一种低成本多波束射频前端的实现方式制造技术

本发明专利技术公开了一种低成本多波束射频前端的实现方式，包括放大幅相加权模块，所述放大幅相加权模块的输出端与单元波束电性连接，所述单元波束与子阵单元实现双向连接，1/K代表一分为K功分网络，K/1代表K合一合成网络，子阵级收发多波束网路由K个基础单元以及N个子阵波束合成K/1或功率分配网络1/K构成，本发明专利技术涉及雷达、通讯技术领域。该低成本多波束射频前端的实现方式，利用现在获得越来越广泛应用的硅及鍺硅技术，将放大及幅相加权模块中的N个通道(每个通道均包含移相器、衰减器、射频开关、低噪声放大器、驱动放大器等器件)集成在一块芯片上，这样既可以极大地减少占用的空间同时又能降低成本且改善通道间的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本多波束射频前端的实现方式
本专利技术涉及雷达、通讯
，具体为一种低成本多波束射频前端的实现方式。
技术介绍
相控阵具有扫描速度快、波束指向灵活、可靠性高等特点，在雷达中获得广泛应用，由于相控阵特别是有源相控阵成本高、技术含量高，使得它的推广应用受到了一定的限制，不过随着半导体技术的进步，降低相控阵的成本和技术难度成为可能，近几年相控阵在通信系统中的应用也变得越来越多。在雷达和通信系统的许多应用场景需要同时多波束，以实现对多个目标的监测和多点通信。多波束分为模拟多波束和数字多波束，模拟多波束是由相控阵中的射频前端实现的，其将由相控阵天线单元(或子阵)接收到的信号经多波束网络合成形成多路信号输出，或者将多路激励信号经多波束网络馈送给相控阵的天线单元(子阵)。通常的设计是采用多套网络构造射频前端来实现多波束，一般的模拟多波束网络的设计，会将放大及幅相加权模块和波束形成网络分开，并且采用射频电缆实现两者的连接，这样同样可以避免信号的交叉排布，缺点是体积大、重量重、成本高。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种低成本多波束射频前端的实现方式，解决了通常的设计是采用多套网络构造射频前端来实现多波束，其所占空间尺寸大、集成度低、成本也高的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种低成本多波束射频前端的实现方式，包括放大幅相加权模块，所述放大幅相加权模块的输出端与单元波束电连接，所述单元波束与子阵单元可以实现双向连接，1/K代表一分为K功分网络，K/1代表K合一合成网络，1/n代表一分为n功分网络，n/1代表n合一合成网络，子阵级收发多波束网路由K个基础单元以及N个子阵波束合成K/1或功率分配网络1/K构成。优选的，当接收时，多波束网络将K组No:1、No:2、…、No:k共K×K个放大器输出的信号经过信号的分配、放大以及幅相加权后，再合成，形成所需的N个接收波束信号，在基础单元#1中放大及幅相加权模块#1，首先用一分为n功分网络将对应基础单元#1的No:1放大器输出的信号分成等幅同相的n路信号，然后根据波束加权需求在n路中进行不同的幅相加权后，输出n路经过放大及幅相加权的信号～，分别作为单元波束1合成网络、单元波束2合成网络、…、单元波束N合成网络的第一路信号用于随后N个单元波束的形成，同理放大及幅相加权模块#2将对应基础单元#1的No:2放大器输出的信号经过分配、放大及幅相加权后输出n路信号，分别作为单元波束1合成网络、单元波束2合成网络、…、单元波束N合成网络的第二路信号用于随后N个单元波束的形成，依次类推，直至放大及幅相加权模块#K将对应基础单元#1的No:K放大器输出的信号，经过分配、放大及幅相加权后，成为单元波束1合成网络第K路信号、单元波束2合成网络的第K路信号、…、单元波束N合成网络的第K路信号。