CN208028885U - 一种多路tr组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多路TR组件，包括频率源和多路TR模块，所述多路TR模块包括通信接口和多个信号收发单元，每一个信号收发单元均与通信接口连接，所述通信接口与多路TR组件外部的基带信号处理板连接；所述信号收发单元包括可调衰减器、可调移相器、收发切换开关、耦合器、射频接收通道和射频发射通道；所述射频接收通道包括低噪声放大器和解调器。本实用新型中每一个信号收发单元均能够通过可调衰减器和可调移相器，调节控制收发信号的幅度和相位，从而使得TR组件的信号发射和信号接收更加灵活。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频收发领域，特别是涉及一种多路TR组件。
背景技术
TR组件作为有源相控阵雷达的关键器件，随着有源相控阵雷达的普遍装备使用，需求量十分大；因为雷达的所有探测活动均依赖TR组件的参与，故涉及TR组件发射、接收等状态的重要电气指标非常多；而TR组件中，信号的幅度、相位、功率、调制/解调频率等直接影响到雷达系统的探测性能；TR组件良好工作是保证雷达系统性能的前提，有着非常重要的工程实际意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多路TR组件，每一个信号收发单元均能够通过可调衰减器和可调移相器，调节控制收发信号的幅度和相位，从而使得TR组件的信号发射和信号接收更加灵活，并且每一个信号收发单元均集成了AD转换模块和DA转换模块，能够将来自基带信号处理板的数字信号进行数模转换后进行发射，或是对接收到的信号进行模数转换后传输给基带信号处理板，使得基带信号处理板上无需再进行信号转换，降低了基带信号处理板的复杂度。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多路TR组件，包括频率源和多路TR模块，所述多路TR模块包括通信接口和多个信号收发单元，每一个信号收发单元均与通信接口连接，所述通信接口与多路TR组件外部的基带信号处理板连接；
所述信号收发单元包括可调衰减器、可调移相器、收发切换开关、耦合器、射频接收通道和射频发射通道；所述射频接收通道包括低噪声放大器和解调器，所述低噪声放大器的输入端通过耦合器连接到天线端口，低噪声放大器的输出端通过解调器与收发切换开关连接；所述射频发射通道包括调制器和功率放大器，所述调制器的输入端与收发切换开关连接，调制器的输出端依次通过功率放大器、耦合器连接到天线端口；所述收发切换开关与可调移相器连接，可调移相器与可调衰减器连接，所述可调衰减器与通信接口连接；所述频率源的输出端分别与每一个信号收发单元的调制器和解调器连接。
优选地，所述可调衰减器与通信接口之间设置有DA转换模块和AD转换模块，所述DA转换模块的输入端与通信接口连接，DA转换模块的输出端与可调衰减器连接，所述AD转换模块的输入端与可调衰减器连接，AD转换模块的输出端与通信接口连接；所述频率源的输出端还分别与每一个信号收发单元的DA转换模块和AD转换模块连接。
其中，所述频率源包括时钟晶振、锁相环电路、第一DDS频率合成器、第二DDS频率合成器、第一功分器、第二功分器和第三功分器，所述时钟晶振的输出端与锁相环电路连接，锁相环电路的输出端分别与第一DDS频率合成器、第二DDS频率合成器和第一功分器连接；所述第一功分器的输出端分别与每一个信号收发单元的DA转换模块和AD转换模块连接，所述第一DDS频率合成器的输出端与第二功分器连接，第二功分器的输出端分别与每一个信号收发单元的调制器连接；所述第二DDS频率合成器的输出端与第三功分器连接，第三功分器的输出端分别于每一个信号收发单元的解调器连接。
所述锁相环电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器；所述鉴频鉴相器的时钟信号输入端与时钟晶振连接，鉴频鉴相器的输出端依次通过电荷泵、环路滤波器与压控振荡器连接，所述压控振荡器的输出端分别与第一DDS频率合成器、第二DDS频率合成器和第一功分器连接，所述压控振荡器的输出端还与鉴频鉴相器的反馈信号输入端连接。
