射频前端及雷达系统的制作方法

1.本实用新型涉及雷达技术领域，尤其涉及一种射频前端及雷达系统。


背景技术：

2.近年来，随着相控阵技术的不断发展，场面监视雷达已被广泛应用于机场、油田、港口、监狱等重点防范区域，用于监测场面中入侵的无人机、人、车、动物等目标，并进行多目标的持续监视跟踪，必要时报警。场面监视雷达通常具备全天时、全天候的工作特点。从便携式角考虑，设备的体积不能过大，且易于安装。射频前端作为场面监视雷达的核心硬件组成，其性能直接影响着信号处理的设计难度和整机的探测性能。射频前端的体积占据着整个设备的大部分，其小型化会将大幅缩小设备的体积。然而，现有的射频前端由于集成度不高，存在体积和占用空间大、成本高的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的射频前端体积和占用空间大、成本高的不足，提供一种射频前端及雷达系统。
4.本实用新型的技术方案提供一种射频前端，包括均温板、与雷达天线连接的收发单元、以及收发频综单元，所述收发单元和所述收发频综单元相对设置在所述均温板的两侧，
5.所述收发单元包括第一腔体，所述第一腔体内设有馈电网络；
6.所述收发频综单元包括第二腔体，所述第二腔体内设有和差器、第一信号切换开关、接收组件、发射组件、频综组件和电源控制组件，所述和差器的一端与所述馈电网络连接，所述和差器的另一端分别与所述第一信号切换开关和所述接收组件的一端连接，所述第一信号切换开关的另一端分别与所述接收组件和所述发射组件连接，所述频综组件分别与所述接收组件和所述发射组件连接。
7.进一步的，所述接收组件包括依次连接的选频滤波器、第一低噪声放大器、第一混频器、第一中频滤波器、第二多级放大器、第一衰减器、第二混频器、第二中频滤波器和第三多级放大器。
8.进一步的，所述发射组件包括依次连接的第三中频滤波器、第二低噪声放大器、第三衰减器、第三混频器、第四中频滤波器、第三低噪声放大器、第五中频滤波器、第四混频器、第六中频滤波器、第一开关、第四低噪声放大器、温补衰减器、功率放大器和耦合器。
9.进一步的，所述频综组件包括第一功分器、用于产生一本振信号的一本振电路、用于产生二本振信号的二本振电路、用于产生采样时钟信号的采样时钟电路和用于产生参考时钟信号的参考时钟电路，所述第一功分器分别与所述一本振电路、所述二本振电路、所述采样时钟电路和所述参考时钟电路连接。
10.进一步的，所述一本振电路包括第一锁相环、第七中频滤波器、第五衰减器、第五低噪声放大器和第二功分器。
11.进一步的，所述二本振电路包括第八低噪声放大器、第四功分器、第二锁相环、第二开关、第三锁相环、第三开关、第二信号切换开关、第十中频滤波器、第九低噪声放大器、倍频器、第十一中频滤波器、第十低噪声放大器和第五功分器，
12.所述第八低噪声放大器的输入端与所述第一功分器的输出端连接，所述第八低噪声放大器的输出端与所述第四功分器的输入端连接，所述第四功分器的输出端分别与所述第二锁相环和所述第三锁相环的输入端连接，所述第二锁相环的输出端与所述第二开关的输入端连接，所述第二开关的输出端与所述第二信号切换开关的输入端连接，所述第三锁相环的输出端与所述第三开关的输入端连接，所述第三开关的输出与所述第二信号切换开关的输入端连接，所述第二信号切换开关的输出端与所述第十中频滤波器的输入端连接，所述第十中频滤波器的输出端与所述第九低噪声放大器的输入端连接，所述第九低噪声放大器的输出端与所述倍频器的输入端连接，所述倍频器的输出端与所述第十一中频滤波器的输入端连接，所述第十一中频滤波器的输出端与所述第十低噪声放大器的输入端连接，所述第十低噪声放大器的输出端与所述第五功分器的输入端连接。
13.进一步的，所述采样时钟电路包括依次连接的第四锁相环、第十三中频滤波器和第十一低噪声放大器。
14.进一步的，所述参考时钟电路包括依次连接的第五锁相环、第十四中频滤波器和第十二低噪声放大器。
15.进一步的，所述第一腔体上设有射频绝缘子，所述收发单元通过所述射频绝缘子与所述雷达天线连接。
16.本实用新型的技术方案还提供一种雷达系统，包括如前所述的射频前端。
