CN115065376B - 一种八通道高功率变频tr组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种八通道高功率变频TR组件，包括：本振功分放大器部分和八通道带变频TR部分，本振功分放大器部分由一个一分八功分器和一个放大器组成；TR组件包括第一级本振功分放大器部分和第二级本振功分放大器部分；本振功分放大器部分的输入端接入本振信号，输出端与八通道带变频TR部分电连接；八通道带变频TR部分，由八路相同变频链路组成；每一路变频链路包括：收发模块、第一频谱搬移模块、第二频谱搬移模块；收发模块与第一频谱搬移模块双向信号连接，第一频谱搬移模块与第二频谱搬移模块双向电连接。本发明达到的有益效果是：实现了多通道、多级变频收发、高频收发、高功率输出，以及提升了模块的气密性性能，提升了可靠性。

Description

一种八通道高功率变频TR组件

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别是一种八通道高功率变频TR组件。

背景技术

有源相控阵雷达是目前雷达研究和发展的主流，在数字多波束相控阵雷达中，高性能、高可靠的变频 T/Ｒ组件是雷达的核心部件。Ku波段数字多波束相控阵雷达具备波长短、探测精度高、口径小、重量轻等特点，广泛应用于各种平台的探测、制导及成像等。Ku波段数字多波束相控阵雷达的重点之一在于多通道集成化带变频TR 组件的研制。随着固体器件的迅速发展，以及现代武器装备的飞速发展，组件所需的电路越来越复杂、集成度越来越高，尤其是现代数字相控阵雷达系统中多通道带变频大功率的TR组件对设备集成化小型化的需求愈发强烈，传统设计方式难以满足使用要求，亟需开发出新的多功能、高集成度、小型化变频TR组件。

“一种Ku波段多通道大功率TR组件”，专利号“CN 215420280 U”公开了一种多通道大功率TR组件，包括：收发开关，为单刀双掷射频开关，两个射频端口分别连接外部激励信号和变频电路的输入端；收发控制电路，包括1分N路功分器、数字控制电路和N个多功能收发控制芯片，所述1分N路功分器的公共端连接所述收发开关的公共端，所述1分N路功分器的N路分别与所述N个多功能收发控制芯片的射频信号公共端对应连接，所述数字控制电路的数据输出端连接所述N个多功能收发控制芯片的数据输入端；收发电路，包括N个结构相同的收发通道，每个所述收发通道均包括接收支路和发射支路。尽管该TR组件能够解决现有通过模拟链路合成形成和差信号，硬件电路的加工精度要求苛刻并且在高频段调试难度大的问题，但是，其TR组件设计采用传统设计方法，未集成变频通道，且未涉及气密性功能和激光封焊等技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种八通道高功率变频TR组件。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种八通道高功率变频TR组件，包括：本振功分放大器部分和八通道带变频TR部分，所述本振功分放大器部分由一个一分八功分器和一个放大器组成；TR组件包括第一级本振功分放大器部分和第二级本振功分放大器部分；

