毫米波收發前端模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型是關于一種可廣泛應用于通信、雷達、多種領域的毫米波頻段引制一體化收發前端架構，特別適用于毫米波頻段雷達導引頭和近炸引信復合一體化集成的收發前端設計。
【背景技術】
[0002]毫米波是波長介于I?1mm之間的電磁波譜，對應頻率范圍3GHz?30GHz。從頻率來看，毫米波低端與微波銜接，高端與紅外、光波相連，所以毫米波逐漸發展成為一門集微波、光學兩門學科知識的綜合性分支學科，其特點是波束窄、保密和抗干擾能力強、帶寬容量大、容易實現圖像、數字兼容。毫米波設備的加工精度要求極高，元器件的寄生參數對性能影響也很大要減小到最低程度，這就導致毫米波元器件價格相對昂貴。
[0003]隨著航空航天技術的飛速發展，要求以多種類、大范圍、高速度、強機動等趨勢發展，使得飛行器與目標的交會情況變得十分復雜。近年來，出現了將雷達引信的工作頻段提高到毫米波頻段的趨勢。
[0004]毫米波導引頭是雷達制導領域的主要研宄方向，如果能夠復合近炸引信功能，將有效提高目標命中精度。在毫米波導引頭構架中的關鍵部分是收發前端，在整個系統中起著非常重要的作用，它的性能直接影響整個系統的指標能否達到。毫米波收發前端的國內外研宄正在逐步向小型化，輕量化，固態化以及高可靠性方向發展。如果能夠在收發前端中復合引信探測功能，便可以實現引制一體復合功能；而且所需附加成本極低，性能穩定，技術成熟，具備在工程應用中推廣的條件。但是，如何實現適用于毫米波脈沖體制的引制一體化的收發前端，便成為了一個亟待突破的難題。
[0005]目前，國內外對引制一體化技術的研宄，還停留在技術方案論證階段，尚未見到成功的實驗樣機或相關產品。這些技術方案大多采用兩套分立的探測系統來實現導引頭和引信兩種功能，并在系統級進行信號融合。這樣兩套分立的探測系統造成了成本大幅增加，兩系統間兼容性差，引起性能不穩定等問題。而且，系統的接收方式主要采用毫米波主被動復合或者紅外被動接收等方式，并結合導引頭功能提供的彈目距離信息，來分析并提高引信功能的引爆精度和抗干擾性。但是在這些體制下，由于分析算法復雜，外界環境影響因素多，時域控制精度不高，造成了引信功能的最小探測距離以及探測精度都遠低于毫米波窄脈沖體制。至今，尚未見到適用于毫米波脈沖體制的引制一體化收發前端的相關報道。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型目的是提供一種附加成本低，性能穩定；雙模切換易控制且速度快，收發切換速率高，調制深度大，接收恢復時間短，探測盲區小且精度高；適用于毫米波脈沖雷達體制的引制一體化收發前端。
[0007]本實用新型的上述目的可以通過以下技術方案予以實現，一種毫米波收發前端模塊，包括集成了導引頭與引信兩種工作模式并具有收發控制功能的射頻發射支路和在限幅器保護下的射頻接收支路，其特征在于:在射頻發射支路，發射中頻輸入信號與本振信號經混頻器進行超外差上混頻，通過帶通濾波器和驅動放大器對發射信號進行濾波和放大后，利用引信模式驅動器響應引信模式驅動信號來控制吸收式開關，以實現導引頭模式與引信豐旲式的轉換，并在功率放大器如后分別引入兩級尚速射頻開關對收發狀態進彳丁尚速切換；在射頻接收支路前端引入限幅器，使接收通道處于線性狀態，保證了極短的接收機恢復時間，接收信號順次通過低噪聲放大器、帶通濾波器和混頻器，進入中頻輸出通道。
[0008]本實用新型相比于現有技術具有如下有益效果:
[0009]本實用新型在發射支路引入吸收式開關實現導引頭和引信兩種工作模式的轉換；利用高速射頻開關控制射頻發射支路高速的收發切換；射頻接收支路前端引入的限幅器，結合引信模式下發射功率控制技術，使得接收通道處于線性狀態，實現引信工作狀態下接收恢復時間幾乎為零(小于1ns)，引信模式的探測盲區就不再受到接收恢復時間的限制，而是由射頻發射支路的射頻開關的關斷時間決定，從而實現了導引頭和近炸引信復合功能的引制一體化收發前端。
[0010]附加成本低，性能穩定。本實用新型采用毫米波頻段引制一體化收發前端的復合構架，通過在射頻發射支路引入吸收式開關，實現了導引頭和引信兩種工作模式的發射功率控制，從而在毫米波導引頭收發前端中復合了近炸引信的工作模式。附加成本僅僅是吸收式開關以及相關的外圍電路。而且，無論是基礎的射頻構架還是附加的吸收式開關都是非常成熟的技術，經歷了多年的工程考驗，性能穩定。
[0011]雙模切換易控制且速度快。本實用新型利用引信模式驅動器來控制吸收式開關，滿足導引頭和引信兩種模式下對發射功率的不同要求，以實現導引頭模式與引信模式的轉換。導引頭模式與引信模式切換速度由吸收式開關的開關時間決定，其典型值小于5nS。