17.采用上述技术方案后，具有如下有益效果：通过将收发单元和收发频综单元相对设置在均温板的两侧，并在收发单元的第一腔体内设馈电网络，收发频综单元的第二腔体内设和差器、第一信号切换开关、接收组件、发射组件、频综组件和电源控制组件，提高散热功能，并且使收发单元与馈电网络、收发单元与收发频综单元一体化集成，缩小空间尺寸，减小体积，从而实现射频前端小型化，降低成本。
附图说明
18.参见附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：
19.图1为本实用新型一实施例提供的一种射频前端的结构示意图；
20.图2为图1所示的射频前端的原理结构示意图；
21.图3为图1所示的接收组件的电路结构示意图；
22.图4为图1所示的发射组件的电路结构示意图；
23.图5为图1所示的频综组件的电路结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。
25.容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及
附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。
26.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
27.如图1和图2所示，本实用新型一实施例提供的射频前端，包括均温板10、与雷达天线20连接的收发单元30、以及收发频综单元40，所述收发单元30和所述收发频综单元40相对设置在所述均温板10的两侧，
28.所述收发单元30包括第一腔体31，所述第一腔体内设有馈电网络32；
29.所述收发频综单元40包括第二腔体41，所述第二腔体41内设有和差器42、第一信号切换开关43、接收组件44、发射组件45、频综组件46和电源控制组件47，所述和差器42的一端与所述馈电网络32连接，所述和差器42的另一端分别与所述第一信号切换开关43和所述接收组件44的一端连接，所述第一信号切换开关43的另一端分别与所述接收组件44和所述发射组件45连接，所述频综组件46分别与所述接收组件44和所述发射组件45连接。
30.本实施例提供的射频前端主要包括均温板10、收发单元30和收发频综单元40。
31.均温板10用于散热，均温板10的形状为长条形，收发单元30和收发频综单元40相对设置在均温板10的长度方向的两侧，收发单元30包括第一腔体31，收发频综单元40包括第二腔体41，通过第一腔体31和第二腔体41使射频前端的功能电路分腔设计，提高隔离度。
32.收发单元30与雷达天线20连接，收发单元30用于对雷达天线20的收发信号的放大、幅相控制及信号的功分与合成，第一腔体31内设有馈电网络32，从而将馈电网络集成在收发单元30内，实现收发单元与馈电网络一体化集成，减小体积。
33.第二腔体41内设有和差器42、第一信号切换开关43、接收组件44、发射组件45、频综组件46和电源控制组件47，从而使和差器42、第一信号切换开关43、接收组件44、发射组件45、频综组件46和电源控制组件47一体集成在第二腔体41内，减小体积。
34.和差器42用于对收发信号的和差变换，生成和差信号。
35.第一信号切换开关43用于和差信号的收发开关及收发隔离。第一信号切换开关43可以为单刀双掷开关，也可以为环形器，还可以为现有技术中的其他信号切换开关，本发明优选为环形器。
36.接收组件44用于接收和差信号的二次变频，并将和差信号发送至后端模数转换(analog to digital converter，adc)采样。接收组件44的一端与和差器42的另一端连接，接收组件44的另一端与第一信号切换开关43的另一端连接，通过和差器42和第一信号切换开关43形成至少两条接收链路。需要说明的是，接收链路的数量也可以为一条，当接收链路数量为一条时，接收组件44的一端与第一信号切换开关43的另一端连接。
37.发射组件45用于将基带信号发射至射频，并通过雷达天线20辐射出去，并对链路功率进行故障检测。发射组件45的一端与第一信号切换开关43的另一端连接，形成一条发射链路。
38.频综组件46用于产生收发变频本振信号、参考时钟信号和采样时钟信号。
39.电源控制组件47用于提供电源、收发信道的切换控制、波控及对外通信，电源控制
组件47是指将电源和控制器集成在一起的组件，电源控制组件47的具体结构可以采用现有技术的电源控制组件，不属于本技术的改进点，在此不予赘述。