所述本振功分放大器部分的输入端接入本振信号，输出端与所述八通道带变频TR部分电连接；

所述八通道带变频TR部分，由八路相同变频链路组成；其中，每一路变频链路包括：收发模块、第一频谱搬移模块、第二频谱搬移模块；

所述收发模块与所述第一频谱搬移模块双向电连接，所述第一频谱搬移模块与所述第二频谱搬移模块双向电连接。

优选的，所述第一频谱搬移模块包括：第一双向放大器、第一带通滤波器、第一混频器、第二带通滤波器、第一数字移相器，第一数字衰减器；

所述第一双向放大器、所述第一带通滤波器、所述第一混频器、所述第二带通滤波器、所述第一数字移相器，所述第一数字衰减器依次电连接。

优选的，所述第二频谱搬移模块包括：第二双向放大器、第二混频器、第二数字衰减器、第三带通滤波器、第三双向放大器、低通滤波器；

所述第二双向放大器、所述第二混频器、所述第二数字衰减器、所述第三带通滤波器、所述第三双向放大器、所述低通滤波器依次电连接。

优选的，所述收发模块包括：第一大功率前级开关、限幅器、GaAs低噪声放大器、GaAs驱动放大器、GaN末级功率放大器、第二大功率前级开关；

所述第一大功率前级开关、所述限幅器、所述GaAs低噪声放大器、所述第二大功率前级开关依次电连接，构成所述收发模块的接收通道；

所述第二大功率前级开关、所述GaAs驱动放大器、所述GaN末级功率放大器、所述第一大功率前级开关依次电连接，构成所述收发模块的发射通道。

优选的，所述收发模块与所述第一频谱搬移模块双向电连接，包括：所述收发模块中的第二大功率前级开关与所述第一频谱搬移模块中的第一双向放大器电连接。

优选的，所述第一频谱搬移模块与所述第二频谱搬移模块双向电连接，包括：所述第一频谱搬移模块中的第一数字衰减器与所述第二频谱搬移模块中的第二双向放大器电连接。

优选的，所述第二频谱搬移模块中的低通滤波器接收发送的信号指令。

优选的，所述收发模块中的第一大功率前级开关与天线连接。

优选的，所述本振功分放大器部分的输入端接入本振信号，输出端与所述八通道带变频TR部分电连接，包括：

所述第一级本振功分放大器部分与所述第一频谱搬移模块中的第一混频器电连接；

所述第二级本振功分放大器部分与所述第二频谱搬移模块中的第二混频器电连接。

优选的，所述八通道高功率变频TR组件采用激光封焊技术集成变频通道。

本发明具有以下优点：通过设置本振功分放大器部分和八通道带变频TR部分，TR组件包括第一级本振功分放大器部分和第二级本振功分放大器部分；本振功分放大器部分的输入端接入本振信号，输出端与八通道带变频TR部分电连接；八通道带变频TR部分，由八路相同变频链路组成；其中，一路变频链路包括：收发模块、第一频谱搬移模块、第二频谱搬移模块；收发模块与第一频谱搬移模块双向电连接，第一频谱搬移模块与第二频谱搬移模块双向电连接，以及采用激光封焊技术。实现了多通道、多级变频收发、高频收发，高功率输出，以及提升了模块的气密性性能，提升了可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1 为本发明一种八通道高功率变频TR组件的系统图；

图2 为本发明中所涉及的双向放大器结构示意图；

图3 为本发明的收发模块结构示意图；

图4 为本发明的第一频谱搬移模块结构示意图；

图5 为本发明的第二频谱搬移模块结构示意图；

图6 为本发明的八路相同变频链路构成TR组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

如图1所示，一种八通道高功率变频TR组件，包括：本振功分放大器部分和八通道带变频TR部分，本振功分放大器部分由一个一分八功分器和一个放大器组成；TR组件包括第一级本振功分放大器部分101和第二级本振功分放大器部分102；

本振功分放大器部分的输入端接入本振信号L01和L02，输出端与八通道带变频TR部分电连接；

八通道带变频TR部分，由八路相同变频链路组成；其中，一路变频链路包括：收发模块103、第一频谱搬移模块104、第二频谱搬移模块105；

收发模块103与第一频谱搬移模块104双向电连接，第一频谱搬移模块104与第二频谱搬移模块105双向电连接。

具体来说，如图3—图5所示：第一频谱搬移模块104包括：第一双向放大器11、第一带通滤波器12、第一混频器13、第二带通滤波器14、第一数字移相器15，第一数字衰减器16；第一双向放大器11、第一带通滤波器12、第一混频器13、第二带通滤波器14、第一数字移相器15，第一数字衰减器16依次电连接。第二频谱搬移模块105包括：第二双向放大器17、第二混频器18、第二数字衰减器19、第三带通滤波器20、第三双向放大器21、低通滤波器22；第二双向放大器17、第二混频器18、第二数字衰减器19、第三带通滤波器20、第三双向放大器21、低通滤波器22依次电连接。

收发模块103包括：第一大功率前级开关、限幅器27、GaAs低噪声放大器26、GaAs驱动放大器24、GaN末级功率放大器25、第二大功率前级开关；

第一大功率前级开关、限幅器27、GaAs低噪声放大器26、第二大功率前级开关依次电连接，构成收发模块103的接收通道；第二大功率前级开关、GaAs驱动放大器24、GaN末级功率放大器25、第一大功率前级开关依次电连接，构成收发模块103的发射通道。

