CN205374730U - 一种Ku波段收发组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种Ku波段收发组件，其特征在于，包括一发射通道和4个独立的接收通道、一本振功分单元、环行器和电源及控制单元；所述本振功分单元将本振信号倍频后分为5路信号为收发通道信号变频提供本振信号，所述发射通道，完成发射信号的上变频后经环行器输出，所述接收通道，完成接收信号的下变频后传输至其他组件，其中一接受通道的接收信号从环行器中输入，所述电源及控制单元，为各收发通道提供电源及控制信号；所述接受通道设置有保护开关，在控制信号为高电平时，开关关闭。
Description
技术领域
本发明涉及一种雷达通讯技术，特别是一种Ku波段收发组件。
背景技术
目前的跟踪系统中，主要有光电、微波、毫米波等类型，由于毫米波系统具有灵敏度高、分辨力好，抗干扰性能强等特点，加之毫米波系统受等离子体的影响较小，同时兼有红外和微波的优点，因此国外先进的跟踪定位设备都采用了毫米波系统。毫米波跟踪技术的研究始于20世纪70年代末，现在西方国家不仅在频率上覆盖了整个毫米波段，而且建立了从器件到整机产品的研制生产、测试试验的完整研究体制。目前，毫米波跟踪定位技术广泛应用于雷达系统、电子对抗、毫米波通信、遥感遥测、医疗保健、国土资源探测、矿产分布、海岸线警戒等多个领域的民用设备以及军事设备上。比如在军事上，毫米波制导技术经常应用在多模复合制导中，多模制导模式可以根据干扰情况自动切换制导模式，美国的“黄蜂”、“战斧”等导弹均采用毫米波与红外双模制导系统。我国在毫米波跟踪定位技术方面起步较晚，技术处于发展阶段，随着目前国内毫米波技术能力的提升，其相关的定位系统也从厘米波段向毫米波频段发展，作为毫米波跟踪定位系统收发部分的核心器件，高性能的收发组件性能水准就显得尤为重要，特别是其射频部分的技术指标直接关系到系统的完备和准确。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种Ku波段收发组件，包括一发射通道和4个独立的接收通道、一本振功分单元、环行器和电源及控制单元；所述本振功分单元将本振信号倍频后分为5路信号为收发通道信号变频提供本振信号，所述发射通道，完成发射信号的上变频后经环行器输出，所述接收通道，完成接收信号的下变频后传输至其他组件，其中一接受通道的接收信号从环行器中输入，所述电源及控制单元，为各收发通道提供电源及控制信号；所述接受通道设置有保护开关，在控制信号为高电平时，开关关闭。
采用本实用新型涉及的收发组件，发射电路采用空间波导探针合成与电桥合成相结合的方式实现功率合成；接收电路采用射频滤波器实现对接收镜像频率的抑制；接收噪声系数在考虑接收动态的前提下，考虑提高前级增益，从而降低后级噪声对系统的影响，同时减小输入端的损耗。
附图说明
图1是本发明收发组件原理框图。
图2是本发明功分单元原理框图。
图3是本发明发射通道原理框图。
图4是本发明功放合成部分原理图(常温)。
图5是本发明接收支路原理框图。
具体实施方式
Ku波段80W收发组件收发组件包括5个独立的收发通道、本振功分、电源及控制单元等几部分。其原理框图如下图1所示：
(1)本振单元：将输入的1路本振信号二倍频后功分为5路信号，为1路发射通道和4路接收通道的变频提供本振信号。
(2)发射通道：完成发射中频信号上边频、功率放大，经环行器输出；
(3)接收通道：4路接收通道完成信号的下变频接收功能；
(4)电源电源及控制单元：为各收发通道提供电源及控制信号。
本实用新型涉及的组件具有以下保护功能：
(1)接收保护功能，5VTTL高电平时保证接收通道关闭。射频开关转换时间：<100ns。
(2)具有抗大信号失配能力，在短路、开路条件下保护功率单片不受损。具有电压保护功能，保证放大组件栅压、漏压加电先后顺序。
本实用新型的重点是发射输出功率：
(1)发射电路采用空间波导探针合成与电桥合成相结合的方式实现功率合成；
(2)接收电路采用射频滤波器实现对接收镜像频率的抑制；
(3)接收噪声系数在考虑接收动态的前提下，考虑提高前级增益，从而降低后级噪声对系统的影响，同时减小输入端的损耗，从而使收发模块满足要求。
1、本振功分单元电路设计
本振功分单元完成对本振信号的功分，将1路信号功分为5路信号，为各收发通道提供本振信号。电路上采用二进制功分实现。其原理框图如图2所示。所述本振功分单元包括倍频器、4个功分器，对本振信号二倍频后由4个功分器功分为5路信号分别传输给收发通道，还包括放大器和滤波器，具体连接方式为：第一放大器输入端接本振信号，输出端接倍频器，倍频器输出端接第一滤波器输入端，第一滤波器输出端接第一功分器，第一功分器将信号分为两路，其中一路经第二放大器后输出至发射通道，第二路经过三个功分器功分为4路信号分别经一放大器输出至各接收通道。
表1和表2分别是常温和高温情况下的增益分配链路，可以看出五路输出的功率满足作为本振的要求。
表1发射通道增益分配(常温)
表2发射通道增益分配(高温)
2、发射通道
发射通道完成发射信号的上边频、功率放大其结构如图3所示。所述发射通道包括一混频器和滤波器、放大器、衰减器、功放模块，具体连接方式为：混频器的两个输入端分别接本振信号和发射信号，混频上变频后依次经第二滤波器滤波、衰减器衰减、三级放大器放大后，经功放模块放大后经环行器输出。
表3发射通道增益分配(常温)
表4发射通道增益分配(高温)
16G的滤波器形式和指标要求：