40.优选地，为了进一步提高散热效果，均温板10上设有散热通道。
41.本实施例提供的射频前端，通过将收发单元和收发频综单元相对设置在均温板的两侧，并在收发单元的第一腔体内设馈电网络，收发频综单元的第二腔体内设和差器、第一信号切换开关、接收组件、发射组件、频综组件和电源控制组件，提高散热功能，并且使收发单元与馈电网络、收发单元与收发频综单元一体化集成，缩小空间尺寸，减小体积，从而实现射频前端小型化，降低成本。
42.在其中一个实施例中，如图3所示，所述接收组件44包括依次连接的选频滤波器441、第一低噪声放大器lna1、第一混频器442、第一中频滤波器443、第二多级放大器lna3、第一衰减器444、第二混频器445、第二中频滤波器446和第三多级放大器lna4。
43.接收组件44将雷达天线20接收的信号经过选频滤波器441滤除镜像频率，通过第一低噪声放大器lna1进行低噪声放大，然后经过第一混频器442变频到一中频；其次，通过第一中频滤波器443、第二多级放大器lna3和第一衰减器444对一中频信号进行放大、带外干扰信号的滤波、二级放大及衰减；最后，通过第二混频器445对一中频信号进行混频，再通过第二中频滤波器446和第三多级放大器lna4对中频信号进行带外滤波、放大输出干净的中频信号到后端adc采样，提高射频前端的杂散抑制及通道隔离度。
44.优选地，如图3所示，接收组件44还包括第一多级放大器lna2和第二衰减器447，第一多级放大器lna2的输入端与第一混频器442的输出端连接，第一多级放大器lna2的输出端与第一中频滤波器443的输入端连接，第二衰减器447的输入端与第二中频滤波器446的输出端连接，第二衰减器447的输出端与第三多级放大器lna4的输入端连接，通过第一多级放大器lna2和第二衰减器447分别对一中频信号进行放大和增益衰减，进一步输出干净的中频信号。
45.在其中一个实施例中，如图4所示，所述发射组件45包括依次连接的第三中频滤波器451、第二低噪声放大器lna5、第三衰减器452、第三混频器453、第四中频滤波器454、第三低噪声放大器lna6、第五中频滤波器455、第四混频器456、第六中频滤波器457、第一开关spst1、第四低噪声放大器lna7、温补衰减器459、功率放大器pa和耦合器4510。
46.首先，将后端输入的基带信号通过第三中频滤波器451进行带外干扰信号滤波；接着，通过第二低噪声放大器lna5和第三衰减器452进行低噪声放大、过数控衰减对输入进行功率控制，再经过第三混频器453将基带信号搬移到一中频；其次，对一中频信号通过第四中频滤波器454、第三低噪声放大器lna6和第五中频滤波器455进行滤波、放大、二级滤波处理；然后，一中频信号经过第四混频器456混频搬移至射频，再通过第六中频滤波器457和第一开关spst1对射频信号进行滤波、开关处理；最后，通过第四低噪声放大器lna7、温补衰减器459和功率放大器pa对射频信号进行放大、温补衰减、二级放大处理后输出给耦合器4510，耦合器4510将一部分射频信号通过直通端直接输出发射天线发射出去，耦合端4510将另一部分射频信号输至检波器进行发射检测，提高射频前端的杂散抑制及通道隔离度。
47.优选地，如图4所示，发射组件45还包括第四衰减器458，第四衰减器458的输入端与第六中频滤波器457的输出端连接，第四衰减器458的输出端与第一开关spst1的输入端连接，通过第四衰减器458对射频信号进行衰减，进一步输出干净的射频信号。
48.在其中一个实施例中，如图5所示，所述频综组件46包括第一功分器461、用于产生一本振信号的一本振电路462、用于产生二本振信号的二本振电路463、用于产生采样时钟信号的采样时钟电路464和用于产生参考时钟信号的参考时钟电路465，所述第一功分器461分别与所述一本振电路462、所述二本振电路463、所述采样时钟电路464和所述参考时钟电路465连接。
49.第一功分器461为一分四路功分器，第一功分器461将输入的频率源信号分成四路，分别至一本振电路462、二本振电路463、采样时钟电路464和参考时钟电路465，通过一本振电路462、二本振电路463、采样时钟电路464和参考时钟电路465输出3路一本振信号、3路二本振信号、1路ad采样时钟和1路参考时钟，频综组件46通过第一功分器461共用同一个时钟参考，保证整个系统相位可参。