[0012]收發切換速率高，調制深度大。本實用新型通過采用高速射頻開關切換技術，實現了窄脈沖深度調制發射支路的關斷時間在3-10ns之間，將收發轉換時間由常規的10ns以上大幅縮短。同時，兩級射頻開關隔離度典型值在70dB以上，實現了深度調制，保證了接收機靈敏度。
[0013]接收恢復時間短，探測盲區小且精度高。本實用新型通過射頻接收支路引入限幅器，結合引信模式下發射功率控制技術，使得接收通道處于線性狀態，實現了引信工作狀態下接收恢復時間小于Ins。引信模式的探測盲區就不再受到接收恢復時間的限制，而是由發射支路的關斷時間決定，在3-lOns之間，使得引信模式下探測盲區為4.5-15m。
[0014]本實用新型特別適用于毫米波窄脈沖雷達體制下，實現毫米波雷達成像導引頭和近炸引信雙模復合功能的引制一體化收發前端。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型所述毫米波頻段引制一體化收發前端的構架示意圖。
【具體實施方式】
[0016]參閱圖1。圖1描述了一個毫米波頻段引制一體化收發前端的最佳實施例。所描述的毫米波收發前端模塊，包括集成導引頭與引信兩種功能模式、以及收發控制功能的射頻發射支路和在限幅器保護下的射頻接收支路。收發前端的射頻發射支路和射頻接收支路通過功分器共用外部的本振輸入信號。
[0017]在射頻發射支路，發射中頻輸入信號與本振信號經混頻器實現超外差上混頻，通過帶通濾波器和驅動放大器對發射信號進行濾波和放大，隨后利用引信模式驅動器響應引信模式驅動信號，控制吸收式開關來滿足導引頭和引信兩種模式下發射功率的不同要求，以實現導引頭模式與引信模式的轉換，最后在功率放大器前后分別引入兩級高速射頻開關，由射頻開關驅動器控制，來實現高速的收發狀態切換，其典型切換時間為3-lOns。同時，兩級射頻開關隔離度典型值在70dB以上，實現了高速深度調制，保證了接收機靈敏度。
[0018]在射頻接收支路前端首先引入限幅器，結合發射支路的功率控制技術，使得接收通道處于線性狀態，保證了高速的接收機恢復時間。這樣，引信模式下的探測盲區不再受到接收機恢復時間的限制，而由射頻發射支路串聯的尚速射頻開關關斷時間(3_0ns)決定，保證了引信模式下探測盲區為4.5-15m。而且，限幅器有效保護了接收支路后面的低噪聲放大器，避免了高功率信號燒毀放大器。
[0019]以上結合附圖對本實用新型進行了詳細描述，但需要指出的是，上述實施例所描述的是僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化，比如將本實用新型的發射支路和接收支路的數量拓展為兩個或者以上等等構架形式，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的權利要求范圍之內。
【主權項】
1.一種毫米波收發前端模塊，包括集成了導引頭與引信兩種工作模式并具有收發控制功能的射頻發射支路和在限幅器保護下的射頻接收支路，其特征在于:在射頻發射支路，發射中頻輸入信號與本振信號經混頻器進行超外差上混頻，通過帶通濾波器和驅動放大器對發射信號進行濾波和放大后，利用引信模式驅動器響應引信模式驅動信號來控制吸收式開關，以實現導引頭模式與引信模式的轉換，并在功率放大器前后分別引入兩級高速射頻開關對收發狀態進行高速切換；在射頻接收支路前端引入限幅器，接收信號順次通過低噪聲放大器、帶通濾波器和混頻器進入中頻輸出通道。
2.如權利要求1所述的毫米波收發前端模塊，其特征在于:在發射支路引入吸收式開關。
【專利摘要】本實用新型提出一種毫米波收發前端模塊，旨在提供一種雙模轉換速度快，收發切換速率高，調制深度大，接收恢復時間短，探測盲區可小于15m的引制一體化收發前端。本實用新型通過下述技術方案予以實現：在射頻發射支路，發射中頻輸入信號與本振信號經混頻器進行超外差上混頻，通過帶通濾波器和驅動放大器后，利用引信模式驅動器控制吸收式開關實現導引頭模式與引信模式的轉換，并在功率放大器前后引入高速射頻開關，由射頻開關驅動器控制來實現收發切換；在射頻接收支路前端引入限幅器，保持接收通道處于線性狀態，隨后接收信號順次通過低噪聲放大器、帶通濾波器和混頻器進入中頻輸出通道。
【IPC分類】G01S7-03
【公開號】CN204613393
【申請號】CN201520334123
【發明人】宋鳳斌, 朱勇, 黃建
【申請人】中國電子科技集團公司第十研究所
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月21日