一种S波段测浪雷达的模拟接收机模块制造技术

本实用新型专利技术提供了一种S波段测浪雷达的模拟接收机模块，能够实现将S波段测浪雷达频率合成器所产生的信号输出为稳定的中频信号。本实用新型专利技术包括模拟接收机电路、配套的铝合金屏蔽腔体两部分。模拟接收机电路包括射频预选放大模块、第一次下变频及中频放大模块、第二次下变频及中频放大模块、第一本振模块和第二本振模块。其中射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块受信号TP控制，使得输出信号在中频信号和白噪声直之间改变。铝合金屏蔽腔体分为U字型的主体结构，两侧的SMA安装板、上盖板和SMA连接头。屏蔽腔U字型的主体结构内部具有隔断，隔断根据射频模拟接收机电路各个模块的相对位置进行定制，以实现各个电路部分的隔离。

【技术实现步骤摘要】
一种S波段测浪雷达的模拟接收机模块
本技术属于微波多普勒雷达
，涉及一种S波段测浪雷达的模拟接收机模块。
技术介绍
我国海岸线绵长，海洋面积广泛，因此对海浪的观测和研究在科学、国防、经济等方面有着广泛的实际需求。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、海流计等工具，在海洋调查船、海上平台等地进行实地流动或者定点测量。这些方法受天气影响大，存在着作业困难、成本高、测量面积小等问题，难以满足实际需要。微波多普勒多普勒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进而推导出海浪参数的新型雷达。该类雷达的测量精度高、天线体积小、测量面积大，可以实现海浪的全天候实时测量。同时，微波多普勒多普勒雷达具有较高的分辨率和采样率，能准确而实时的反映海面细节信息，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波段测浪雷达系统由多个组件组成，在硬件系统当中，接收机是其重要的组成部分。雷达接收机面临着高工作频率、高集成度和低功耗等挑战，而射频模拟前端电路负责接收所有的海面回波信息，直接决定了接收机的灵敏度和动态范围，是接收机中的核心和关键模块。射频模拟接收机的结构一般有超外差结构、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。这几种机构均需要对接收的回波信号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，再通过带通采样，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。另外由于S波段的频率较高，用来混频的本振信号的功率又较大，很容易干扰其他各个部分电路的工作，甚至与其他频率混频后在输出端产生严重的杂散信号。因此如何抑制射频模拟接收机电路中各个信号的相互串扰也是一个非常重要的问题。
技术实现思路
本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波段测浪雷达的模拟接收机模块。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案。一种S波段测浪雷达的模拟前端模块，包括模拟接收机电路、配套的铝合金屏蔽腔体两部分。模拟接收机电路包括射频预选放大模块、第一次下变频及中频放大模块、第二次下变频及中频放大模块、第一本振模块和第二本振模块。其中所述的射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块受外部控制信号TP的控制。TP为一占空比接近50％的方波。当TP为高电平时，射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块中的射频开关均导通，模块输出为中频信号；当TP为低电平时，射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块中的开关均截止，模块输出为白噪声。铝制屏蔽腔体包括内部隔板及底板，侧面SMA连接头安装板，腔体盖，以及SMA连接头。所述的模拟接收机电路中的射频预选放大模块与第一次下变频混频及中频放大模块相连接；第一次下变频及中频放大模块分别与第一本振模块、第二次下变频及中频放大模块、射频预选放大模块相连接；第二次下变频及中频放大模块分别与第二本振模块、第一次下变频及中频放大模块相连接。上述所有模块四周带有安装孔，通过螺丝与屏蔽腔内螺丝孔紧密固定。而且，射频预选放大模块包括一个射频限幅放大器、一个射频开关、一个射频预选滤波器和一个射频放大器；射频限幅放大器、射频开关、射频预选滤波器、射频放大器依次连接。第一次下变频混频及中频放大模块包括一个混频器、两个阻抗匹配的衰减网络、一个放大器和一个宽带带通滤波器；第一阻抗匹配的衰减网络、混频器、带通滤波器、放大器、第一阻抗匹配的衰减网络依次连接。第二次下变频及中频放大模块包括一个混频器、二个放大器、二个窄带带通滤波器、三个π型阻抗匹配的滤波网络和一个数控衰减器；混频器、第一窄带带通滤波器、第一π型阻抗匹配的滤波网络、第一放大器、第二π型阻抗匹配的滤波网络、数控衰减器、第三π型阻抗匹配的滤波网络、第二放大器、第二窄带带通滤波器依次连接。第一本振模块包括一个射频开关、一个阻抗匹配的衰减网络、一个放大器和一个带通滤波器；射频开关、阻抗匹配的衰减网络、放大器、带通滤波器依次连接。第二本振模块包括一个射频开关、一个阻抗匹配的衰减网络、一个放大器和一个带通滤波器；射频开关、阻抗匹配的衰减网络、放大器、带通滤波器依次连接。所述的铝合金屏蔽腔体主要由五部分构成，分别是U字型的主体结构，两侧的SMA安装板，上盖板以及SMA连接头，五部分之间通过螺丝连接为一个密封的为长方体。屏蔽腔U字型的主体结构内部具有隔断，隔断根据射频模拟接收机电路各个模块的相对位置进行定制，以实现各个电路部分的隔离。腔体的左右两侧根据射频模拟接收机电路的输入输出信号位置开孔，安装射频SMA连接头。所述的S波段测浪雷达的模拟接收机电路的输入为S波段测浪雷达频率合成器所产生的2个本振信号和1个射频信号。其中第一本振信号LO1为单频正弦波信号，频率为2.17-2.37GHz，功率为+7dBm，输入到第一本振模块；第二本振信号LO2为线性调频连续波信号FMCW，频率为538.6MHz，功率为+7dBm，输入到第二本振模块；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，输入到射频预选放大模块。三个输入信号经过本电路，输出为一个频率为41.4MHz的中频信号，供后续数字接收机进行处理。本技术整个PCB的信号走线均采用共面接地波导的形式，并且特性阻抗与各元器件输入输出阻抗相匹配，为50欧姆。并且在两个混频器处对电路板所有层覆铜进行挖除，并且所有信号线与电源线均避开混频器以实现本振与中频信号的高隔离度。本技术在超外差接收机的基础上采用了两次下变频的结构，并配合射频预选滤波器，使得接收机的镜频抑制比可以达到130dBc，有效的避免了空间中其他频率的信号对雷达回波信号的干扰。同时，利用TP脉冲信号同时控制射频预选放大模块、第一本振模块和第二本振模块的通断，实现了收发信号的高度隔离，扩大了模拟前端的动态范围，提高了接收机的灵敏度。并且通过合适的结构设计和器件选型，使得接收机的噪声系数较小，从而最终使得灵敏度达到-130dBm。同时得益于较高的灵敏度，接收机的线性动态范围最终达到了90dB。与现有技术相比，本技术具有以下优点和有益效果：1、本技术的3dB带宽为2600MHz到3100MHz，因此适用于2.6GHz到3.1GHz内的射频信号接收，特别适用于S波段多普勒雷达系统。接收机采用5V和12双单电源供电，总增益为30-60dB可数控，接收机抗烧毁最大射频输入功率+30dBm。该机具有集成度高、性能好，成本低等特点。2、本技术在射频预选放大模块、第一混频及中频放大模块采用了宽带滤波器，减小了信号的延迟，射频回波信号的相位失真小。并且通过更换射频预选滤波器即可实现一定范围内的带宽频率的改变，模块通用性好。3、本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种S波段测浪雷达的模拟接收机模块，其特征在于：包括模拟接收机电路和铝合金屏蔽腔；其中模拟接收机电路包括射频预选放大模块、第一次下变频及中频放大模块、第二次下变频及中频放大模块、第一本振模块和第二本振模块；铝合金屏蔽腔包括U字型的主体结构、两侧的SMA安装板、上盖板及SMA连接头，五部分之间通过螺丝连接为一个密封的为长方体，屏蔽腔U字型的主体结构内部具有隔断，隔断根据射频模拟接收机电路各个模块的相对位置进行定制，以实现各个电路部分的隔离；腔体的左右两侧根据射频模拟接收机电路的输入输出信号位置开孔，安装射频SMA连接头；射频预选放大模块与第一混频及中频放大模块相连接；第一混频及中频放大模块分别与第一本振模块、第二混频及中频放大模块、射频预选放大模块相连接；第二混频及中频放大模块分别与第二本振模块、第一混频及中频放大模块相连接；上述所有模块四周带有安装孔，通过螺丝与屏蔽腔内螺丝孔紧密固定。

