CN209030208U - 一种Ku波段频综收发组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种Ku波段频综收发组件，包括频综和接收机，频综中的晶体振荡器的输出端分别与时钟信号产生电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路的输入端连接，时钟信号产生电路的输出端分别与一本振信号产生电路、二本振信号产生电路、发射激励信号产生电路的输入端连接，一本振信号产生电路的第一输出端接接收通道的上变频单元且第二输出端接发射激励信号产生电路，二本振信号产生电路的第一输出端接接收通道的下变频单元且第二输出端接发射激励信号产生电路；接收机中的射频单元的输入端接外部信号，射频单元的输出端接上变频单元，中频单元的输入端接下变频单元，中频单元的输出端接外部处理系统。

Description

一种Ku波段频综收发组件

技术领域

本实用新型涉及一种雷达技术，特别是一种Ku波段频综收发组件。

背景技术

各种军用和民用的雷达、电子对抗、侦察、导航、通信、预警、监视系统都需要对空间回波信号、直达信号进行接收和解调，将信号还原为能直接用于测量、计算的基带信号。接收与频综系统作为为各种军用或民用装备的直接组成部分，能在系统中完成如下主要功能：(1)产生高稳定、低相噪的参考信号，为装备所有电子系统提供可靠的相参基准信号；(2)产生任意波形的基带信号，为雷达、通信、导航、预警、监视等系统提供任意波形发射输出；(3)产生捷变、低相噪本振信号，提高军用装备的抗干扰能力、战场生存能力和作战效能；(4)完成各种电磁波信号的低噪声接收、信号选择、信号变频、信号解调，输出数字或模拟的中频信号或基带信号。

任何通过测量空间电磁波信号来实现信号侦察、测量、定位、通信等功能的电子设备系统都需要使用接收与频综系统。其中接收设备能实现信号的放大、选择、变频和解调。频综设备用于产生对外辐射的基带波形信号、产生信号上下变频的本振信号、产生系统工作必需要的相参基准时钟信号。接收与频综设备是现代民用和军用侦察、监视、预警、定位、成像、电磁对抗、导航和通信设备中直接组成部分和最重要的功能设备。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种Ku波段频综收发组件，包括频综和接收机，其中频综包括晶体振荡器、时钟信号产生电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路、发射激励信号产生电路，接收机包括两路相同的接收通道，每一路接收通道包括射频单元、变频单元和中频单元，变频单元包括上变频单元和下变频单元；晶体振荡器的输出端分别与时钟信号产生电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路的输入端连接，时钟信号产生电路的输出端分别与一本振信号产生电路、二本振信号产生电路、发射激励信号产生电路的输入端连接，一本振信号产生电路的第一输出端接接收通道的上变频单元，一本振信号产生电路的第二输出端接发射激励信号产生电路，二本振信号产生电路的第一输出端接接收通道的下变频单元，二本振信号产生电路的第二输出端接发射激励信号产生电路；射频单元的输入端接外部信号，射频单元的输出端接上变频单元，中频单元的输入端接下变频单元，中频单元的输出端接外部处理系统。