优选的，所述在接收基础单元#1中，单元波束1合成网络将从放大及幅相加权模块#1输出的第1路信号直至放大及幅相加权模块#K输出的第1路信号共K个信号合成，形成波束1输出-1信号，同理依次从1到N直至单元波束N合成网络，将从放大及幅相加权模块#1输出的第n路信号一直到放大及幅相加权模块#K输出的第n路信号共K个信号合成，形成波束N输出-1信号，这样就实现了将对应基础单元#1的第一组No:1放大器直至No:K放大器输出的信号，按照N波束幅相加权的要求分配、放大及幅相加权、合成后，形成波束1输出-1、波束2输出-1、…、波束N输出-1共N路信号，这些信号构成了子阵级接收N波束所需的第一组N路信号。优选的，所述基础单元#2也将对应的第2组从No:1放大器直至No:k放大器放大后的信号，按照N波束幅相加权的要求分配、放大及幅相加权、合成后，输出波束1输出-2、波束2输出-2、…、波束N输出-2共N路信号，这些信号构成了子阵级接收N波束所需的第二组N路信号，依次类推，基础单元#K也将对应的第K组从No:1直至No:k放大器的输出信号按要求经分配、放大及幅相加权、合成后，输出波束1输出-K、波束2输出-K、…、波束N输出-K共N个信号，这些信号构成了子阵级接收N波束所需的第K组N路信号。优选的，所述子阵波束1合成网络，将从基础单元#1输出的波束1输出-1信号、基础单元#2输出的波束1输出-2信号、…、基础单元#K输出的波束1输出-N信号共K路信号合成，形成波束1输出信号，依次类推，得到波束2输出信号、…、波束N输出信号，这样就将接收的K组No:1、No:2、…、No:K个放大器放大后的信号经过分配、放大及幅相加权、再次合成后形成所需的接收N波束信号。优选的，所述当发射时，子阵波束1分配网络将波束1的激励信号按幅相加权要求分成第一组K路信号，即波束1激励-1、波束1激励-2、…、波束1激励-K信号，去分别激励基础单元#1的单元波束1分配网络、基础单元#2的单元波束1分配网络、…、基础单元#K的单元波束1分配网络，同理子阵波束2分配网络将波束2的激励信号按幅相加权要求也分成第二组K路信号，即波束2激励-1、波束2激励-2、…、波束2激励-K信号，去分别激励基础单元#1的单元波束2分配网络、基础单元#2的单元波束2分配网络、…、基础单元#K的单元波束2分配网络，依次类推，子阵波束N分配网络将波束N的激励信号按要求分成第N组K路信号，即波束N激励-1、波束N激励-2、…、波束N激励-K信号，去分别激励基础单元#1的单元波束N分配网络、基础单元#2的单元波束N分配网络、…、基础单元#K的单元波束N分配网络。优选的，所述当发射时在基础单元#1中，单元波束1分配网络将第一组激励信号中的波束1激励-1信号分成K路信号，去分别激励放大及幅相加权模块#1的第一个通道、放大及幅相加权模块#2的第一个通道、一直到放大及幅相加权模块#K的第一个通道，依次类推，单元波束N分配网络将第N组中的波束N激励-1信号分成K路信号，去分别激励放大及幅相加权模块#1的第n个通道、放大及幅相加权模块#2的第n个通道、一直到放大及幅相加权模块#K的第n个通道，放大及幅相加权模块#1将来自单元波束1分配网络输出的第一路信号，一直到来自单元波束N分配网络的第一路信号，分别经n路幅相加权及放大后，经n合一合成网络合成一路信号去激励基础单元#1的No:1放大器，依次类推，放大及幅相加权模块#K将来自单元波束1分配网络输出的第K路信号，一直到来自单元波束N分配网络的第K路信号，分别经n路幅相加权及放大后，合成一路信号去激励基础单元#1的No:K放大器。(三)有益效果本专利技术提供了一种低成本多波束射频前端的实现方式。与现有技术相比，具备以下有益效果：(1)、该低成本多波束射频前端的实现方式，利用现在获得越来越广泛应用的硅及鍺硅技术，将放大及幅相加权模块中的N个通道(每个通道均包含移相器、衰减器、射频开关、低噪声放大器、驱动放大器等器件)集成在一块芯片上，这样既可以极大地减少占用的空间同时又能降低成本且改善通道间的一致性。