CN204613393U - 毫米波收发前端模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种毫米波收发前端模块，旨在提供一种双模转换速度快，收发切换速率高，调制深度大，接收恢复时间短，探测盲区可小于15m的引制一体化收发前端。本实用新型通过下述技术方案予以实现：在射频发射支路，发射中频输入信号与本振信号经混频器进行超外差上混频，通过带通滤波器和驱动放大器后，利用引信模式驱动器控制吸收式开关实现导引头模式与引信模式的转换，并在功率放大器前后引入高速射频开关，由射频开关驱动器控制来实现收发切换；在射频接收支路前端引入限幅器，保持接收通道处于线性状态，随后接收信号顺次通过低噪声放大器、带通滤波器和混频器进入中频输出通道。

Description

毫米波收发前端模块

技术领域

本实用新型是关于一种可广泛应用于通信、雷达、多种领域的毫米波频段引制一体化收发前端架构，特别适用于毫米波频段雷达导引头和近炸引信复合一体化集成的收发前端设计。

背景技术

毫米波是波长介于1～10mm之间的电磁波谱，对应频率范围3GHz～30GHz。从频率来看，毫米波低端与微波衔接，高端与红外、光波相连，所以毫米波逐渐发展成为一门集微波、光学两门学科知识的综合性分支学科，其特点是波束窄、保密和抗干扰能力强、带宽容量大、容易实现图像、数字兼容。毫米波设备的加工精度要求极高，元器件的寄生参数对性能影响也很大要减小到最低程度，这就导致毫米波元器件价格相对昂贵。

随着航空航天技术的飞速发展,要求以多种类、大范围、高速度、强机动等趋势发展,使得飞行器与目标的交会情况变得十分复杂。近年来，出现了将雷达引信的工作频段提高到毫米波频段的趋势。

毫米波导引头是雷达制导领域的主要研究方向，如果能够复合近炸引信功能，将有效提高目标命中精度。在毫米波导引头构架中的关键部分是收发前端，在整个系统中起着非常重要的作用，它的性能直接影响整个系统的指标能否达到。毫米波收发前端的国内外研究正在逐步向小型化，轻量化，固态化以及高可靠性方向发展。如果能够在收发前端中复合引信探测功能，便可以实现引制一体复合功能；而且所需附加成本极低，性能稳定，技术成熟，具备在工程应用中推广的条件。但是，如何实现适用于毫米波脉冲体制的引制一体化的收发前端，便成为了一个亟待突破的难题。

目前，国内外对引制一体化技术的研究，还停留在技术方案论证阶段，尚未见到成功的实验样机或相关产品。这些技术方案大多采用两套分立的探测系统来实现导引头和引信两种功能，并在系统级进行信号融合。这样两套分立的探测系统造成了成本大幅增加，两系统间兼容性差，引起性能不稳定等问题。而且，系统的接收方式主要采用毫米波主被动复合或者红外被动接收等方式，并结合导引头功能提供的弹目距离信息，来分析并提高引信功能的引爆精度和抗干扰性。但是在这些体制下，由于分析算法复杂，外界环境影响因素多，时域控制精度不高，造成了引信功能的最小探测距离以及探测精度都远低于毫米波窄脉冲体制。至今，尚未见到适用于毫米波脉冲体制的引制一体化收发前端的相关报道。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种附加成本低，性能稳定；双模切换易控制且速度快，收发切换速率高，调制深度大，接收恢复时间短，探测盲区小且精度高；适用于毫米波脉冲雷达体制的引制一体化收发前端。

本实用新型的上述目的可以通过以下技术方案予以实现，一种毫米波收发前端模块，包括集成了导引头与引信两种工作模式并具有收发控制功能的射频发射支路和在限幅器保护下的射频接收支路，其特征在于：在射频发射支路，发射中频输入信号与本振信号经混频器进行超外差上混频，通过带通滤波器和驱动放大器对发射信号进行滤波和放大后，利用引信模式驱动器响应引信模式驱动信号来控制吸收式开关，以实现导引头模式与引信模式的转换，并在功率放大器前后分别引入两级高速射频开关对收发状态进行高速切换；在射频接收支路前端引入限幅器，使接收通道处于线性状态，保证了极短的接收机恢复时间，接收信号顺次通过低噪声放大器、带通滤波器和混频器，进入中频输出通道。