其中，收发模块103与第一频谱搬移模块104双向电连接，包括：收发模块103中的第二大功率前级开关与第一频谱搬移模块104中的第一双向放大器11电连接。第一频谱搬移模块104与第二频谱搬移模块105双向电连接，包括：第一频谱搬移模块104中的第一数字衰减器16与第二频谱搬移模块105中的第二双向放大器17电连接。第二频谱搬移模块105中的低通滤波器22接收发送的信号指令。

本发明实施例中，本发明TR组件工作在发射状态时，中频信号通过绝缘子馈给八路相同变频链路中每一路的低通滤波器22，经过低通滤波器22滤波过后完成对中频信号的筛选，具体来说，有用的信号可以无衰减通过低通滤波器22，杂散信号以及干扰信号通过低通滤波器22可以被有效的抑制。经过低通滤波器22处理后的中频信号通过低通滤波器22传送到第三双向放大器21，依次经过第三双向放大器21、第三带通滤波器20、第二数字衰减器19的处理，传送到第二混频器18，其中，第三双向放大器21对信号具有选通和放大作用，放大后的信号通过第三带通滤波进一步筛选信号，再经过第二数字衰减器19对信号的幅度进行调整，最后传输到第二混频器18，第二混频器18对第二数字衰减器19传输的信号进行第一次混频频谱搬移，将中频信号频谱搬移到S波段输出。经过第一混频频谱搬移的信号为S波段小信号，该S波段小信号通过第二双向放大器17放大后，依次通过第一频谱搬移模块104中的第一数字衰减器16、第一数字移相器15、第二带通滤波器14处理后，传输到第一混频器13。其中，通过第一数字衰减器16和数字移相器对放大后的信号进行相位和幅值的一致性调节，通过第一混频器13后实现了第二次频谱搬移，通过第一混频器13将S波段信号搬移到Ku波段射频信号输出。本发明中收发模块103中的第一大功率前级开关与天线连接。Ku波段射频信号再经过第一双向放大器11进一步放大后，第一双向放大器11将Ku波段射频信号传输到收发模块103；打开第二大功率前级开关，经过GaAs驱动放大器24、GaN末级功率放大器25将小信号放大到20W的大信号，最后通过第一大功率前级开关输出到天线接口；为了保证第一大功率前级开关需承受大于20W的连续波大信号，第一大功率前级开关采用GaN工艺实现的大功率反射式开关。通过采用本方案实现了多通道、多级变频发射、高频发射，高功率输出信号。

本发明实施例中，本发明TR组件工作在接收状态时，信号流向与发射状态相反，首先Ku波段射频回波信号通过天线馈入TR接口，经过收发模块103、第一频谱搬移模块104、将所接收到的信号频谱搬移到S波段，经过变频后的S波段信号经过第二频谱搬移模块105进行再一次频谱搬移，输出ADC采样信号。

本发明中通过引入双向放大器和收发共用无源器件，包括两级混频器、多级带通滤波器以及数字衰减器、数字移相器等，在实现系统功能指标前提下，极大缩小了变频TR组件体积、提供了模块集成度、实现了模块轻量化设计。本发明中所涉及的双向放大器原理如图2所示，其通过两级开关组合实现放大器选择性工作，当系统工作在发射状态时，开关2切换到发射状态，同时接通放大器4进行工作，开关1切换到发射状态将放大后信号输出，当系统工作在接收状态时，通过电路自带时序控制，将两级开关1和2同时切换到接收状态，同时选通放大器3工作，最终将放大后接收信号输出。

本发明中实施例中，本振功分放大器部分的输入端接入本振信号L01和L02，输出端与八通道带变频TR部分电连接，包括：第一级本振功分放大器部分101与第一频谱搬移模块104中的第一混频器13电连接；第二级本振功分放大器部分102与第二频谱搬移模块105中的第二混频器18电连接。通过调节本振信号L01和L02来控制混频器，实现了对八通道TR部分中的频率调节；八通道高功率变频TR组件采用激光封焊技术集成变频通道，保证了模块具有满足弹载级气密性要求，提高了组件可靠性。本发明说明书中，以图3—图5的连接构成一路基本的变频链路，如图3—图6所示，本发明以八路变频链路集成构成八通道高功率变频TR组件。

