CN203930048U - 多频段毫米波防撞雷达信号源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多频段毫米波防撞雷达信号源，包括多频段毫米波防撞雷达信号源电路和金属屏蔽盒，多频段毫米波防撞雷达信号源电路固定组装在金属屏蔽盒内。毫米波防撞雷达信号源电路包括第一倍频器、多频段带通滤波器、第一功率放大器、第二倍频器、第一带通滤波器、第二功率放大器、第一驱动放大器、第三倍频器、第二带通滤波器、第三功率放大器、第一天线、第二天线和第三天线。本实用新型的多频段毫米波防撞雷达信号源采用微波信号源共用的方式，有效的减少了微波信号源和滤波器的数量，从而使得该毫米波防撞雷达信号源的制作成本大幅降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及近中远距离汽车防撞雷达领域，尤其涉及一种多频段毫米波防撞雷达信号源。
背景技术
随着毫米波固态器件技术、计算机技术、光电子技术、信号处理技术以及毫米波集成电路技术的迅猛发展，为汽车安全系统提供了坚实工业基础。而汽车防撞雷达将是今后几年内汽车电子领域中需求增长最强劲的领域之一。研究发现，汽车防撞雷达是汽车安全系统领域最具革命性的技术，具有重大的产业发展前景。
汽车电子的快速发展推动了汽车防撞雷达的研发热潮，世界各国都先后研发了汽车防撞雷达装置，由于没有统一的标准，导致汽车防撞雷达的工作频段比较多，但主要集中在24GHz、60GHz、77GHz。其中，欧洲邮政与电信管理委员会、欧洲电信标准院规定将76-77GHz用作车载雷达系统频段，美国联邦通信委员会规定46.7-46.9GHz和76-77GHz为车载防撞雷达频段。日本邮政和电信部规定60-61GHz和76-77GHz用作车载防撞雷达频段，亚太平洋电信标准化计划通过了将60-61GHz和76-77GHz用作车载防撞雷达频段的议案，国际电信联盟推荐60-61GHz和76-77GHz用作车载防撞雷达频段。中国则主要将24GHz和77GHz作为汽车防撞雷达研发的频段。
目前，从事汽车防撞雷达系统开发的领先厂家有德国的ADC、西门子和Bosch公司，美国的Amerigon、Delphi和Eaton VORAD公司，日本的Denso、Epsilon Lambda、Fujitsu Ten、Hitachi、NEC和Omron公司。此外，还有瑞典的Autoliv Saab公司。
尽管国际上较多的采用77GHz频段作为防撞雷达系统的工作频段，但是24GHz频段和60GHz频段也具有77GHz频段所不具备的优点，如24GHz防撞雷达系统具有体积小、集成化程度高、感应灵敏等特点；60GHz防撞雷达系统具有传输速率高、抗干扰能力强、方向性好等优点。所以，可以通过将24GHz、60GHz、77GHz等多个频段组合在一起构成一种多频段毫米波防撞雷达信号源。这种信号源综合了三个频段的优势，由此构成的多频段防撞雷达信号源，能够极大地改善汽车防撞雷达的性能，使之具有近中远防撞报警和市内规避碰撞等安全等功能。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中毫米波防撞雷达信号源多频段共用的问题，而提出一种多频段毫米波防撞雷达信号源。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的方案：
多频段毫米波防撞雷达信号源，包括多频段毫米波防撞雷达信号源电路和金属屏蔽盒；多频段毫米波防撞雷达信号源电路固定组装在金属屏蔽盒内；
所述的毫米波防撞雷达信号源电路包括第一倍频器、多频段带通滤波器、第一功率放大器、第二倍频器、第一带通滤波器、第二功率放大器、第一驱动放大器、第三倍频器、第二带通滤波器、第三功率放大器、第一天线、第二天线和第三天线；