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果：

本实用新型在发射支路引入吸收式开关实现导引头和引信两种工作模式的转换；利用高速射频开关控制射频发射支路高速的收发切换；射频接收支路前端引入的限幅器，结合引信模式下发射功率控制技术，使得接收通道处于线性状态，实现引信工作状态下接收恢复时间几乎为零(小于1ns)，引信模式的探测盲区就不再受到接收恢复时间的限制，而是由射频发射支路的射频开关的关断时间决定，从而实现了导引头和近炸引信复合功能的引制一体化收发前端。

附加成本低，性能稳定。本实用新型采用毫米波频段引制一体化收发前端的复合构架，通过在射频发射支路引入吸收式开关，实现了导引头和引信两种工作模式的发射功率控制，从而在毫米波导引头收发前端中复合了近炸引信的工作模式。附加成本仅仅是吸收式开关以及相关的外围电路。而且，无论是基础的射频构架还是附加的吸收式开关都是非常成熟的技术，经历了多年的工程考验，性能稳定。

双模切换易控制且速度快。本实用新型利用引信模式驱动器来控制吸收式开关，满足导引头和引信两种模式下对发射功率的不同要求，以实现导引头模式与引信模式的转换。导引头模式与引信模式切换速度由吸收式开关的开关时间决定，其典型值小于5ns。

收发切换速率高，调制深度大。本实用新型通过采用高速射频开关切换技术，实现了窄脉冲深度调制发射支路的关断时间在3-10ns之间，将收发转换时间由常规的100ns以上大幅缩短。同时，两级射频开关隔离度典型值在70dB以上，实现了深度调制，保证了接收机灵敏度。

接收恢复时间短，探测盲区小且精度高。本实用新型通过射频接收支路引入限幅器，结合引信模式下发射功率控制技术，使得接收通道处于线性状态，实现了引信工作状态下接收恢复时间小于1ns。引信模式的探测盲区就不再受到接收恢复时间的限制，而是由发射支路的关断时间决定，在3-10ns之间，使得引信模式下探测盲区为4.5-15m。

本实用新型特别适用于毫米波窄脉冲雷达体制下，实现毫米波雷达成像导引头和近炸引信双模复合功能的引制一体化收发前端。

附图说明

图1是本实用新型所述毫米波频段引制一体化收发前端的构架示意图。

具体实施方式

参阅图1。图1描述了一个毫米波频段引制一体化收发前端的最佳实施例。所描述的毫米波收发前端模块，包括集成导引头与引信两种功能模式、以及收发控制功能的射频发射支路和在限幅器保护下的射频接收支路。收发前端的射频发射支路和射频接收支路通过功分器共用外部的本振输入信号。

在射频发射支路，发射中频输入信号与本振信号经混频器实现超外差上混频，通过带通滤波器和驱动放大器对发射信号进行滤波和放大，随后利用引信模式驱动器响应引信模式驱动信号，控制吸收式开关来满足导引头和引信两种模式下发射功率的不同要求，以实现导引头模式与引信模式的转换，最后在功率放大器前后分别引入两级高速射频开关，由射频开关驱动器控制，来实现高速的收发状态切换，其典型切换时间为3-10ns。同时，两级射频开关隔离度典型值在70dB以上，实现了高速深度调制，保证了接收机灵敏度。

在射频接收支路前端首先引入限幅器，结合发射支路的功率控制技术，使得接收通道处于线性状态，保证了高速的接收机恢复时间。这样，引信模式下的探测盲区不再受到接收机恢复时间的限制，而由射频发射支路串联的高速射频开关关断时间(3-0ns)决定，保证了引信模式下探测盲区为4.5-15m。而且，限幅器有效保护了接收支路后面的低噪声放大器，避免了高功率信号烧毁放大器。

以上结合附图对本实用新型进行了详细描述，但需要指出的是，上述实施例所描述的是仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，比如将本实用新型的发射支路和接收支路的数量拓展为两个或者以上等等构架形式，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种毫米波收发前端模块，包括集成了导引头与引信两种工作模式并具有收发控制功能的射频发射支路和在限幅器保护下的射频接收支路，其特征在于：在射频发射支路，发射中频输入信号与本振信号经混频器进行超外差上混频，通过带通滤波器和驱动放大器对发射信号进行滤波和放大后，利用引信模式驱动器响应引信模式驱动信号来控制吸收式开关，以实现导引头模式与引信模式的转换，并在功率放大器前后分别引入两级高速射频开关对收发状态进行高速切换；在射频接收支路前端引入限幅器，接收信号顺次通过低噪声放大器、带通滤波器和混频器进入中频输出通道。

2.如权利要求1所述的毫米波收发前端模块，其特征在于：在发射支路引入吸收式开关。