CN210803707U - 一种带自检电路的相控阵雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带自检电路的相控阵雷达，涉及雷达技术领域，本申请从雷达整机角度出发，在雷达整机的变频模块、功率分配模块和收发前端模块内增设了自检电路，同时各部分自检电路在整机调试工作过程中协调配合，形成闭合自检回路，通过这一闭合自检回路即能对雷达整机各射频硬件模块的工作状态进行自检，自检过程自动化程度高，提高相控阵雷达整机调试测试效率，提高雷达自检项目覆盖率，而且由于自检过程人工参与量少，可以减少人为因素造成的测试虚警，只使用雷达本身的硬件即可实现自检，使得整个自检过程对外部设备和测试场地的需求很低。

Description

一种带自检电路的相控阵雷达

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，尤其是一种带自检电路的相控阵雷达。

背景技术

标准相控阵雷达射频硬件模块框图请参考图1，相控阵雷达射频硬件模块主要包括信号处理模块(Signal Processor)、变频模块(Frequency conversion module)、频率综合模块(Frequency Synthesizer)、功率分配模块(Divider module)、若干个收发前端模块(T/R module)和辐射单元(Antenna)。变频模块包括上变频支路(也即发射支路)和下变频支路(也即接收支路)，上变频支路和下变频支路通过收发开关切换，功率分配模块实现为功分网络，每个收发前端模块中包括若干个收发通道，每个收发通道中分别包括发射支路和接收支路，发射支路和接收支路通过收发开关切换。对于雷达的发射链路，信号处理模块输出中频发射信号，频率综合模块提供本振信号，变频模块的发射支路工作，中频发射信号经过上变频支路进行上变频耦合后进入功率分配模块分配给收发前端模块中的收发通道的发射支路，经过辐射单元进行输出；对于雷达的接收链路，收发前端模块中的收发通道的接收支路接收到信号，经过功率分配模块后进入变频模块的接收支路，频率综合模块提供本振信号，接收到的信号经过下变频支路进行下变频耦合后进入信号处理模块。

相控阵雷达得益于如图1所示的这种收发前端分布式布局，即使天线阵面中少量收发前端模块损坏，对整机雷达的性能也不会造成较大影响，但同时在生产调试测试过程中也因此降低了收发前端模块损坏暴露的概率。雷达在长期使用后需要进行检查维护，此时由于收发前端模块已与辐射单元连接装配完毕，收发前端模块的输入输出端口信号已无法通过简单的射频传输方式送入或送出，不便于性能指标检测，因此目前通常仅以收发前端模块的工作电流作为判断依据，许多性能指标无法体现，导致检测结果并不准确。即便辐射单元可拆卸，由于射频性能检测需要人工连接射频接口，接口数量较多，耗时较长，由于人工操作因素引起的测试重复性差，且又由此带来的辐射单元重新装配可能造成幅相校准数据偏差，又增加了原本就耗时耗力的天线配相工作。且上述工作都需要在内场进行，对场地设备也要求较高。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种带自检电路的相控阵雷达，本实用新型的技术方案如下：

一种带自检电路的相控阵雷达，该相控阵雷达包括信号处理模块、频率综合模块、变频模块、功率分配模块、收发前端模块和辐射单元；变频模块包括上变频支路、下变频支路、第一耦合器、第二耦合器和第一切换开关，上变频支路的输入端连接信号处理模块，上变频支路的输出端连接第一耦合器的公共端，第一耦合器的直通端连接第二耦合器的公共端，第一耦合器的耦合端连接至信号处理模块，第二耦合器的直通端连接第一切换开关的第一活动端，第二耦合器的耦合端连接至功率分配模块；下变频支路的输入端连接第一切换开关的第二活动端，下变频支路的输出端连接信号处理模块，第一切换开关的公共端连接至功率分配模块；频率综合模块分别连接上变频支路和下变频支路；

功率分配模块包括正面功分网络、背面功分网络、第三耦合器和第二切换开关，正面功分网络和背面功分网络呈镜像对称结构，第一切换开关的公共端连接第三耦合器的直通端，第三耦合器的公共端连接正面功分网络的总端口，正面功分网络的各个支路端口分别连接至各个收发前端模块；第三耦合器的耦合端连接第二切换开关的第二活动端，第二切换开关的第一活动端连接背面功分网络的总端口，背面功分网络的各个支路端口分别连接至各个收发前端模块；第二切换开关的公共端连接第二耦合器的耦合端；正面功分网络和背面功分网络中对应的支路端口连接至同一个收发前端模块；

