CN206627616U - 一种Ka波段收发组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种Ka波段收发组件，包括本振支路、接收支路、发射支路和环形器；本振支路将X波段信号一路倍频至Ku波段给接收支路提供本振激励信号，另一路倍频至Ka波段给发射支路提供本振激励信号；接收支路中设置保护开关，环形器输出的接收信号经过保护开关后在本振支路提供的本振激励下经过两次变频得到中频信号后经放大滤波后输出；发射支路输入的中频信号经过放大后，在本振支路提供的本振激励下将频率变换到Ka频段后输出至环形器发射。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种通信技术，特别是一种Ka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Ka波段收发组件，包括本振支路、接收支路、发射支路和环形器；其中本振支路将X波段信号一路倍频至Ku波段给接收支路提供本振激励信号，另一路倍频至Ka波段给发射支路提供本振激励信号；接收支路中设置保护开关，环形器输出的接收信号经过保护开关后在本振支路提供的本振激励下经过两次变频得到中频信号后经放大滤波后输出；发射支路输入的中频信号经过放大后，在本振支路提供的本振激励下将频率变换到Ka频段后输出至环形器发射。
本实用新型的主要功能是完成Ka波段信号接收和X波段信号上变频至Ka波段放大输出的功能，收发共用一个射频接口。
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步描述。
附图说明
图1是Ka波段收发组件组成框图。
图2是Ka波段收发组件原理框图。
图3是本振支路框图。
图4是接收支路框图。
图5是发射支路框图。
具体实施方式
结合图1，一种Ka波段收发组件，包括本振支路、接收支路、发射支路和环形器。其中本振支路将X波段信号一路倍频至Ku波段给接收支路提供本振激励信号，另一路倍频至Ka波段给发射支路提供本振激励信号；接收支路中设置保护开关，环形器输出的接收信号经过保护开关后在本振支路提供的本振激励下经过两次变频得到中频信号后经放大滤波后输出；发射支路输入的中频信号经过放大后，在本振支路提供的本振激励下将频率变换到Ka频段后输出至环形器发射。
本实用新型的主要技术指标如下：
1、接收通道
(1)输入上行中频(XS6)信号特性：1GHz±20MHz，0dBm±2dBm，已调制，含脉内特性；
(2)输入本振1(XS5)信号特性：8.3GHz～8.4GHz，0dBm±2dBm，CW；
(3)输入本振2(XS4)信号特性：850MHz，0dBm±2dBm，CW；
(4)中频输出(XS1)输出P-1：+8dBm～+10dBm；
(5)射频输入频率范围：34.2GHz～34.6GHz；
(6)XS4/XS5/XS6输入端电压驻波比：≤1.3；
(7)输出中频频率与3dB带宽：150MHz±23MHz；
(8)通道增益：40dB±1.5dB(150MHz±20MHz)；
(9)通道增益平坦度：±0.5dB；
(10)噪声系数：≤5dB；
(11)镜频抑制：≥50dB(与第一中频及本振对应)；
(12)发射脉冲泄露幅度：-10dBm～0dBm；
(13)抗烧毁功率：≥30dBm；
(14)射频端口输入端电压驻波比：≤1.4；
(15)接收控制信号(LVTTL电平)(XS2-12)
接收保护信号：H＝3V±0.2V,接收通道关断；L＝0.3V±0.3V，接收通道开启。
关断与开启延迟时间：≤100ns；
(16)接收通道BITE信号(XS2-13)
以LVTTL电平指示，检测中放级输出噪声在接收通道开启时的噪声电平值减小量≥5dB时报故，高电平故障H＝3V±0.2V，低电平正常工作
L＝0.3V±0.3V；
(17)STC控制功能
接收前端增加模拟STC功能，输入电压0～5V，增益衰减范围0～30dB，精度±0.5dB，控制电压与衰减量值成正比例线性关系。
2、发射通道
(1)输出脉冲功率：≥10W，饱和深度6dB±2dB；
(3)增益平坦度：±0.75dB；
(4)杂波抑制比：≥65dBc(测试仪器达不到时，设计保证)；