所述的环路滤波器包括运放A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；运放A1的反向输入端与环路滤波器的信号输入端连接；运放A1的正向输入端通过第三电阻R3连接到工作电源，第四电阻R4的一端连接到第三电阻R3和运放A1的正向输入端之间，第四电阻R4的另一端接地；第一电阻R1的一端与运放A1的反向输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第二电容C2连接到运放A1的输出端；第一电阻R1和第二电容C2组成的电路与第一电容C1并联；且第一电容C1的两端分别与运放A1输出端和反向输入端连接；运放A1的输出端通过第二电阻R2连接到环路滤波器的信号输出端；第二电阻R2与环路滤波器的信号输出端之间还设置有接地电容C3。
本实用新型的有益效果是：（1）本实用新型中每一个信号收发单元均能够通过可调衰减器和可调移相器，调节控制收发信号的幅度和相位，从而使得TR组件的信号发射和信号接收更加灵活；（2）每一个信号收发单元均集成了AD转换模块和DA转换模块，能够将来自基带信号处理板的数字信号进行数模转换后进行发射，或是对接收到的信号进行模数转换后传输给基带信号处理板，使得基带信号处理板上无需再进行信号转换，降低了基带信号处理板的复杂度；（3）频率源的时钟晶振输出端设置有锁相环电路，有效提高了参考时钟的信号稳定性；（4）在锁相环电路的环路滤波器中，第三电阻R3和第四电阻R4阻值相等，环路滤波器和电荷泵的工作电源电压相同，这就能够使运算放大器能够将电荷泵的输出强制与电荷泵电源电压的一般附近，从而电荷泵的电流失配减小；（5）由于锁相环电路使得参考时钟更加稳定，故第一DDS频率合成器和第二DDS频率合成器输出的信号频率更加稳定，TR组件中各个信号收发单元的调制解调更加准确；（6）锁相环电路输出的时钟信号经第一功分器后，传输给每一个信号收发单元的DA转换模块和AD转换模块，使得整个多路TR组件能够保持良好的时钟同步。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为信号收发单元的原理框图；
图3为频率源的原理框图；
图4为锁相环电路的原理框图；
图5为环路滤波器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种多路TR组件，包括频率源和多路TR模块，所述多路TR模块包括通信接口和多个信号收发单元，每一个信号收发单元均与通信接口连接，所述通信接口与多路TR组件外部的基带信号处理板连接；
如图2所示，所述信号收发单元包括可调衰减器、可调移相器、收发切换开关、耦合器、射频接收通道和射频发射通道；所述射频接收通道包括低噪声放大器和解调器，所述低噪声放大器的输入端通过耦合器连接到天线端口，低噪声放大器的输出端通过解调器与收发切换开关连接；所述射频发射通道包括调制器和功率放大器，所述调制器的输入端与收发切换开关连接，调制器的输出端依次通过功率放大器、耦合器连接到天线端口；所述收发切换开关与可调移相器连接，可调移相器与可调衰减器连接，所述可调衰减器与通信接口连接；所述频率源的输出端分别与每一个信号收发单元的调制器和解调器连接。
在本申请的实施例中，所述收发切换开关为SPDT开关，所述SPDT开关的动臂与可调移相器连接，SPDT开关的一个不动臂与调制器连接，SPDT开关的另一个不动臂与解调器连接。
在本申请的实施例中，所述可调衰减器与通信接口之间设置有DA转换模块和AD转换模块，所述DA转换模块的输入端与通信接口连接，DA转换模块的输出端与可调衰减器连接，所述AD转换模块的输入端与可调衰减器连接，AD转换模块的输出端与通信接口连接；所述频率源的输出端还分别与每一个信号收发单元的DA转换模块和AD转换模块连接。
如图3所示，所述频率源包括时钟晶振、锁相环电路、第一DDS频率合成器、第二DDS频率合成器、第一功分器、第二功分器和第三功分器，所述时钟晶振的输出端与锁相环电路连接，锁相环电路的输出端分别与第一DDS频率合成器（DDS1）、第二DDS频率合成器（DDS2）和第一功分器连接；所述第一功分器的输出端分别与每一个信号收发单元的DA转换模块和AD转换模块连接，所述第一DDS频率合成器的输出端与第二功分器连接，第二功分器的输出端分别与每一个信号收发单元的调制器连接；所述第二DDS频率合成器的输出端与第三功分器连接，第三功分器的输出端分别于每一个信号收发单元的解调器连接。