对于每一个收发前端模块，收发前端模块包括传输功分网络、校准功分网络、收发通道、第四耦合器和第五耦合器，传输功分网络的总端口连接正面功分网络中对应的支路端口，校准功分网络的总端口连接背面功分网络中对应的支路端口；传输功分网络的各个支路端口分别连接各个收发通道，每个收发通道分别连接一个辐射单元；每个收发通道分别包括发射支路和接收支路，发射支路的输入端连接至传输功分网络的对应的支路端口，发射支路的输出端连接第四耦合器的公共端，第四耦合器的直通端连接至辐射单元、耦合端连接至信号处理模块；接收支路的输出端连接至传输功分网络的对应的支路端口，接收支路的输入端连接第五耦合器的公共端，第五耦合器的直通端连接至辐射单元、耦合端连接至校准功分网络的支路端口。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种带自检电路的相控阵雷达，从雷达整机角度出发，在雷达整机的变频模块、功率分配模块和收发前端模块内增设了自检电路，同时各部分自检电路在整机调试工作过程中协调配合，形成闭合自检回路，通过这一闭合自检回路即能对雷达整机各射频硬件模块的工作状态进行自检，自检过程自动化程度高，提高相控阵雷达整机调试测试效率，提高雷达自检项目覆盖率，自检项目包括但不限于变频模块的上变频输出功率、下变频接收增益、任意收发前端模块内任意收发通道的发射输出功率、接收增益、衰减控制和移相控制。而且由于自检过程人工参与量少，可以减少人为因素造成的测试虚警，而且只使用雷达本身的硬件，使得整个自检过程对外部设备和测试场地的需求很低，自检过程可以在外场进行，基本不借助外部设备即可对相控阵雷达的硬件模块各个主要指标进行检测，且对收发配相工作有一定帮助。

附图说明

图1是现有标准相控阵雷达的结构。

图2是本申请的相控阵雷达的一部分结构图。

图3是本申请的相控阵雷达的另一部分结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请基于如图1所示的标准相控阵雷达的结构，公开了一种带自检电路的相控阵雷达的射频硬件结构，请参考图2，该相控阵雷达包括信号处理模块、频率综合模块、变频模块、功率分配模块、收发前端模块和辐射单元，信号处理模块、频率综合模块和辐射单元与标准相控阵雷达中相同，但变频模块、功率分配模块和收发前端模块分别基于标准结构增加了相应的自检电路，且各个自检电路协同形成闭合回路。

其中，变频模块包括上变频支路、下变频支路、第一耦合器C1、第二耦合器C2和第一切换开关SW1，上变频支路和下变频支路的具体结构可以参考现有标准相控阵雷达，主要包括混频器、滤波器和放大器等器件，本申请对其结构不作详细介绍。上变频支路的输入端连接信号处理模块，上变频支路的输出端连接第一耦合器C1的公共端，第一耦合器C1的直通端连接第二耦合器C2的公共端，第一耦合器C1的耦合端连接至信号处理模块，在实际应用时，第一耦合器C1的耦合端输出的信号送入检波器，检波输出至AD转换器后送入CPLD进行数据处理，最后与其他告警信号拼接后回传给信号处理模块，图2未详细示出第一耦合器C1和信号处理模块之间的各个器件。第二耦合器C2的直通端连接第一切换开关SW1的第一活动端(1端)，第二耦合器C2的耦合端连接至功率分配模块。下变频支路的输入端连接第一切换开关SW1的第二活动端(2端)，下变频支路的输出端连接信号处理模块，第一切换开关SW1的公共端连接至功率分配模块。频率综合模块分别连接上变频支路和下变频支路提供本振信号，也即分别连接到上变频支路和下变频支路中的混频器。

功率分配模块包括正面功分网络、背面功分网络、第三耦合器C3和第二切换开关SW2。正面功分网络的具体结构可以参考现有标准相控阵雷达中的功率分配模块的结构，本申请不作详细介绍，背面功分网络与正面功分网络呈镜像对称结构设计，以减少模块的设计调试工作量。功分网络采用威尔金森不等分或等分电路以降低成本。第一切换开关SW1的公共端连接第三耦合器C3的直通端，第三耦合器C3的公共端连接正面功分网络的总端口，正面功分网络的各个支路端口分别连接至各个收发前端模块。第三耦合器C3的耦合端连接第二切换开关SW2的第二活动端(2端)，第二切换开关SW2的第一活动端(1端)连接背面功分网络的总端口，背面功分网络的各个支路端口分别连接至各个收发前端模块。第二切换开关SW2的公共端连接第二耦合器C2的耦合端。