第一倍频器通过微波连接器连接一个微波信号源，输出端与多频段带通滤波器的输入端相连，多频段带通滤波器的第一频段输出端与第一功率放大器的输入端相连，第一功率放大器的输出端通过第一毫米波信号接口连接第一天线；多频段带通滤波器的第二频段输出端与第二倍频器的输入端相连，第二倍频器的输出端与第一带通滤波器的一端相连，第一带通滤波器的另一端与第二功率放大器的输入端相连，第二功率放大器的输出端通过第二毫米波信号接口连接第二天线；多频段带通滤波器的第三频段输出端与第一驱动放大器的输入端相连，第一驱动放大器的输出端与第三倍频器的输入端相连，第三倍频器的输出端与第二带通滤波器的一端相连，第二带通滤波器另一端与第三功率放大器相连，第三功率放大器的输出端通过第三毫米波信号接口连接第三天线。
所述的第一带通滤波器和第二带通滤波器结构相同，其为锯齿状微带耦合结构，包括两个50欧姆微带线、六根平行耦合线和五根耦合线连接线；
六根平行耦合线呈锯齿状排列，并通过耦合连接线串接，其中第一根和最后一根平行耦合线通过渐变线分别与一根50欧姆微带线连接；
所述的第一倍频器采用四倍频单片电路，实现信号源的四倍频，以降低所需本地振荡信号的频率来解决现有本地振荡信号泄漏到天线，即射频发射端的问题，提高频率的稳定度；第二倍频器和第三倍频器采用二倍频单片电路，实现信号的二倍频，以得到所需要的信号频率，提高信号稳定度。
所述的微波连接器采用SMA同轴连接器；第一毫米波信号接口采用2.92mm同轴连接器或者WR28微带-波导连接器，第二毫米波信号接口采用1.85mm同轴连接器或者WR15微带-波导连接器，第三毫米波信号接口采用1mm同轴连接器或者WR10微带-波导连接器；
所述的金属屏蔽盒由黄铜加工而成。
本实用新型对比已有技术具有以下创新点：
1、本实用新型的多频段毫米波防撞雷达信号源采用微波信号源共用的方式，有效的减少了信号源和滤波器的数量，从而使得该毫米波防撞雷达信号源的制作成本大幅降低。
2、本实用新型的多频段毫米波防撞雷达信号源可以将四倍频后产生的谐波充分利用。传统的防撞信号源只利用倍频后的主要频率，即一个频率，滤除了其余不需要的谐波。而本实用新型则将倍频后的三路信号同时进行功率放大并发射，不仅提高了信号的利用率，而且可以同时提供三个频段信号以供防撞监测。
3、本实用新型的多频段毫米波防撞雷达信号源采用一体化研制理念，将多频段毫米波防撞雷达信号源电路放置于金属屏蔽盒中，提高了电路的抗干扰能力与防尘性。
附图说明
图1为本实用新型多频段毫米波防撞雷达信号源电路框图；
图2为本实用新型锯齿形带通滤波器结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的，技术方案和优点更加清晰明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，多频段毫米波防撞雷达信号源，包括多频段毫米波防撞雷达信号源电路和金属屏蔽盒；多频段毫米波防撞雷达信号源电路固定在金属屏蔽盒内。
所述的多频段毫米波防撞雷达信号源电路包括第一倍频器2、多频段带通滤波器3、第一功率放大器4、第二倍频器6、第一带通滤波器7、第二功率放大器8、第一驱动放大器10、第三倍频器11、第二带通滤波器12、第三功率放大器13、第一天线5、第二天线9和第三天线14；
第一倍频器2通过微波连接器连接一个微波信号源1，输出端与多频段带通滤波器3的输入端相连，多频段带通滤波器的第一频段输出端与第一功率放大器4的输入端相连，第一功率放大器4的输出端通过第一毫米波信号接口连接第一天线5；多频段带通滤波器3的第二频段输出端与第二倍频器6的输入端相连，第二倍频器6的输出端与第一带通滤波器7的一端相连，第一带通滤波器的另一端与第二功率放大器8的输入端相连，第二功率放大器8的输出端通过第二毫米波信号接口连接第二天线9；多频段带通滤波器3的第三频段输出端与第一驱动放大器10的输入端相连，第一驱动放大器10的输出端与第三倍频器11的输入端相连，第三倍频器11的输出端与第二带通滤波器12的一端相连，第二带通滤波器12另一端与第三功率放大器13相连，第三功率放大器的输出端通过第三毫米波信号接口连接第三天线14；