50.其中，3路一本振信号为点频源信号，3路二本振信号为跳频源信号，采样时钟和参考时钟均为点频信号。
51.在其中一个实施例中，如图5所示，所述一本振电路462包括第一锁相环pll1、第七中频滤波器4621、第五衰减器4622、第五低噪声放大器lna8和第二功分器4623。
52.一本振电路462通过第一锁相环pll1产生点频信号，然后通过第七中频滤波器4621、第五衰减器4622、第五低噪声放大器lna8和第二功分器4623进行放大、滤波、功分输出三路频率信号，分别作收发通道的本振信号，提高射频前端的杂散抑制及通道隔离度。
53.优选地，如图5所示，一本振电路462还包括第六低噪声放大器lna9、第八中频滤波器4624、第三功分器4625、第六衰减器4626、第七低噪声放大器lna10和第九中频滤波器4627，第二功分器4623的输出端分别与第六低噪声放大器lna9和第六衰减器4626的输出端连接，第六低噪声放大器lna9的输出端与第八中频滤波器4624的输入端连接，第八中频滤波器4624的输出端与第三功分器4625的输入端连接，第六衰减器4626的输出端与第七低噪声放大器lna10的输入端连接，第七低噪声放大器lna10的输出端与第九中频滤波器4627的输入端连接，从而输出3路不同输出功率的一本振信号。
54.在其中一个实施例中，如图5所示，所述二本振电路463包括第八低噪声放大器lna11、第四功分器4631、第二锁相环pll2、第二开关spst2、第三锁相环pll3、第三开关spst3、第二信号切换开关spdt、第十中频滤波器4632、第九低噪声放大器lna12、倍频器x2、第十一中频滤波器4633、第十低噪声放大器lna13和第五功分器4635。
55.二本振电路463将参考时钟电路465产生的参考信号通过第四功分器4631功分两路分别输出给第二锁相环pll2和第三锁相环pll3，每路锁相环后接一高隔离度单刀单掷开关spst2、spst3，根据开关切换指令选通需要的通道，关断另一通道，以提高邻频隔离度，再通过第二信号切换开关spdt对两路信号进行切换；然后，对第二信号切换开关spdt输出信号通过第十中频滤波器4632、第九低噪声放大器lna12、倍频器x2、第十一中频滤波器4633和第十低噪声放大器lna13进行滤波、放大、二倍频、滤波、放大处理，输出二本振频率信号；最后，通过第五功分器4635对一路二本振信号进行功分输出3路二本振信号，从而形成双锁相环预置模式，实现跳频本振信号的低成本快速调频，提高射频前端的杂散抑制及通道隔离度。
56.优选地，如图5所示，二本振电路463还包括第十二中频滤波器4634和第六功分器4636，第十二中频滤波器4634与第十一中频滤波器4633形成两级组合滤波，通过第六功分
器4636输出3路不同输出功率的二本振信号。
57.在其中一个实施例中，如图5所示，所述采样时钟电路464包括依次连接的第四锁相环pll4、第十三中频滤波器4641和第十一低噪声放大器lna13，提高射频前端的杂散抑制及通道隔离度。
58.采样时钟电路464通过第四锁相环pll4输出频率信号，然后通过第十三中频滤波器4641和第十一低噪声放大器lna13进行滤波、放大输出采样时钟信号，提高射频前端的杂散抑制及通道隔离度。
59.在其中一个实施例中，如图5所示，所述参考时钟电路465包括依次连接的第五锁相环pll5、第十四中频滤波器4651和第十二低噪声放大器lna14。
60.参考时钟电路465通过第五锁相环pll5输出频率信号，然后通过第十四中频滤波器4651和第十二低噪声放大器lna14进行滤波、放大输出采样时钟信号。
61.在其中一个实施例中，为了降低连接电缆引入的噪声损失，进一步减小体积，降低成本，所述第一腔体31上设有射频绝缘子，所述收发单元30通过所述射频绝缘子与所述雷达天线20连接。
62.本实用新型的技术方案还提供一种雷达系统，包括如前所述的射频前端。