通过设置本振功分放大器部分和八通道带变频TR部分，TR组件包括第一级本振功分放大器部分101和第二级本振功分放大器部分102；本振功分放大器部分的输入端接入本振信号L01和L02，输出端与八通道带变频TR部分电连接；八通道带变频TR部分，由八路相同变频链路组成；其中，一路变频链路包括：收发模块103、第一频谱搬移模块104、第二频谱搬移模块105；收发模块103与第一频谱搬移模块104双向电连接，第一频谱搬移模块104与第二频谱搬移模块105双向电连接，以及采用激光封焊技术。实现了多通道、多级变频收发、高频收发，高功率输出，以及提升了模块的气密性性能，提升了可靠性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

上述实施例仅表达了较为优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种八通道高功率变频TR组件，包括：本振功分放大器部分和八通道带变频TR部分，其特征在于：所述本振功分放大器部分由一个一分八功分器和一个放大器组成；放大器包括第一级本振功分放大器部分和第二级本振功分放大器部分；

所述第一级本振功分放大器部分和第二级本振功分放大器部分的输入端接入本振信号，输出端与所述八通道带变频TR部分电连接；

所述八通道带变频TR部分，由八路相同变频链路组成；其中，每一路变频链路包括：收发模块、第一频谱搬移模块和第二频谱搬移模块；

所述第一频谱搬移模块包括：第一双向放大器、第一带通滤波器、第一混频器、第二带通滤波器、第一数字移相器和第一数字衰减器；

所述第一双向放大器、所述第一带通滤波器、所述第一混频器、所述第二带通滤波器、所述第一数字移相器、所述第一数字衰减器依次电连接；

所述第二频谱搬移模块包括：第二双向放大器、第二混频器、第二数字衰减器、第三带通滤波器、第三双向放大器和低通滤波器；

所述第二双向放大器、所述第二混频器、所述第二数字衰减器、所述第三带通滤波器、所述第三双向放大器、所述低通滤波器依次电连接；

所述收发模块与所述第一频谱搬移模块双向电连接，所述第一频谱搬移模块与所述第二频谱搬移模块双向电连接；

所述第一级本振功分放大器部分和第二级本振功分放大器部分的输入端接入本振信号，输出端与所述八通道带变频TR部分电连接，包括：

所述第一级本振功分放大器部分与所述第一频谱搬移模块中的第一混频器电连接；

所述第二级本振功分放大器部分与所述第二频谱搬移模块中的第二混频器电连接。

2.根据权利要求1所述一种八通道高功率变频TR组件，其特征在于：所述收发模块包括：第一大功率前级开关、限幅器、GaAs低噪声放大器、GaAs驱动放大器、GaN末级功率放大器和第二大功率前级开关；

所述第一大功率前级开关、所述限幅器、所述GaAs低噪声放大器、所述第二大功率前级开关依次电连接，构成所述收发模块的接收通道；

所述第二大功率前级开关、所述GaAs驱动放大器、所述GaN末级功率放大器、所述第一大功率前级开关依次电连接，构成所述收发模块的发射通道。

3.根据权利要求2所述一种八通道高功率变频TR组件，其特征在于：所述收发模块与所述第一频谱搬移模块双向电连接，所述收发模块中的第二大功率前级开关与所述第一频谱搬移模块中的第一双向放大器电连接。

4.根据权利要求1所述一种八通道高功率变频TR组件，其特征在于：所述第一频谱搬移模块与所述第二频谱搬移模块双向电连接，包括：所述第一频谱搬移模块中的第一数字衰减器与所述第二频谱搬移模块中的第二双向放大器电连接。

5.根据权利要求1所述一种八通道高功率变频TR组件，其特征在于：所述第二频谱搬移模块中的低通滤波器接收发送的信号指令。

6.根据权利要求2所述一种八通道高功率变频TR组件，其特征在于：所述收发模块中的第一大功率前级开关与天线连接。

7.根据权利要求1所述一种八通道高功率变频TR组件，其特征在于：所述八通道高功率变频TR组件采用激光封焊技术集成变频通道。

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