CN201804105U - 一种调频连续波雷达零中频镜像抑制接收机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种调频连续波雷达零中频镜像抑制接收机，其电路包括低噪声放大器、I路混频器、Q路混频器、频率灵敏度控制器、第一低频放大器、低通滤波器、第二低频放大器和90度功分移相器，还包括有一个90度移相合成器；低噪声放大器分别与I路混频器和Q路混频器连接，I路混频器和Q路混频器连接之间连接90度功分移相器，I路混频器和Q路混频器还分别与90度移相合成器相连接，90度移相合成器之后依次连接频率灵敏度控制器、第一低频放大器、低通滤波器、第二低频放大器。其接收机电路简单，成本低廉，同时抑制了零中频接收机的镜像噪声，提高了接收灵敏度。

Description

一种调频连续波雷达零中频镜像抑制接收机
技术领域
本实用新型涉及雷达接收机，特别涉及一种调频连续波雷达零中镜像抑制频接收机。 
背景技术
零中频接收机由于不需经过中频，直接解调出基带信号，有利于系统的小型化和低成本。另一方面系统所需的电路模块及外部节点数减少，降低了接收机所需的功耗并减少射频信号受外部干扰的机会。零中频接收机得到了广泛的运用。 
现有的调频连续波雷达零中频接收机有两种方式，一种是直接混频法，其电路原理参见图1，包括低噪声放大器、混频器、频率灵敏度控制器、第一低频放大器1、低通滤波器以及低频放大器2，目标回波信号从天线进入低噪声放大器，经混频器直接与本振信号混频，再经频率灵敏度控制器、第一低频放大器1、低通滤波器、第二低频放大器2输出视频信号。 
另一种是IQ混频法，其电路原理参见图2，它是在直接混频法的基础上发展的，即将混频器分为I、Q两路，两个混频器之间连接90度功分移相器；目标回波信号从天线进入低噪声放大器，经I、Q混频器与本振信号混频，输出正交的I、Q信号，再分别经频率灵敏度控制器、低频放大器1、低通滤波器、低频放大器2输出I路、Q路视频信号。 
以上两种方式各存在以下缺点：直接混频法由于没有抑制镜像频率，视频输出上是双边带的噪声，使信噪比下降3dB；IQ混频法通过后端的数字电路用数字滤波器的办法虽然理论上可以解决镜像频率的问题，但要求I、Q两路幅度严格保持一致、相位正交。I、Q两路分别要经过LC组成的频率灵敏度控制器、滤波器和两个放大器，由于器件的个体差异、温度的变化，很难保证I、Q两路的幅、相一致性，这将使镜像频率抑制的能力大打折扣。 
发明内容
为了解决调频连续波雷达零中频接收机中镜像频率抑制的问题，本实用新型的目的在于，提供一种调频连续波雷达零中频镜像抑制接收机。 
为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案： 
一种调频连续波雷达零中频镜像抑制接收机，其电路包括低噪声放大器、I路混频器、Q路混频器、频率灵敏度控制器、第一低频放大器、低通滤波器、第二低频放大器和90度功分移相器，其特征在于，还包括有一个90度移相合成器；连接方式如下：
低噪声放大器分别与I路混频器和Q路混频器连接，I路混频器和Q路混频器连接之间连接90度功分移相器，I路混频器和Q路混频器还分别与90度移相合成器相连接，90度移相合成器之后依次连接频率灵敏度控制器、第一低频放大器、低通滤波器、第二低频放大器。
本实用新型的调频连续波雷达零中镜像抑制频接收机，由于设置了90度移相合成器，解决了镜像抑制的问题，又避免了I、Q混频器的幅、相不一致的问题。其接收机电路简单，成本低廉，同时抑制了零中频接收机的镜像噪声，提高了接收灵敏度。 
附图说明
图1为调频连续波雷达零中频直接混频法接收机原理框图； 
图2为调频连续波雷达零中频IQ混频法接收机原理框图；
图3为镜像抑制数学推导框图；
图4为调频连续波雷达零中频镜像抑制接收机原理框图。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。 
具体实施方式
请参阅附图4，本实用新型的调频连续波雷达零中镜像抑制频接收机，其电路包括低噪声放大器、I路混频器、Q路混频器、频率灵敏度控制器、第一低频放大器1、低通滤波器、第二低频放大器2和90度功分移相器，还包括有一个90度移相合成器；电路的连接方式如下： 