63.以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种射频前端，其特征在于，包括均温板、与雷达天线连接的收发单元、以及收发频综单元，所述收发单元和所述收发频综单元相对设置在所述均温板的两侧，所述收发单元包括第一腔体，所述第一腔体内设有馈电网络；所述收发频综单元包括第二腔体，所述第二腔体内设有和差器、第一信号切换开关、接收组件、发射组件、频综组件和电源控制组件，所述和差器的一端与所述馈电网络连接，所述和差器的另一端分别与所述第一信号切换开关和所述接收组件的一端连接，所述第一信号切换开关的另一端分别与所述接收组件和所述发射组件连接，所述频综组件分别与所述接收组件和所述发射组件连接。2.如权利要求1所述的射频前端，其特征在于，所述接收组件包括依次连接的选频滤波器、第一低噪声放大器、第一混频器、第一中频滤波器、第二多级放大器、第一衰减器、第二混频器、第二中频滤波器和第三多级放大器。3.如权利要求1所述的射频前端，其特征在于，所述发射组件包括依次连接的第三中频滤波器、第二低噪声放大器、第三衰减器、第三混频器、第四中频滤波器、第三低噪声放大器、第五中频滤波器、第四混频器、第六中频滤波器、第一开关、第四低噪声放大器、温补衰减器、功率放大器和耦合器。4.如权利要求1所述的射频前端，其特征在于，所述频综组件包括第一功分器、用于产生一本振信号的一本振电路、用于产生二本振信号的二本振电路、用于产生采样时钟信号的采样时钟电路和用于产生参考时钟信号的参考时钟电路，所述第一功分器分别与所述一本振电路、所述二本振电路、所述采样时钟电路和所述参考时钟电路连接。5.如权利要求4所述的射频前端，其特征在于，所述一本振电路包括依次连接的第一锁相环、第七中频滤波器、第五衰减器、第五低噪声放大器和第二功分器。6.如权利要求4所述的射频前端，其特征在于，所述二本振电路包括第八低噪声放大器、第四功分器、第二锁相环、第二开关、第三锁相环、第三开关、第二信号切换开关、第十中频滤波器、第九低噪声放大器、倍频器、第十一中频滤波器、第十低噪声放大器和第五功分器，所述第八低噪声放大器的输入端与所述第一功分器的输出端连接，所述第八低噪声放大器的输出端与所述第四功分器的输入端连接，所述第四功分器的输出端分别与所述第二锁相环和所述第三锁相环的输入端连接，所述第二锁相环的输出端与所述第二开关的输入端连接，所述第二开关的输出端与所述第二信号切换开关的输入端连接，所述第三锁相环的输出端与所述第三开关的输入端连接，所述第三开关的输出与所述第二信号切换开关的输入端连接，所述第二信号切换开关的输出端与所述第十中频滤波器的输入端连接，所述第十中频滤波器的输出端与所述第九低噪声放大器的输入端连接，所述第九低噪声放大器的输出端与所述倍频器的输入端连接，所述倍频器的输出端与所述第十一中频滤波器的输入端连接，所述第十一中频滤波器的输出端与所述第十低噪声放大器的输入端连接，所述第十低噪声放大器的输出端与所述第五功分器的输入端连接。7.如权利要求4所述的射频前端，其特征在于，所述采样时钟电路包括依次连接的第四锁相环、第十三中频滤波器和第十一低噪声放大器。8.如权利要求4所述的射频前端，其特征在于，所述参考时钟电路包括依次连接的第五锁相环、第十四中频滤波器和第十二低噪声放大器。
9.如权利要求1所述的射频前端，其特征在于，所述第一腔体上设有射频绝缘子，所述收发单元通过所述射频绝缘子与所述雷达天线连接。10.一种雷达系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的射频前端。

技术总结
本实用新型提供一种射频前端及雷达系统，包括均温板、与雷达天线连接的收发单元、以及收发频综单元，所述收发单元和所述收发频综单元相对设置在所述均温板的两侧，所述收发单元包括第一腔体，所述第一腔体内设有馈电网络；所述收发频综单元包括第二腔体，所述第二腔体内设有和差器、第一信号切换开关、接收组件、发射组件、频综组件和电源控制组件，所述和差器的一端与所述馈电网络连接，所述和差器的另一端分别与所述第一信号切换开关和所述接收组件的一端连接，所述第一信号切换开关的另一端分别与所述接收组件和所述发射组件连接，所述频综组件分别与所述接收组件和所述发射组件连接。本实用新型，提高散热功能，射频前端小型化，降低成本。降低成本。降低成本。


技术研发人员：康波 文佳新 王云祥 洪凯伦 许明
受保护的技术使用者：广州中雷电科科技有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/26