(5)脉冲信号宽度：0.1us～7us；
(6)发射占空比：10％；
(7)输出电压驻波比：≤1.4；
(8)控制信号输入(LVTTL电平)(XS2-7)预热脉冲宽度：随发射脉冲宽度同步改变；1位LVTTL电平控制，高电平功放工作，低电平功放关闭。预热脉冲前沿开启，功放正常工作滞后时间≤100ns，预热脉冲关断，功放关断滞后时间≤100ns。
(9)发射通道BITE信号(XS2-8)：以LVTTL电平指示，检测门限为功放级输出功率减小量≥6dB时报故，高电平故障H＝3V±0.2V，低电平正常工作L＝0.3V±0.3V。
3、其它
(1)电源要求：整机可提供电源+12V±1V(暂定)；
(2)工作温度：-45℃～+70℃；
(3)贮存温度：-55℃～+85℃；
(4)射频输入端与中频输出端具有抗烧毁功能(设计保证)。
(5)可靠性
可靠性指标：MTBF≥104(设计保证，随整机考核)
(6)电源及控制信号插座定义(XS2)
XS2采用微矩J24H-19ZKH(暂定)，插座定义见表1。
表1
| 引脚编号 | 对应信号 | 备注 | 引脚编号 | 对应信号 | 备注 |
| 1 | +12V | 11 | NC | ||
| 2 | +12V | 12 | 接收保护 | 高有效 | |
| 3 | +12V | 13 | 接收BITE | 高有效 | |
| 4 | +12V | 14 | NC | ||
| 5 | NC | 15 | NC | ||
| 6 | NC | 16 | GND | ||
| 7 | 预热脉冲 | 高有效 | 17 | GND | |
| 8 | 发射BITE | 高有效 | 18 | GND | |
| 9 | GND | 19 | GND | ||
| 10 | 上拉 | R＝10K |
结合图2、3、4、5，对本振支路、接收支路、发射支路做进一步描述。
1、本振支路所包括的元器件及元器件间的连接方式如下：
X波段本振信号依次通过第一本振支路衰减器、第一本振支路放大器、第一本振支路二倍频器、第一本振支路腔体滤波器后功分为两路，第一路经过第二本振支路放大器后至接收支路，第二路经过第三本振支路放大器、第二本振支路二倍频器、第二本振支路衰减器和第四本振支路放大器后至发射支路。
二倍频器选择的是HMC205，无源倍频器，需要足够大的激励信号进行驱动，因此在二倍频器之前加一级放大器，选择CHA2063A型放大器。由于HMC205自身对基波和谐波抑制度不是很高，为了对基波和谐波进行进一步的抑制，所以在HMC205后加一级陶瓷带通滤波器。在HMC205之后先进行功分，然后一路经过放大后给接收支路提供本振激励信号，另一路经过放大后给第二个倍频器提供激励信号，虽然该方案成本高、功耗大，但是给接收支路提供的本振激励信号大小合适(约12dBm)，另外，由于放大器CHA2069的反向特性，能够增加接收支路和发射支路的隔离度。发射支路的第二个倍频器选择的是HMC331，其对基波和谐波的抑制度较高，在其后选择了同样对基波和谐波有较高抑制度的CHA2194型放大器，两者相互结合，可以达到对基波谐波抑制达到60dB。
表2本振支路指标分配表
2、接收支路所包括的元器件及元器件间的连接方式如下：
环形器所接收的信号经过第一接收支路限幅器、第一接收支路保护开关、第一接收支路低噪声放大器、第一接收支路腔体滤波器、第二接收支路保护开关、第一接收支路衰减器、第一接收支路放大器后再第一接收支路混频器处与本振支路产生的Ku波段混频得到第一中频信号，第一中频信号经过第一接收支路压控衰减器、第二接收支路衰减器、第一接收支路LC低通滤波器、第二接收支路放大器后在第二接收支路混频器处与外部信号进行第二次混频得到第二中频信号，第二中频信号经过第二接收支路LC低通滤波器、第三接收支路衰减器、第三接收支路放大器、第四接收支路衰减器、第一接收支路LC带通滤波器后功分为两路，一路进行信号处理，另一路进行接收报警检测。