正面功分网络和背面功分网络中对应的支路端口连接至同一个收发前端模块，对应的支路端口指的是两个功分网络中呈镜像对称的两个支路端口，正面功分网络的支路端口连接到该收发前端模块的集合端口RFtop，背面功分网络的支路端口连接到该收发前端模块的校准端口RFbottom。请参考图3，收发前端模块包括传输功分网络(dividertop)、校准功分网络(dividerbottom)、收发通道、第四耦合器C4和第五耦合器C5。在实际应用时，收发前端模块通常呈砖块式盒体结构，本申请主要在常规的收发前端模块中增加了校准功分网络(dividerbottom)，通常在砖块式盒体靠近集合端口RFtop部分并没有很大的散热要求，因此可以充分利用这部分空间，将新增加的校准功分网络(dividerbottom)设置在砖块式盒体内部的集合端口RFtop端口处。传输功分网络和校准功分网络的结构相同，具体电路结构可以参考现有相控阵雷达的收发前端模块中的功分网络的结构，本申请不再详细介绍。传输功分网络的总端口连接该收发前端模块的集合端口RFtop，校准功分网络的总端口连接该收发前端模块的校准端口RFbottom，集合端口RFtop即为常规的收发前端模块中的端口，校准端口RFbottom是本申请对收发前端模块新增加的端口。传输功分网络的各个支路端口分别连接各个收发通道，每个收发通道分别连接一个辐射单元。每个收发通道分别包括发射支路和接收支路，发射支路和接收支路的具体结构可以参考现有标准相控阵雷达，主要包括放大器，本申请对其结构不作详细介绍，实际收发通道中还包括发射支路和接收支路共用的DAT/DPS(数字衰减控制/数字移相控制)单元。发射支路的输入端通过DAT/DPS单元连接传输功分网络的对应的支路端口，发射支路的输出端连接第四耦合器C4的公共端，第四耦合器C4的直通端连接至辐射单元、耦合端连接至信号处理模块，也即第四耦合器C4设置在发射支路末端放大器的输出端。与第一耦合器C1的耦合端类似的，第四耦合器C4的耦合端在实际应用时，输出的信号先送入检波器，检波输出至AD转换器后送入CPLD进行数据处理，最后与其他告警信号拼接后回传给信号处理模块，图3未详细示出第四耦合器C4与信号处理模块之间的各个器件。接收支路的输出端连接至传输功分网络的对应的支路端口，接收支路的输入端连接第五耦合器C5的公共端，第五耦合器C5的直通端连接至辐射单元、耦合端连接至校准功分网络的支路端口，也即第五耦合器C5设置在接收支路的第一级放大器的输入端。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种带自检电路的相控阵雷达，其特征在于，所述相控阵雷达包括信号处理模块、频率综合模块、变频模块、功率分配模块、收发前端模块和辐射单元；所述变频模块包括上变频支路、下变频支路、第一耦合器、第二耦合器和第一切换开关，所述上变频支路的输入端连接所述信号处理模块，所述上变频支路的输出端连接所述第一耦合器的公共端，所述第一耦合器的直通端连接所述第二耦合器的公共端，所述第一耦合器的耦合端连接至所述信号处理模块，所述第二耦合器的直通端连接所述第一切换开关的第一活动端，所述第二耦合器的耦合端连接至所述功率分配模块；所述下变频支路的输入端连接所述第一切换开关的第二活动端，所述下变频支路的输出端连接所述信号处理模块，所述第一切换开关的公共端连接至所述功率分配模块；所述频率综合模块分别连接所述上变频支路和所述下变频支路；

所述功率分配模块包括正面功分网络、背面功分网络、第三耦合器和第二切换开关，所述正面功分网络和背面功分网络呈镜像对称结构，所述第一切换开关的公共端连接所述第三耦合器的直通端，所述第三耦合器的公共端连接所述正面功分网络的总端口，所述正面功分网络的各个支路端口分别连接至各个所述收发前端模块；所述第三耦合器的耦合端连接所述第二切换开关的第二活动端，所述第二切换开关的第一活动端连接所述背面功分网络的总端口，所述背面功分网络的各个支路端口分别连接至各个所述收发前端模块；所述第二切换开关的公共端连接所述第二耦合器的耦合端；所述正面功分网络和所述背面功分网络中对应的支路端口连接至同一个收发前端模块；

对于每一个所述收发前端模块，所述收发前端模块包括传输功分网络、校准功分网络、收发通道、第四耦合器和第五耦合器，所述传输功分网络的总端口连接所述正面功分网络中对应的支路端口，所述校准功分网络的总端口连接所述背面功分网络中对应的支路端口；所述传输功分网络的各个支路端口分别连接各个所述收发通道，每个所述收发通道分别连接一个所述辐射单元；每个所述收发通道分别包括发射支路和接收支路，所述发射支路的输入端连接至所述传输功分网络的对应的支路端口，所述发射支路的输出端连接所述第四耦合器的公共端，所述第四耦合器的直通端连接至所述辐射单元、耦合端连接至所述信号处理模块；所述接收支路的输出端连接至所述传输功分网络的对应的支路端口，所述接收支路的输入端连接所述第五耦合器的公共端，所述第五耦合器的直通端连接至所述辐射单元、耦合端连接至所述校准功分网络的支路端口。

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