如图2所示，所述的第一带通滤波器和第二带通滤波器结构相同，其为锯齿状微带耦合结构，包括两个50欧姆微带线、六根平行耦合线和五根耦合线连接线；
六根平行耦合线呈锯齿状排列，并通过耦合连接线串接，其中第一根和最后一根平行耦合线通过渐变线分别与一根50欧姆微带线连接；
所述的第一倍频器采用四倍频单片电路，实现信号源的四倍频，以降低所需本地振荡信号的频率来解决现有本地振荡信号泄漏到天线，即射频发射端的问题，提高频率的稳定度；第二倍频器和第三倍频器采用二倍频单片电路，实现信号的二倍频，以得到所需要的信号频率，提高信号稳定度。
所述的微波连接器采用SMA同轴连接器；第一毫米波信号接口采用2.92mm同轴连接器或者WR28微带-波导连接器，第二毫米波信号接口采用1.85mm同轴连接器或者WR15微带-波导连接器，第三毫米波信号接口采用1mm同轴连接器或者WR10微带-波导连接器；电源接头采用穿心电容。
以22.8GHz、60.8GHz、76GHz三频段毫米波防撞雷达信号源为例对本实用新型进行描述。
微波信号源1采用7.6GHz的正弦信号或者三角信号，经过四倍频器2的四倍频后，得到7.6GHz的各次谐波。多频段带通滤波器3将四倍频后的信号分离成三路不同频段的信号，频率分别是22.8GHz、30.4GHz、38GHz，即7.6GHz的三倍频、四倍频、五倍频。由于四倍频器产生的信号中除四倍信号外各谐波输出功率都很小，所以第一频段信号，即22.8GHz信号经过第一功率放大器4提高发射功率后由天线5发射出去；第二频段信号，即30.4GHz信号经过二倍频器6倍频后通过第一带通滤波器滤波7，第一带通滤波器7中心频率60.8GHz，带宽2GHz，用以提取60.8GHz的射频信号，最后通过第二功率放大器8提高发射功率后由天线9发射出去；第三频段信号，即38GHz信号经过第一驱动放大器10放大信号功率，经过二倍频器11倍频后通过第二带通滤波器滤波12，第二带通滤波器12中心频率76GHz，带宽2GHz，用以提取76GHz的射频信号，最后通过第三功率放大器13提高发射功率后由天线14发射出去。三路信号是同时发射的，所以可以根据相应的应用频段和所需信号的发射距离来进行选择和搭配。
实施例中的第一倍频器2采用UMS公司的单片四倍频芯片，输入频率范围为6.25-8.25GHz，四倍频后输出频率范围为25-33GHz。当输入信号采用7.6GHz，功率12dBm信号时，输出端可以得到一个30.4GHz，功率11dBm的信号。第二倍频器6采用UMS公司的单片二倍频芯片，输入频率范围27-33GHz，二倍频后输出频率范围54-66GHz。当输入信号采用30.8GHz，功率12dBm信号时，输出端可以得到一个60.8GHz，功率11dBm的信号。第三倍频器11采用UMS公司的W波段单片二倍频芯片，输入频率范围38-38.5GHz，二倍频后输出频率范围76-77GHz。当输入信号采用38GHz，功率5dBm信号时，输出端可以得到一个76GHz，功率13dBm的信号。以上倍频器均用以产生相对应倍频后的信号，减小信号源的频率，提高频率稳定度；
实施例中的第一带通滤波器7和第二带通滤波器12使得带通滤波器与芯片之间的互连更加的稳定和方便。第一带通滤波器工作在60.8GHz，带宽2GHz，用于提取60.8GHz的信号，滤除各次谐波和杂波；第二带通滤波器工作在76GHz，带宽2GHz，用于提取76GHz信号，滤除不需要的各次谐波和杂波。多频段带通滤波器3用于提取三倍频、四倍频、五倍频信号，提供给后级电路使用。以上带通滤波器均利用Advanced Design System和HFSS进行电磁场仿真以接近实际性能。