接收支路经过环形隔离器后连接TGL-2201-EPU型限幅器，其后面级联一个单刀单掷开关，限幅器NC1833C-3238和单刀单掷开关NC1671C-2040虽然增大了接收支路的噪声系数，但是可以保护接收第一级低噪放不被发射泄露功率打坏，增加了系统的可靠性；接收支路第一级低噪放采用NC10211C-3337，考虑整体增益要求，射频部分加一级放大器HMC-ALH445；在第二级开关MA4AGSW1后面加压控衰减器HMC985A-Die，满足新增加的STC功能；在第二级放大器前加腔体滤波器，加上镜像抑制混频器的对镜频18dB的抑制，满足镜频抑制大于40dB的要求；为了使增益指标在全温下满足要求，在第一接收中频和第二接收中频各加1个3dB温补衰减器进行温度补偿；为了满足整体增益的要求，在第二中频LC滤波器后加两级放大；为了对混频后产生的150MHz以上的信号进行
抑制，在接收中频设计一级LC低通滤波器，保证输出中频带宽的要求。
表3接收支路指标分配表
3、发射支路所包括的元器件及元器件间的连接方式如下：
中频信号经过第一发射支路衰减器、第一发射支路放大器、第一发射支路滤波器后在第一发射支路混频器处与本振支路产生的Ka波段混频后经过第二发射支路放大器、第二发射支路衰减器、第一发射支路腔体滤波器、第三发射支路衰减器、第三发射支路放大器后经过并联的第四发射支路放大器和第五发射支路放大器后输出至环形器发射。
表4发射支路指标分配表
Claims (4)
1.一种Ka波段收发组件，其特征在于，包括本振支路、接收支路、发射支路和环形器；其中
本振支路将X波段信号一路倍频至Ku波段给接收支路提供本振激励信号，另一路倍频至Ka波段给发射支路提供本振激励信号；
接收支路中设置保护开关，环形器输出的接收信号经过保护开关后在本振支路提供的本振激励下经过两次变频得到中频信号后经放大滤波后输出；
发射支路输入的中频信号经过放大后，在本振支路提供的本振激励下将频率变换到Ka频段后输出至环形器发射。
2.根据权利要求1所述的信号收发组件，其特征在于，本振支路所包括的元器件及元器件间的连接方式如下：
X波段本振信号依次通过第一本振支路衰减器、第一本振支路放大器、第一本振支路二倍频器、第一本振支路腔体滤波器后功分为两路，第一路经过第二本振支路放大器后至接收支路，第二路经过第三本振支路放大器、第二本振支路二倍频器、第二本振支路衰减器和第四本振支路放大器后至发射支路。
3.根据权利要求1所述的信号收发组件，其特征在于，接收支路所包括的元器件及元器件间的连接方式如下：
环形器所接收的信号经过第一接收支路限幅器、第一接收支路保护开关、第一接收支路低噪声放大器、第一接收支路腔体滤波器、第二接收支路保护开关、第一接收支路衰减器、第一接收支路放大器后再第一接收支路混频器处与本振支路产生的Ku波段混频得到第一中频信号，第一中频信号经过第一接收支路压控衰减器、第二接收支路衰减器、第一接收支路LC低通滤波器、第二接收支路放大器后在第二接收支路混频器处与外部信号进行第二次混频得到第二中频信号，第二中频信号经过第二接收支路LC低通滤波器、第三接收支路衰减器、第三接收支路放大器、第四接收支路衰减器、第一接收支路LC带通滤波器后功分为两路，一路进行信号处理，另一路进行接收报警检测。
4.根据权利要求1所述的信号收发组件，其特征在于，发射支路所包括的元器件及元器件间的连接方式如下：
中频信号经过第一发射支路衰减器、第一发射支路放大器、第一发射支路滤波器后在第一发射支路混频器处与本振支路产生的Ka波段混频后经过第二发射支路放大器、第二发射支路衰减器、第一发射支路腔体滤波器、第三发射支路衰减器、第三发射支路放大器后经过并联的第四发射支路放大器和第五发射支路放大器后输出至环形器发射。
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| CN109167608A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-08 | 北京遥感设备研究所 | 一种小型化S-Ku波段超宽带射频接收机 |
| CN109975768A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-07-05 | 成都锦江电子系统工程有限公司 | 基于雷达使用的Ka波段频率合成器 |
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