低噪声放大器分别与I路混频器和Q路混频器连接，I路混频器和Q路混频器连接之间连接90度功分移相器，I路混频器和Q路混频器还分别与90度移相合成器相连接，90度移相合成器之后依次连接频率灵敏度控制器、第一低频放大器1、低通滤波器、第二低频放大器2。
目标回波信号从天线进入低噪声放大器，经IQ混频器与本振混频，输出正交的I、Q信号，再一个90°功分移相合成器抑制掉无用镜像噪声合成一路信号输出，接着经过频率灵敏度控制、低频放大器1、低通滤波器、低频放大器2输出视频信号。 
本实用新型的原理是将经I、Q混频器与本振信号混频后输出的I、Q信号利用一个宽带的90度功分移相合成器合成一路，即解决了镜像抑制的问题，又避免了I、Q混频器的幅、相不一致的问题。 
镜像抑制原理的数学推导请参见图3。设一信号为 
Figure 2010205515054100002DEST_PATH_IMAGE001
，本振信号为。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
信号经过90°功分器分为
Figure 464856DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，分别与信号
Figure 258368DEST_PATH_IMAGE006
混频(即乘法器)后得到
Figure DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 376366DEST_PATH_IMAGE008
。如果将I路信号
Figure DEST_PATH_IMAGE009
移相90°即变成
Figure 193012DEST_PATH_IMAGE010
，移相后的I路信号与Q路信号相加就得到
Figure DEST_PATH_IMAGE011
；如果将Q路信号
Figure 54658DEST_PATH_IMAGE012
移相90°即变成
Figure 655008DEST_PATH_IMAGE008
， I路信号与移相后的Q路信号相加就得到
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，这样就分离出了有用信号
Figure 209486DEST_PATH_IMAGE011
与镜像噪声
Figure 451112DEST_PATH_IMAGE013
，根据需要将镜像噪声接地短路就解决了镜像抑制问题。 
同一反射面大小的目标的回波与距离呈现距离减半回波强度增加12dB的关系，那么近距离的回波很大，远远超出雷达最小可检测灵敏度，根据调频连续波雷达频率与距离关系式 
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中，fb表示回波频率，R表示目标距离，Br表示调频带宽，C表示电磁波传输速度，Tr表示调频周期；
目标距离越远频率越高。作为雷达探测，最关心的是中远距离上的目标，在零中频接收机中对应的频率也就是比较高的频率。
以往没有零中频接收机做镜像抑制技术，主要是由于视频信号中有效的信号覆盖从最高带宽频率到直流，完全做好整个有效带宽内的镜像抑制，就要求90度功分移相合成器的移相带宽覆盖从最高带宽频率到直流，目前使用模拟电路技术是无法实现的。利用调频连续波雷达的特点，只需做好中远距离对应的频率上的镜像抑制，就能满足调频连续波雷达的使用，也就是说90度功分移相合成器的移相带宽覆盖中远距离对应的频率即可。 
将I、Q两路信号通过90度功分移相合成器去掉镜像噪声合成一路，经过的是同一后端电路，就不用考虑I、Q两路信号幅、相不一致的问题。 

Claims (1)

1.一种调频连续波雷达零中频镜像抑制接收机，其电路包括低噪声放大器、I路混频器、Q路混频器、频率灵敏度控制器、第一低频放大器（1）、低通滤波器、第二低频放大器（2）和90度功分移相器，其特征在于，还包括有一个90度移相合成器；电路的连接方式如下：
低噪声放大器分别与I路混频器和Q路混频器连接，I路混频器和Q路混频器连接之间连接90度功分移相器，I路混频器和Q路混频器还分别与90度移相合成器相连接，90度移相合成器之后依次连接频率灵敏度控制器、第一低频放大器（1）、低通滤波器、第二低频放大器（2）。
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