CN212727023U - 一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器，包括与TR组件连接的射频分解器，以及与所述射频分解器连接的两路移相衰减器，所述射频分解器将一路信号分解成相位为0°的Q路信号和相位为90°的I路信号；与两路移相衰减器连接的矢量合路器，用于完成IQ两路信号的合成或分解；包括一个电压产生器，所述电压产生器分两路输出分别连接至一路移相衰减器，并根据幅度相位与电压对应关系表输出I路控制电压和Q路控制电压，本方案采用幅相控制器技术来实现每个TR组件频射信号的幅度和相位控制，输入输出具有互易性，能实现TR收发共用。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达领域，具体涉及一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器。
背景技术
相控阵雷达中常常用到的TR组件数量几百上千个，在雷达系统中对TR组件的幅度和相位要求相对有比较高。按照常规方法：在每一个TR组件上设计数字移相器和衰减器，这样不仅面积大，而且只能实现射频信号单向控制，电路复杂调试工作量增大。有数字移相器和衰减器的存在插损增加要求驱动功率变大，这样效率低下。后期的调试工作量非常大，才能保证幅度和相位在可控范围内。才能为后端数字信号处理提供可能。
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，提供一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器，采用幅相控制器技术来实现每个TR组件频射信号的幅度和相位控制，输入输出具有互易性，能实现TR收发共用。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器，包括：
与TR组件连接的射频分解器，以及与所述射频分解器连接的两路移相衰减器，所述射频分解器将一路信号分解成相位为0°的Q路信号和相位为90°的I路信号；
与两路移相衰减器连接的矢量合路器，用于完成IQ两路信号的合成或分解；
包括一个电压产生器，所述电压产生器分两路输出分别连接至一路移相衰减器，并根据幅度相位与电压对应关系表输出I路控制电压和Q路控制电压。
幅相控制器由射频分解器把射频信号分解成成0°路（Q路）和90°路（I路），并把0°路（Q路）和90°路（I路）信号分别传输给移相衰减器。电压产生器按照幅度相位与电压对应关系产生控制电压。I路控制电压（VI）、Q路控制电压（VQ）分别在连接到到移相衰减器。通过控制电压来控制射频分解器分出的两路矢量射频信号对其幅度和相位进行控制后，再经矢量合路器合路输出满足相控阵雷达要求的幅度和相位的射频信号。
进一步的，所述幅度相位与电压对应关系表是幅相控制器在正向传输系数S21在不同频率下的幅度和相位与两路控制电压的对应关系。
进一步的，所述幅度相位与电压对应关系表存储在FPGA模块或处理器中，所述FPGA模块或处理器与所述电压产生器连接。
本实用新型的有益效果是：输入射频信号被分解为两个正交分量，通过两路模拟电压分别控制两路正交信号的幅度和相位，再进行矢量合成，实现射频信号的幅度和相位控制。输入输出具有互易性，能实现TR收发共用。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是本实用新型幅相控制器测试框图；
图3是实测Ka频段幅相控制器幅度控制特性仿真图；
图4是实测Ka频段幅相控制器相位控制特性仿真图。
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，一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器，包括：
与TR组件连接的射频分解器，以及与所述射频分解器连接的两路移相衰减器，所述射频分解器将一路信号分解成相位为0°的Q路信号和相位为90°的I路信号；
与两路移相衰减器连接的矢量合路器，用于完成IQ两路信号的合成或分解；
包括一个电压产生器，所述电压产生器分两路输出分别连接至一路移相衰减器，并根据幅度相位与电压对应关系表输出I路控制电压和Q路控制电压。
TR组件与天线连接是实现发射和接受链路射频信号的放大滤波处理及收发切换。射频分解器是实现把一路射频信号分解成0°路（Q路）和90°路（I路）。移相衰减器是实现连续的幅度和相位随控制电压输入不同进行调节输出相应的幅度和相位信息的射频信号。矢量合路器是实现IQ两路信号的合成。电压产生器是实现不同幅度和相位模拟信号量化成电压的装置。幅度相位与电压对应关系表是幅相控制器在正向传输系数S21在不同频率下的幅度和相位与两路控制电压的对应关系。正向传输系数S21:是幅相控制器的正向传输系数主要表示增益或幅相控制器的损耗。S参数，也就是散射参数。是微波传输中的一个重要参数。S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。本方案中的正向传输系数S21即表示增益。
幅相控制器由射频分解器把射频信号分解成成0°路（Q路）和90°路（I路）。并把信号分别传输给移相衰减器。幅度相位与电压对应关系表是幅相控制器在正向传输系数S21在不同频率下的幅度和相位与两路控制电压的对应关系。下发给电压产生器产生控制电压：I路控制电压（VI）、Q路控制电压（VQ）分别在连接到到移相衰减器。通过控制电压来控制射频分解器分出的两路矢量射频信号对其幅度和相位进行控制后，再经矢量合路器合路输出满足相控阵雷达要求的幅度和相位的射频信号
可选的，所述幅度相位与电压对应关系表存储在FPGA模块或处理器中，所述FPGA模块或处理器与所述电压产生器连接。
本实施例还提供一个关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器的自动测试系统，参考图2所示，该系统由矢量网络分析仪、电压产生器和计算机组成。计算机分别与矢量网络分析仪和电压产生器连接，这里的电压产生器也就是幅相控制器中的电压产生器，对应的幅度相位与电压对应关系表存储在该计算机中。
计算机控制电压产生器产生I路和Q路的控制电压VI和VQ，提取每一种电压组合下特征数据：
每输出一组电压，计算机就控制矢量网络分析仪采集一次f0-500MHz、f0、f0+500MHz三个频点对应的正向传输系数S21的幅度和相位，当采集的数据回传到控制计算机后，计算机控制电压产生器输出下一组电压进行下一状态测量。将待测的幅相控制器安装在具有稳定控制特性的探针测试系统上，对幅相控制器的稳定特性进行测试。
根据图3和图4表示的幅相控制器的相位和幅度特性曲线，可以得出：
（1）幅相控制器可实现360°相位控制；
（2）幅相控制器实现的360°相位控制特征区域是整个特征曲线的一部分；
（3）幅相控制器存在一个衰减零点，零点深度达到-50dB；
（4）幅相控制器属于模拟控制器，理论上可以实现幅度和相位控制连续变化，但实际应用时受I、Q两路控制电压的量化精度及噪声电平限制，设计中取10°为步进。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器，其特征在于，包括：
与TR组件连接的射频分解器，以及与所述射频分解器连接的两路移相衰减器，所述射频分解器将一路信号分解成相位为0°的Q路信号和相位为90°的I路信号；
与两路移相衰减器连接的矢量合路器，用于完成IQ两路信号的合成或分解；
包括一个电压产生器，所述电压产生器分两路输出分别连接至一路移相衰减器，并根据幅度相位与电压对应关系表输出I路控制电压和Q路控制电压。
2.根据权利要求1所述的一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器，其特征在于，所述幅度相位与电压对应关系表是幅相控制器在正向传输系数S21在不同频率下的幅度和相位与两路控制电压的对应关系。
3.根据权利要求2所述的一种关于Ka波段相控阵雷达TR组件幅相控制器，其特征在于，所述幅度相位与电压对应关系表存储在FPGA模块或处理器中，所述FPGA模块或处理器与所述电压产生器连接。
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2020
- 2020-09-27 CN CN202022154904.3U patent/CN212727023U/zh active Active
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