按照分层合成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本多波束射频前端的实现方式，包括放大幅相加权模块，其特征在于：所述放大幅相加权模块的输出端与单元波束电性连接，所述单元波束与子阵单元实现双向连接，1/K代表一分为K功分网络，K/1代表K合一合成网络，1/n代表一分为n功分网络，n/1代表n合一合成网络，子阵级收发多波束网路由K个基础单元(2)以及N个子阵波束合成K/1或功率分配网络1/K(21～23)构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种低成本多波束射频前端的实现方式，包括放大幅相加权模块，其特征在于：所述放大幅相加权模块的输出端与单元波束电性连接，所述单元波束与子阵单元实现双向连接，1/K代表一分为K功分网络，K/1代表K合一合成网络，1/n代表一分为n功分网络，n/1代表n合一合成网络，子阵级收发多波束网路由K个基础单元(2)以及N个子阵波束合成K/1或功率分配网络1/K(21～23)构成。


2.根据权利要求1所述的一种低成本多波束射频前端的实现方式，其特征在于：当接收时，多波束网络将K组No:1、No:2、…、No:k共K×K个放大器输出的信号(1)经过信号的分配、放大以及幅相加权后，再合成，形成所需的N个接收波束信号(24～26)，当接收时，在基础单元#1中放大及幅相加权模块#1，首先用一分为n功分网络(4)将对应基础单元#1的No:1放大器输出的信号分成等幅同相的n路信号，然后根据波束加权需求在n路中进行不同的幅相加权后，输出n路经过放大及幅相加权的信号(5)～(6)，分别作为单元波束1(k/1)合成网络、单元波束2(K/1)合成网络、…、单元波束N(K/1)合成网络的第一路信号用于随后N个单元波束的形成，同理放大及幅相加权模块#2将对应基础单元#1的No:2放大器输出的信号经过分配、放大及幅相加权后输出n路信号，分别作为单元波束1(k/1)合成网络、单元波束2(K/1)合成网络、…、单元波束N(K/1)合成网络的第二路信号用于随后N个单元波束的形成，依次类推，直至放大及幅相加权模块#K将对应基础单元#1的No:K放大器输出的信号，经过分配、放大及幅相加权后，成为单元波束1(k/1)合成网络第K路信号、单元波束2(K/1)合成网络的第K路信号、…、单元波束N(K/1)合成网络的第K路信号。


3.根据权利要求1所述的一种低成本多波束射频前端的实现方式，其特征在于：在接收基础单元#1中，单元波束1(K/1)合成网络(9)将从放大及幅相加权模块#1输出的第1路信号(5)直至放大及幅相加权模块#K输出的第1路信号(7)共K个信号合成，形成波束1输出-1信号(12)，同理依次从1到N直至单元波束N(K/1)合成网络(11)，将从放大及幅相加权模块#1输出的第n路信号(6)一直到放大及幅相加权模块#K输出的第n路信号(8)共K个信号合成，形成波束N输出-1信号(14)，这样就实现了将对应基础单元#1的第一组No:1放大器直至No:K放大器输出的信号，按照N波束幅相加权的要求分配、放大及幅相加权、合成后，形成波束1输出-1(12)、波束2输出-1(13)、…、波束N输出-1(14)共N路信号，这些信号构成了子阵级接收N波束所需的第一组N路信号。


4.根据权利要求1所述的一种低成本多波束射频前端的实现方式，其特征在于：基础单元#2也将对应的第2组从No:1放大器直至No:k放大器放大后的信号，按照N波束幅相加权的要求分配、放大及幅相加权、合成后，输出波束1输出-2(15)、波束2输出-2(16)、…、波束N输出-2(17)共N路信号，这些信号构成了子阵级接收N波束所需的第二组N路信号，依次类推，基础单元#K也将对应的第K组从No:1直至No:k放大器的输出信号按要求经分配、放大及幅相加权、合成后，输出波束...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正亚，
申请(专利权)人：南京华成微波技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32