如图4所示，所述锁相环电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器；所述鉴频鉴相器的时钟信号输入端与时钟晶振连接，鉴频鉴相器的输出端依次通过电荷泵、环路滤波器与压控振荡器连接，所述压控振荡器的输出端分别与第一DDS频率合成器、第二DDS频率合成器和第一功分器连接，所述压控振荡器的输出端还与鉴频鉴相器的反馈信号输入端连接。
如图5所示，所述的环路滤波器包括运放A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；运放A1的反向输入端与环路滤波器的信号输入端连接；运放A1的正向输入端通过第三电阻R3连接到工作电源，第四电阻R4的一端连接到第三电阻R3和运放A1的正向输入端之间，第四电阻R4的另一端接地；第一电阻R1的一端与运放A1的反向输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第二电容C2连接到运放A1的输出端；第一电阻R1和第二电容C2组成的电路与第一电容C1并联；且第一电容C1的两端分别与运放A1输出端和反向输入端连接；运放A1的输出端通过第二电阻R2连接到环路滤波器的信号输出端；第二电阻R2与环路滤波器的信号输出端之间还设置有接地电容C3。
本实用新型的工作原理如下：本实用新型存在多个信号收发单元，且各信号收发在工作过程中互不影响，即使其中一个信号收发单元损坏，也不会影响多路TR组件的正常工作。在信号收发过程中，通过各个信号收发单元通过收发切换开关，选择信号收发单元的发射通路或接收通路，实现信号发射和信号接收的切换： 当收发切换开关切换，使得可调移相器与调制器接通时，进入信号发射状态，信号收发单元通过通信接口接收来自基带信号处理板的数字信号，在信号收发单元内部，DA转换模块将数字信号转换成模拟信号，再由可调衰减器和可调移相器进行幅度和相位调节，将调节的到的信号传输给调制器，调制器再利用来自频率源的信号对可调移相器输出的信号进行调制，传输给功率放大器进行放大后，通过耦合器输出给天线端口进行信号发射；当收发切换开关切换，使得可调移相器与解调器接通时，进入信号接收状态，来自天线端口的接收信号，依次经耦合器和低噪声放大器传输给解调器，解调器利用来自频率源的信号对接收信号进行解调，由可调移相器和可调衰减器进行幅度和相位调节，调节后的信号传输给AD转换模块进行处理，得到相应的数字信号，再经通信端口传输给多路TR组件外部的信号处理板。
由于每一个信号收发单元均能够通过可调衰减器和可调移相器，调节控制收发信号的幅度和相位，从而使得TR组件的信号发射和信号接收更加灵活；每一个信号收发单元均集成了AD转换模块和DA转换模块，能够将来自基带信号处理板的数字信号进行数模转换后进行发射，或是对接收到的信号进行模数转换后传输给基带信号处理板，使得基带信号处理板上无需再进行信号转换，降低了基带信号处理板的复杂度；频率源的时钟晶振输出端设置有锁相环电路，有效提高了参考时钟的信号稳定性；在锁相环电路的环路滤波器中，第三电阻R3和第四电阻R4阻值相等，环路滤波器和电荷泵的工作电源电压相同，这就能够使运算放大器能够将电荷泵的输出强制与电荷泵电源电压的一般附近，从而电荷泵的电流失配减小；由于锁相环电路使得参考时钟更加稳定，故第一DDS频率合成器和第二DDS频率合成器输出的信号频率更加稳定，TR组件中各个信号收发单元的调制解调更加准确；锁相环电路输出的时钟信号经第一功分器后，传输给每一个信号收发单元的DA转换模块和AD转换模块，使得整个多路TR组件能够保持良好的时钟同步。
Claims (5)
1.一种多路TR组件，其特征在于：包括频率源和多路TR模块，所述多路TR模块包括通信接口和多个信号收发单元，每一个信号收发单元均与通信接口连接，所述通信接口与多路TR组件外部的基带信号处理板连接；