由于本振信号14.6G和射频信号16G比较临近，滤波器选用腔体形式，通带：16±150MHz，带外抑制：≥50dB15G；带外抑制：≥50dB17G；带内平坦度：≤2dB；输入输出接头形式：绝缘子针(直径0.5mm)；这样就可以保证发射杂波抑制≥40dB的要求。
3、接收通道
接收支路实现接收信号的下变频接收功能，该电路主要包括开关限幅器、低噪声、混频、中频放大、滤波。其原理框图如图5所示(单通道)。所述接收通道包括一混频器、带通滤波器、低通滤波器、放大器和开关，具体连接方式为：开关由电源及控制单元控制，接收的信号经开关后经一级放大器放大、经带通滤波器滤波后在混频器与本振信号混频下变频后经低通滤波器滤波和二级放大器放大后将下变频后的信号输出给其他组件。
各器件的增益、噪声分配如下表所示。
表5接收支路增益分配(2、3、4接收支路)
表6接收支路增益分配(和路)
(1)低噪放
低噪放是接收支路的第一级有源电路，其噪声系数将直接影响接收支路的噪声系数，同时后级器件的噪声系数将叠加在系统的噪声系数上，其计算公式如下。
NFtotal＝NF1+(NF2-1)/Ga1+(NF3-1)/(Ga1×Ga2)+…
根据级联后系统噪声系数的计算公式，较大的前级增益有助于减小后级电路噪声对接收支路的影响，但同时会引入系统大信号输入时的非线性，因此前级低噪声放大器的选择主要平衡噪声系数和系统动态的要求。
通过分析比较，方案中设计前级低噪放的增益为21dB，噪声系数1.8dB左右，P-1输入信号约-12dBm。减去环行器、限幅器和开关的损耗，输入1dB压缩点大于-15dBm。此时的低噪放的输出功率为6dBm。
(2)混频器
接收支路本质上主要完成频率变换的功能，将接收到的射频信号转换成中频信号，频率转换功能就是由混频器完成的。
方案采用的镜像抑制混频器主要技术指标如下：
工作频率：Ku波段
中频频率：DC-3.5GHz
变频损耗：8.0dB(典型)
本振到射频抑制：50dB(最小)
1dB压缩点输出功率：15dBm。
(3)中频放大器
中频放大器的作用是将中频信号放大到一定的幅度供后续电路处理。
(4)中频滤波器
滤波器位于混频器之后，主要抑制本振和射频信号。接收镜频抑制：≥35dB。
(5)16G带通滤波器
滤波器位于混频器之前，主要是抑制镜像频率13.2G，抑制度为45dB，保证接收镜频抑制≥35dB。选用mems滤波器，通带：16±200MHz，带外抑制：≥45dB13.2G；带内平坦度：≤2dB。
输出中频1.4G的低通滤波器形式和指标要求：(陶瓷板滤波器)
mems滤波器，通带：≤1.5GHz，带外抑制：≥30dB3GHz；带内平坦度：≤1dB
(4)电源控制单元
电源控制单元主要实现各独立部分的电源分配，根据外部控制信号进行各收发通道的电源管理。具体如下：
+9.5V：功放供电，平均电流：28A；
总电流：+9.5V，28A；+5V/1700mA，-5V/80mA。
Claims (4)
1.一种Ku波段收发组件，其特征在于，包括一发射通道和4个独立的接收通道、一本振功分单元、环行器和电源及控制单元；其中
所述本振功分单元将本振信号倍频后分为5路信号为收发通道信号变频提供本振信号，
所述发射通道，完成发射信号的上变频后经环行器输出，
所述接收通道，完成接收信号的下变频后传输至其他组件，其中一接受通道的接收信号从环行器中输入，
所述电源及控制单元，为各收发通道提供电源及控制信号；
所述接受通道设置有保护开关，在控制信号为高电平时，开关关闭。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述本振功分单元包括倍频器、4个功分器，对本振信号二倍频后由4个功分器功分为5路信号分别传输给收发通道，还包括放大器和滤波器，具体连接方式为：
第一放大器输入端接本振信号，输出端接倍频器，
倍频器输出端接第一滤波器输入端，第一滤波器输出端接第一功分器，
第一功分器将信号分为两路，其中一路经第二放大器后输出至发射通道，第二路经过三个功分器功分为4路信号分别经一放大器输出至各接收通道。
3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述发射通道包括一混频器和滤波器、放大器、衰减器、功放模块，具体连接方式为：
混频器的两个输入端分别接本振信号和发射信号，混频上变频后依次经第二滤波器滤波、衰减器衰减、三级放大器放大后，经功放模块放大后经环行器输出。
4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述接收通道包括一混频器、带通滤波器、低通滤波器、放大器和开关，具体连接方式为：
开关由电源及控制单元控制，接收的信号经开关后经一级放大器放大、经带通滤波器滤波后在混频器与本振信号混频下变频后经低通滤波器滤波和二级放大器放大后将下变频后的信号输出给其他组件。
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| CN109861708A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-06-07 | 上海无线电设备研究所 | 一种超小型化高隔离度的Ku波段八通道接收机 |
| CN112014803A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-01 | 武汉大学 | 一种基于线性调频中断连续波的c波段收发组件系统 |
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