功能，实现与上位机通信和各个模块的控制；
参考源，为本振1提供320MHz参考；
X波段功率放大器的主要功能，对8-12GHz的信号进行放大功分，输出8路。
如图1、图2以及图3所示的电路图，为L波段倍频器的电路原理图，作为可选的实施方式，L波段倍频器的主要参数如下：
1)输入频率范围：360±93.75MHz
2)输出频率范围：1440±375MHz
3)输入功率：-7±1.5dBm
4)输出功率：4-8dBm
5)输出相位噪声：≤115dBc@1kHz
6)输出杂散：≤-55dBc
7)输出路数：1路
8)供电电压：+5V
9)驻波：≤2:1
结合图4所示，所述L波段倍频器将360±93.75MHz先2倍频到532.5MHz—907.5MHz，倍频后主要是1和4次谐波比较大，则针对1和4次谐波做抑制，考虑滤波器器件的特殊性则使用低通滤波器和高通组合滤波，再放大信号是进入下一级的功率满足要求。
2)532.5MHz—907.5MHz再2倍频到1065-1915MHz，倍频后主要是1和4次谐波比较大，则针对1和4次谐波做抑制，考虑滤波器器件的特殊性则使用低通滤波器和高通组合滤波，再放大信号是进入下一级的功率满足要求。
功耗如下表所示：
表1
设备名称 电源种类 电流
L波段倍频器 +5V 300mA
如图5、图6以及图7所示的电路图，为X波段频率源的工作原理图，基于此，实现：
所述X波段频率源以80MHz为基准源做100倍倍频，并执行以下步骤：
结合图8，X波段频率源将80MHz的频率5倍频到400MHz，(倍频后主要的谐波是3次谐波)，抑制三次谐波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将400MHz的频率5倍频到2000MHz，(倍频后主要的谐波是3次谐波)，抑制三次谐波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将2000MHz的频率2倍频到4000MHz，(倍频后主要的谐波是基波)抑制基波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将4000MHz的频率2倍频到8000MHz，(倍频后主要的谐波是四次谐波)抑制四次谐波，使用两个带通组合滤波，再放大信号，再功分三路输出。
作为可选的实施方式，所述X波段频率源的主要参数如下：
1)输出频率：8GHz
2)参考频率：80MHz
3)相位噪声：≤-105dBc@1kHz
4)输出功率：4-8dBm
5)带内杂散：≤-55dBc
6)带外杂散：≤-30dBc
7)输出路数：3路
8)供电电压：+5V
9)驻波：≤2:1
功耗如下表所示：
表2
设备名称 电源种类 电流
X波段频率源 +5V 500mA
如图9、图10、图11、图12以及图13所示的电路图，为L波段频率源工作原理图，所述L波段频率源以80MHz为基准源直接用PLL芯片输出1920MHz。
作为可选的实施方式，L波段频率源的主要参数为：
1)输出频率：1.92GHz
2)参考频率：80MHz(≥-155dBc@1kHz)
3)相位噪声：≤-105dBc@1kHz
4)输出功率：4-8dBm
5)带内杂散：≤-55dBc
6)带外杂散：≤-30dBc
7)输出路数：1路
8)输入电压：+5V
9)驻波：≤2:1
功耗如下表所示：
表3
设备名称 电源种类 电流
L波段频率源 +5V 300mA
作为可选的实施方式，K波段功分器的参数：
1)频率范围：14-19GHz
2)插入损耗：≤8dB
3)输出路数：3路
4)通道隔离：≥15dB
5)驻波：≤2:1
作为较佳的实施方式，所述逻辑控制电路包括EP4CE10F17C8N芯片、稳压器、收发器、存储器以及若干焊盘。
其中，稳压器的型号为TPS65261RHB，收发器的型号为MAX3032EEUE+，存储器采用EPCS16SI8N。
此外，逻辑控制电路包括还包括：
1)RS422接口：输入6个，输出2个
2)LVCOMS电平：77个
3)输出时钟：10MHz(正弦波)
4)输出时钟功率：≥10dBm
如图14所示，所述参考源为80MHz振荡频率的恒温晶振，通过4倍频器输出320MHz的频率，为本振1提供参考。
作为较佳的实施方式，所述功率放大器包括X波段功率放大器；
具体地，如图15所示，所述X波段功率放大器包括一个驱动放大器，与驱动放大器连接的第一功分器，与第一功分器连接且互相并联的第二功分器、第三功分器，连接于第二功分器输出端且互相并联的第一功率放大器、第二功率放大器，连接于第三功分器输出端且互相并联的第三功率放大器、第四功率放大器，分别与第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器连接的四个环形器，分别与四个环形器输出端连接的四个功率放大器，以及分别与四个环形器连接的四个开关。
作为可选的实施方式，X波段功率放大器技术指标
1)频率范围：8-12GHz
2)输入功率：15dBm
3)输出功率：≥28dBm
4)占空比：10％
5)发射输出路数：8路
6)接收路数：4路
7)供电电压：+5V,-5V，+8V
功耗如下表所示：
表4
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种雷达微波组件，其特征在于，包括频率源，以及功率放大器；
所述频率源包括L波段倍频器、X波段频率源、L波段频率源、K波段功分器、逻辑控制电路以及参考源；
所述L波段倍频器将360±93.75MHz的信号频率2倍频到532.5MHz—907.5MHz频率，抑制1和4次谐波，使用低通滤波器和高通组合滤波放大信号进入下一级处理；所述下一级处理包括，L波段倍频器将532.5MHz—907.5MHz的信号频率2倍频到1065-1915MHz频率，抑制1和4次谐波，使用低通滤波器和高通组合滤波放大信号进入下一级；
所述X波段频率源以80MHz为基准源做100倍倍频，并执行以下步骤：
将80MHz的频率5倍频到400MHz，抑制三次谐波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将400MHz的频率5倍频到2000MHz，抑制三次谐波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将2000MHz的频率2倍频到4000MHz，抑制基波并使用高通滤波器和带通组合滤波，再放大信号；
将4000MHz的频率2倍频到8000MHz，抑制四次谐波，使用两个带通组合滤波，再放大信号，再功分三路输出；
所述功率放大器包括X波段功率放大器，所述X波段功率放大器包括一个驱动放大器，与驱动放大器连接的第一功分器，与第一功分器连接且互相并联的第二功分器、第三功分器，连接于第二功分器输出端且互相并联的第一功率放大器、第二功率放大器，连接于第三功分器输出端且互相并联的第三功率放大器、第四功率放大器，分别与第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器连接的四个环形器，分别与四个环形器输出端连接的四个功率放大器，以及分别与四个环形器连接的四个开关。
2.根据权利要求1所述的雷达微波组件，其特征在于，所述L波段频率源以80MHz为基准源直接用PLL芯片输出1920MHz。
3.根据权利要求1所述的雷达微波组件，其特征在于，所述逻辑控制电路包括EP4CE10F17C8N芯片、稳压器、收发器、存储器以及若干焊盘。
4.根据权利要求1所述的雷达微波组件，其特征在于，所述参考源为80MHz振荡频率的恒温晶振，所述参考源通过4倍频器输出320MHz的频率。
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