【技术特征摘要】
1.一种S波段测浪雷达的模拟接收机模块，其特征在于：包括模拟接收机电路和铝合金屏蔽腔；其中模拟接收机电路包括射频预选放大模块、第一次下变频及中频放大模块、第二次下变频及中频放大模块、第一本振模块和第二本振模块；铝合金屏蔽腔包括U字型的主体结构、两侧的SMA安装板、上盖板及SMA连接头，五部分之间通过螺丝连接为一个密封的为长方体，屏蔽腔U字型的主体结构内部具有隔断，隔断根据射频模拟接收机电路各个模块的相对位置进行定制，以实现各个电路部分的隔离；腔体的左右两侧根据射频模拟接收机电路的输入输出信号位置开孔，安装射频SMA连接头；射频预选放大模块与第一混频及中频放大模块相连接；第一混频及中频放大模块分别与第一本振模块、第二混频及中频放大模块、射频预选放大模块相连接；第二混频及中频放大模块分别与第二本振模块、第一混频及中频放大模块相连接；上述所有模块四周带有安装孔，通过螺丝与屏蔽腔内螺丝孔紧密固定。2.根据权利要求1所述的一种S波段测浪雷达的模拟接收机模块，其特征在于：所述射频预选放大模块包括一个射频限幅放大器、一个射频开关、一个射频预选滤波器和一个射频放大器；射频限幅放大器、射频开关、射频预选滤波器、射频放大器依次连接。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽宗，王子寒，王涛，陈曦，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42