本实用新型能够实现低相位噪声、低杂散发射激励信号产生的功能，同时产生三路相参时钟信号以及为接收机提供本振信号等功能。

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为本实用新型中频综原理示意图。

图2为本实用新型中接收机原理示意图。

图3为时钟信号产生电路原理示意图。

图4为一本振信号产生电路原理示意图。

图5为二本振信号产生电路原理示意图。

图6为发射激励信号产生电路原理示意图。

图7为接收机结构示意图。

图8为射频单元原理示意图。

图9为变频单元原理示意图。

图10为中频单元原理示意图。

具体实施方式

结合图1、图2，一种Ku波段频综收发组件，包括频综和接收机，其中频综包括晶体振荡器、时钟信号产生电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路、发射激励信号产生电路、电源及控制电路，接收机包括两路相同的接收通道，每一路接收通道包括射频单元、变频单元和中频单元，变频单元包括上变频单元和下变频单元；晶体振荡器的输出端分别与时钟信号产生电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路的输入端连接，时钟信号产生电路的输出端分别与一本振信号产生电路、二本振信号产生电路、发射激励信号产生电路的输入端连接，一本振信号产生电路的第一输出端接接收通道的上变频单元，一本振信号产生电路的第二输出端接发射激励信号产生电路，二本振信号产生电路的第一输出端接接收通道的下变频单元，二本振信号产生电路的第二输出端接发射激励信号产生电路；射频单元的输入端接外部信号，射频单元的输出端接上变频单元，中频单元的输入端接下变频单元，中频单元的输出端接外部处理系统。

时钟信号产生电路包括若干功分器和840MHz点频源；

结合图3，功分器将晶体振荡器产生的信号功分成三路参考信号和三路时钟信号。参考信号分别传输至电源及控制电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路，第一路时钟信号传输至一本振信号产生电路，第二路时钟信号传输至二本振信号产生电路，第三路时钟信号经过840MHz点频源后传输至电源及控制电路。

结合图4，一本振信号产生电路包括第一锁相环单元、二倍频器、第一功分器；其中第一锁相环单元采用模拟分频锁相的方式产生步进频信号，二倍频器对步进频信号经行倍频得到一本振信号，第一功分器将一本振信号功分为两路分别传输至发射激励信号产生电路和上变频单元。

结合图5，二本振信号产生电路包括第二锁相环单元、第二功分器。第二锁相环单元采用分频锁相的方式产生二本振信号，第二功分器将二本振信号功分为两路分别传输至发射激励信号产生电路和下变频单元。

结合图6，发射激励信号产生电路包括两个混频器和两级单刀单掷开关。两个混频器将直接数字式频率合成器产生的数字波形经过两次上变频得到发射激励信号，两级单刀单掷开关的开合控制发射激励信号的关断比。

结合图7、图8，射频单元包括两级GaAs高速PIN开关和带通滤波器。两级GaAs高速PIN开关级联并于输入端连接实现输入信号的隔离度，带通滤波器与两级GaAs高速PIN开关输出端连接实现信号的镜像抑制。回波信号进入接收组件后，经过带通滤波器，用于抑制一次镜像频率。此处选用Ku波段硅腔体MEMS滤波器，插损约2.5dB，体积小，一次镜频抑制可达60dB以上。射频开关电路主要用于实现接收隔离的功能。射频开关在接收组件中置于射频信号输入端，确保接收机在大信号输入情况下的安全性。开关选用两级GaAs高速PIN开关单片级联的方式，一级单片可实现隔离度：30dB，根据工程经验，结构设计上，两级开关之间采用腔体隔离的方式可实现Ku波段信号隔离度约55dB。

结合图7、图9，频单元包括依次连接的一次混频器、一次中频滤波器、数控衰减器、一次中频放大器、二次混频器。一次混频器的两个输入端分别接带通滤波器的输出端和一本振信号产生电路的第一输出端，二次混频器的另一输入端接二本振信号产生电路的第一输出端。一次混频器是接收组件输入射频信号最强的器件，其线性度是最重要的指标，同时应选取信号隔离较大的器件。本方案采用HMC***混频器单片完成频率变换的功能，将接收到的射频信号先转换成S波段一次中频信号。第一次下变频后，通过滤波器滤除一中频信号中的变频谐波分量，此处一中频滤波器除完成上述功能外，还需重点考虑二次镜像抑制，本方案选择MC4A***小型贴片式介质滤波器。根据频率计算，此处二次镜频信号混频后的信号频率与一中频频率相差，单级滤波器实现二次镜像抑制大于55dB的指标较为困难，因此设计使用两级滤波器，第二级位于放大器之后，调节匹配和隔离，增加抑制效果。一次中频放大器选用两级GaAs MMIC放大器实现，一中频信号通过二次混频器下变频为中频信号，此处二次混频器选用HMC***型封装器件，信号隔离度大于35dB。