所述信号收发单元包括可调衰减器、可调移相器、收发切换开关、耦合器、射频接收通道和射频发射通道；所述射频接收通道包括低噪声放大器和解调器，所述低噪声放大器的输入端通过耦合器连接到天线端口，低噪声放大器的输出端通过解调器与收发切换开关连接；所述射频发射通道包括调制器和功率放大器，所述调制器的输入端与收发切换开关连接，调制器的输出端依次通过功率放大器、耦合器连接到天线端口；所述收发切换开关与可调移相器连接，可调移相器与可调衰减器连接，所述可调衰减器与通信接口连接；所述频率源的输出端分别与每一个信号收发单元的调制器和解调器连接。
2.根据权利要求1所述的一种多路TR组件，其特征在于：所述可调衰减器与通信接口之间设置有DA转换模块和AD转换模块，所述DA转换模块的输入端与通信接口连接，DA转换模块的输出端与可调衰减器连接，所述AD转换模块的输入端与可调衰减器连接，AD转换模块的输出端与通信接口连接；所述频率源的输出端还分别与每一个信号收发单元的DA转换模块和AD转换模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种多路TR组件，其特征在于：所述频率源包括时钟晶振、锁相环电路、第一DDS频率合成器、第二DDS频率合成器、第一功分器、第二功分器和第三功分器，所述时钟晶振的输出端与锁相环电路连接，锁相环电路的输出端分别与第一DDS频率合成器、第二DDS频率合成器和第一功分器连接；所述第一功分器的输出端分别与每一个信号收发单元的DA转换模块和AD转换模块连接，所述第一DDS频率合成器的输出端与第二功分器连接，第二功分器的输出端分别与每一个信号收发单元的调制器连接；所述第二DDS频率合成器的输出端与第三功分器连接，第三功分器的输出端分别于每一个信号收发单元的解调器连接。
4.根据权利要求3所述的一种多路TR组件，其特征在于：所述锁相环电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器；所述鉴频鉴相器的时钟信号输入端与时钟晶振连接，鉴频鉴相器的输出端依次通过电荷泵、环路滤波器与压控振荡器连接，所述压控振荡器的输出端分别与第一DDS频率合成器、第二DDS频率合成器和第一功分器连接，所述压控振荡器的输出端还与鉴频鉴相器的反馈信号输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种多路TR组件，其特征在于：所述的环路滤波器包括运放A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；运放A1的反向输入端与环路滤波器的信号输入端连接；运放A1的正向输入端通过第三电阻R3连接到工作电源，第四电阻R4的一端连接到第三电阻R3和运放A1的正向输入端之间，第四电阻R4的另一端接地；第一电阻R1的一端与运放A1的反向输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第二电容C2连接到运放A1的输出端；第一电阻R1和第二电容C2组成的电路与第一电容C1并联；且第一电容C1的两端分别与运放A1输出端和反向输入端连接；运放A1的输出端通过第二电阻R2连接到环路滤波器的信号输出端；第二电阻R2与环路滤波器的信号输出端之间还设置有接地电容C3。
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Assignee: Chengdu Nan Jiao Science and Technology Ltd. Assignor: Chengdu Chuangyijia Science & Technology Co., Ltd. Contract record no.: 2018510000071 Denomination of utility model: A kind of multichannel TR components Granted publication date: 20181030 License type: Common License Record date: 20181130 |
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