实施例中第一功率放大器4和第一驱动放大器10采用UMS公司的四级GaAs功率放大器芯片，该四级功率放大器工作频率在20-40GHz，增益22dB，饱和输出功率20dBm，具有良好的输入宽带匹配，用于提高倍频后的三倍信号和五倍信号功率。第二功率放大器8采用Hittite公司的四级GaAs功率放大器，该四级功率放大器工作在50-66GHz，增益24dB，输出1dB压缩功率17dBm，用于提高第二路射频信号的发射功率。第三功率放大器13采用Hittite公司的四级GaAs功率放大器，该四级功率放大器工作在71-86GHz，增益15dB，输出1dB压缩功率15dBm，用于提高第三路射频信号的发射功率。
以上内容是结合具体的实施案例对本实用新型作的详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅限于这些说明。对于本实用新型所述技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，对本实用新型的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1. 多频段毫米波防撞雷达信号源，包括多频段毫米波防撞雷达信号源电路和金属屏蔽盒；多频段毫米波防撞雷达信号源电路固定组装在金属屏蔽盒内；
其特征在于：所述的毫米波防撞雷达信号源电路包括第一倍频器、多频段带通滤波器、第一功率放大器、第二倍频器、第一带通滤波器、第二功率放大器、第一驱动放大器、第三倍频器、第二带通滤波器、第三功率放大器、第一天线、第二天线和第三天线；
第一倍频器通过微波连接器连接一个微波信号源，输出端与多频段带通滤波器的输入端相连，多频段带通滤波器的第一频段输出端与第一功率放大器的输入端相连，第一功率放大器的输出端通过第一毫米波信号接口连接第一天线；多频段带通滤波器的第二频段输出端与第二倍频器的输入端相连，第二倍频器的输出端与第一带通滤波器的一端相连，第一带通滤波器的另一端与第二功率放大器的输入端相连，第二功率放大器的输出端通过第二毫米波信号接口连接第二天线；多频段带通滤波器的第三频段输出端与第一驱动放大器的输入端相连，第一驱动放大器的输出端与第三倍频器的输入端相连，第三倍频器的输出端与第二带通滤波器的一端相连，第二带通滤波器另一端与第三功率放大器相连，第三功率放大器的输出端通过第三毫米波信号接口连接第三天线。
2.根据权利要求1所述的多频段毫米波防撞雷达信号源，其特征在于：所述的第一带通滤波器和第二带通滤波器结构相同，其为锯齿状微带耦合结构，包括两个50欧姆微带线、六根平行耦合线和五根耦合线连接线；
六根平行耦合线呈锯齿状排列，并通过耦合连接线串接，其中第一根和最后一根平行耦合线通过渐变线分别与一根50欧姆微带线连接。
3.根据权利要求1所述的多频段毫米波防撞雷达信号源，其特征在于：所述的第一倍频器采用四倍频单片电路，第二倍频器和第三倍频器采用二倍频单片电路。
4.根据权利要求1所述的多频段毫米波防撞雷达信号源，其特征在于：所述的微波连接器采用SMA同轴连接器；第一毫米波信号接口采用2.92mm同轴连接器或者WR28微带-波导连接器，第二毫米波信号接口采用1.85mm同轴连接器或者WR15微带-波导连接器，第三毫米波信号接口采用1mm同轴连接器或者WR10微带-波导连接器。
5.根据权利要求1所述的多频段毫米波防撞雷达信号源，其特征在于：所述的金属屏蔽盒由黄铜加工而成。
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