结合图7、图10，中频单元包括低通滤波器、中频开关、中频滤波器和中频放大器。混频后的低通滤波器主要用于防止射频信号泄露和变频谐波分量，输出端低通滤波器用于抑制放大后的谐波分量，两处滤波器均采用LC形式，方便设计。中频开关选用Hittite产品HMC**两级级联，工作频率，隔离度，插入损耗小于，由TTL信号控制。中频滤波器选用表贴声表面波滤波器，具有较高的矩形系数。根据增益分配和计算，中频链路器件插损共约，使用三级中放可以满足增益分配的设计需要，中放设计上主要考虑功耗和线性度的问题，在器件选择上，应保证末级中放输出P-1大于，以此为基准，本具体实施方式选用AG**放大器，单级增益约，在中频输出P-1可达，去除低通滤波器的损耗。

Claims (8)

1.一种Ku波段频综收发组件，其特征在于，包括频综和接收机，其中频综包括晶体振荡器、时钟信号产生电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路、发射激励信号产生电路，接收机包括两路相同的接收通道，每一路接收通道包括射频单元、变频单元和中频单元，变频单元包括上变频单元和下变频单元；其中

晶体振荡器的输出端分别与时钟信号产生电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路的输入端连接，

时钟信号产生电路的输出端分别与一本振信号产生电路、二本振信号产生电路、发射激励信号产生电路的输入端连接，

一本振信号产生电路的第一输出端接接收通道的上变频单元，

一本振信号产生电路的第二输出端接发射激励信号产生电路，

二本振信号产生电路的第一输出端接接收通道的下变频单元，

二本振信号产生电路的第二输出端接发射激励信号产生电路；

射频单元的输入端接外部信号，

射频单元的输出端接上变频单元，

中频单元的输入端接下变频单元，

中频单元的输出端接外部处理系统。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，时钟信号产生电路包括若干功分器和840MHz点频源；

功分器将晶体振荡器产生的信号功分成三路参考信号和三路时钟信号，其中

参考信号分别传输至电源及控制电路、一本振信号产生电路、二本振信号产生电路，

第一路时钟信号传输至一本振信号产生电路，

第二路时钟信号传输至二本振信号产生电路，

第三路时钟信号经过840MHz点频源后传输至电源及控制电路。

3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，一本振信号产生电路包括第一锁相环单元、二倍频器、第一功分器；其中

第一锁相环单元采用模拟分频锁相的方式产生步进频信号，

二倍频器对步进频信号经行倍频得到一本振信号，

第一功分器将一本振信号功分为两路分别传输至发射激励信号产生电路和上变频单元。

4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，二本振信号产生电路包括第二锁相环单元、第二功分器；其中

第二锁相环单元采用分频锁相的方式产生二本振信号，

第二功分器将二本振信号功分为两路分别传输至发射激励信号产生电路和下变频单元。

5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，发射激励信号产生电路包括两个混频器和两级单刀单掷开关；其中

两个混频器将直接数字式频率合成器产生的数字波形经过两次上变频得到发射激励信号，

两级单刀单掷开关的开合控制发射激励信号的关断比。

6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，射频单元包括两级GaAs高速PIN开关和带通滤波器；其中

两级GaAs高速PIN开关级联并于输入端连接实现输入信号的隔离度，

带通滤波器与两级GaAs高速PIN开关输出端连接实现信号的镜像抑制。

7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，变频单元包括依次连接的一次混频器、一次中频滤波器、数控衰减器、一次中频放大器、二次混频器；其中

一次混频器的两个输入端分别接带通滤波器的输出端和一本振信号产生电路的第一输出端，

二次混频器的另一输入端接二本振信号产生电路的第一输出端。

8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，中频单元包括低通滤波器、中频开关、中频滤波器和中频放大器。