一种S波段测波雷达射频模拟前端电路制造技术

本发明专利技术提供了一种S波段测波雷达射频模拟前端电路。包括射频预选放大模块、第一混频及中频放大模块、第二混频及中频放大模块、第一本振模块和第二本振模块；射频预选放大模块的输入端输入射频信号，输出端与第一混频及中频放大模块第一输入端连接；第一本振模块输入端输入第1本振信号，输出端与第一混频及中频放大模块第二输入端连接，第一混频及中频放大模块输出端与第二混频及中频放大模块第一输入端连接；第二本振模块输入端输入第2本振信号，输出端与第二混频及中频放大模块第二输入端连接，第二混频及中频放大模块输出端输出中频信号。本方案实现将S波段测波雷达频率合成器所产生的三个输出信号输出为稳定的中频信号并供给接收机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波多普勒雷达
，尤其涉及一种S波段测波雷达射频模拟前端电路。
技术介绍
海浪的观测和研究有着广泛的实际需求。从安全角度看，它和防灾减灾、海上运输、海洋石油、海洋渔业、海洋工程和军事活动等一切海上活动密切相关;从科学角度上看，它与海气交换、碳循环等重大科学研究项目关系紧密。获取海洋动力学参数的传统方法主要是使用浮标、座底式压力传感器、潜标、海流计、海洋调查船、海上平台等工具实地测量。这些方法由于作业困难、成本高、单点测量等问题，难以满足实际需要。微波多普勒测波雷达是一种基于多普勒原理，通过连续测量各方向水质点的轨道速度和回波强度，利用线性海浪理论获取海浪谱及海浪参数的新型雷达。该类雷达的测量精度高、天线体积小、环境干扰少，易于实现海浪的全天候实时测量。同时，微波多普勒测波雷达具有较高的分辨率，能准确反映海面的细节信息，对海洋环境观测、海洋调查及海洋科学研究有着重要价值，具有广泛的应用前景。微波S波段多普勒测波雷达系统采用基于LXI总线技术、模块化、全固态器件硬件平台设计方案。系统由小型宽带收发天线、大功率天线开关、功率放大器、射频模拟前端、高速数字接收机、同步及频率合成、以太网交换机、系统远程监控和海态反演计算机等组成。对于雷达硬件部分而言，接收机是雷达系统的重要组成部分，它正面临着高工作频率、高集成度和低功耗等挑战，而射频模拟前端电路又是接收机中的核心和关键模块。射频模拟前端一般采用超外差结构、直接下变频(零中频)结构、镜像频率抑制结构和低中频结构等几种设计方案，其特点是接收机一般进行一次或一次以上的变频，将射频信号变为基带信号或频率较低的信号，经采样频率较低的低通过采样，送入DSP进行数字处理。在超外差结构中，为了提高接收机的选择性，一般要使用多个高Q值的带通滤波器，系统的幅相畸变较大，影响后续处理的质量，使用的模拟器件较多，电路结构复杂，不便集成，系统稳定性较差，而且零中频方案虽然结构简单、易于集成、适应性好，但是也存在许多不易解决的问题，如直流偏移、偶次谐波失真、I/Q通道不平衡、闪烁噪声等问题。镜像频率抑制结构和低中频结构也存在滤波器难以实现、抗干扰能力差等缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种S波段测波雷达射频模拟前端电路。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案: 一种S波段测波雷达射频模拟前端电路，包括射频预选放大模块、第一混频及中频放大模块、第二混频及中频放大模块、第一本振模块和第二本振模块； 所述射频预选放大模块的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的射频信号RF，所述射频预选放大模块的输出端与第一混频及中频放大模块的第一输入端连接;所述第一本振模块的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的第I本振信号LOl，所述第一本振模块的输出端与第一混频及中频放大模块的第二输入端连接，所述第一混频及中频放大模块的输出端与第二混频及中频放大模块的第一输入端连接;所述第二本振模块的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的第2本振信号L02，所述第二本振模块的输出端与第二混频及中频放大模块的第二输入端连接，所述第二混频及中频放大模块的输出端用于输出中频信号IF，供后续模数转换及DSP处理； 其中，所述射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块受发射脉冲TP的控制，当发射脉冲TP为高电平时，所述射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块的开关均导通;当发射脉冲TP为低电平时，所述射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块的开关均截止。其中，所述射频预选放大模块，从输入端到输出端包括依次连接的一个射频开关、一个防雷器、一个限幅器、第一个宽带带通滤波器、一个射频放大器和第二个宽带带通滤波器;其中，所述射频开关受发射脉冲TP的控制，且所述射频开关的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的射频信号RF，所述第二个宽带带通滤波器的输出端作为所述射频预选放大模块的输出端； 所述第一本振模块，从输入端到输出端包括依次连接的一个射频开关、一个Π型电阻匹配网络、一个放大器和一个带通滤波器;其中，所述射频开关受发射脉冲TP的控制，且所述射频开关的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的第I本振信号LOl，所述带通滤波器的输出端作为所述第一本振模块的输出端； 所述第二本振模块，从输入端到输出端包括依次连接的一个射频开关、一个Π型电阻匹配网络、一个放大器和一个带通滤波器;其中，所述射频开关受发射脉冲TP的控制，且所述射频开关的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的第2本振信号L02，所述带通滤波器的输出端作为所述第二本振模块的输出端； 所述第一混频及中频放大模块，从输入端到输出端包括依次连接的一个混频器、一个宽带带通滤波器和一个放大器;其中，所述混频器的一输入端用于输入所述射频预选放大模块的输出端所输出的信号，所述混频器的另一输入端用于输入所述第一本振模块的输出端所输出的信号，所述放大器的输出端作为所述第一混频及中频放大模块的输出端； 所述第二混频及中频放大模块，从输入端到输出端包括依次连接的一个混频器、第一个声表滤波器、第一个放大器、一个数控衰减器、第二个放大器和第二个声表滤波器;其中，所述混频器的一输入端用于输入所述第一混频及中频放大模块的输出端所输出的信号，所述混频器的另一输入端用于输入所述第二本振模块的输出端所输出的信号，所述第二个声表滤波器的输出端作为所述第二混频及中频放大模块的输出端，用于输出中频信号IF。其中，所述S波段测波雷达射频模拟前端电路的三个输入信号分别为S波段测波雷达频率合成器所产生的2个本振信号和I个射频信号； 其中，所述第I本振信号LOl为正弦波信号，频率为2.17-2.37GHz，功率为+7dBm;所述第2本振信号L02为线性调频连续波信号FMCW，频率为538.5MHz，功率为+7dBm;所述射频信号RF为线性调频中断连续波信号FMICW，频率为2.75-2.95GHz。其中，所述S波段测波雷达射频模拟前端电路的三个输入信号经过所述S波段测波雷达射频模拟前端电路，输出的所述中频信号IF为一个频率为41.5MHz的中频信号，供后续模数转换及DSP处理。其中，在所述射频预选放大模块中，所述防雷器采用MC-6BP，其防雷方式为直流接地，承受功率200W，插入损耗< 0.2dB，驻波比<1.5，放电开始电压为230V； 所述限幅器采用Min1-Circuits公司的RLM-43-5W+，其插损小于< 0.4dB，限幅电平10(113111~37(113111，恢复时间 < 40ns ； 所述射频开关采用SKY13286-359LF，其插入损耗< ldB，隔离度2 58dB，通断开关时间小于50ns，控制电平为TTL电平，高电平导通； 所述射频放大器采用1腿10451^，增益2 24(^，噪声系数<1.6，驻波比<1.5; 所述第一个宽带带通滤波器和第二个宽带带通滤波器均采用Min1-Circuits公司的BFCN-2850+，通带范围 2750_2950MHz，损耗 < 4dB，阻带衰减 2 20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种S波段测波雷达射频模拟前端电路，其特征在于：包括射频预选放大模块、第一混频及中频放大模块、第二混频及中频放大模块、第一本振模块和第二本振模块；所述射频预选放大模块的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的射频信号RF，所述射频预选放大模块的输出端与第一混频及中频放大模块的第一输入端连接；所述第一本振模块的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的第1本振信号LO1，所述第一本振模块的输出端与第一混频及中频放大模块的第二输入端连接，所述第一混频及中频放大模块的输出端与第二混频及中频放大模块的第一输入端连接；所述第二本振模块的输入端用于输入S波段测波雷达频率合成器所产生的第2本振信号LO2，所述第二本振模块的输出端与第二混频及中频放大模块的第二输入端连接，所述第二混频及中频放大模块的输出端用于输出中频信号IF，供后续模数转换及DSP处理；其中，所述射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块受发射脉冲TP的控制，当发射脉冲TP为高电平时，所述射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块的开关均导通；当发射脉冲TP为低电平时，所述射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块的开关均截止。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽宗，陈曦，赵晨，张龙刚，贺超，罗宇，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42