一种基于检波器的77GHz功率监测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于检波器的77GHz功率监测电路，包括W波段标准波导、波导微带鳍线过渡结构、50Ω微带线、平行耦合器、MMIC衰减器芯片、50Ω薄膜电阻、检波器电路和运放电路；由于平行耦合器的P1和P2端口可以分别用作输入和输出或者输出和输入，提供正常工作时的信号传输通道；另外一小部分信号会同时传输至平行耦合器的P3端口，送给检波器电路实现功率监测。本发明专利技术的电路既可以级联在接收机输入端构成接收机实时保护电路，也可以级联在发射机输出端构成发射机功率实时监测电路，且不影响收发前端正常工作，不会导致接收机和发射机的性能恶化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于检波器的77GHz功率监测电路
本专利技术具体涉及一种基于检波器的77GHz功率监测电路，属于W波段宽带检波器

技术介绍
77GHz频段位于W波段(75～110GHz)低端频率，其波长短、干扰少、电路尺寸小的优点，使得这一频段成为了异物探测和汽车防撞雷达等应用领域的热门频谱资源。在雷达应用系统当中，接收机和发射机是雷达收发前端的两大重要组成部分。判断收发前端工程实用性的重要依据之一，是能否在大信号、强干扰环境下，实现接收机实时自保护，以及能否在工作状态下，实现发射输出功率实时监测，确定发射机工作状态。要实现接收机自保护，在微波频段可以利用PIN二极管限幅器，将其级联在接收机输入端，使得输入功率值被限制在安全范围以内。但是在毫米波段，限幅器带宽有限、插损大，不适用于Ka波段以上频率。要监测发射机工作状态，传统实现方法是在工作时间间隔内进行非实时检测。这种方法需要增加一路外差式检测接收通道，这一检测接收通道与接收机组成相似，同时需要在发射输出端增加一级单刀双掷开关。检测时将发射输出信号切换至检测接收通道输入端，根据通道输出信号判断发射机是否正常工作。这种发射机检测方式，缺点在于不能在正常工作状态下同时完成检测，降低了工作效率。接收机实时保护和发射机状态实时监测，关键在于实时监测输入和输出信号功率。功率监测除了采用外差式检测方式实现之外，还可以采用直接检波方式，即检波器电路。相较于外差式检测，检波器电路不需要额外的本振源，结构紧凑、实现简单、成本低。毫米波信号传输至到检波管时，会引起电压变化，输出相应幅值的检测电压，通过电压值可以判断信号功率大小，从而判断发射机工作状态是否正常。问题在于功率监测的实时性难以保证，即如何在收发前端正常工作的同时，通过检波器电路实时获取检测电压。目前尚未有相关研究的公开报道，有效地将检波器电路和收发前端监测保护结合起来。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于检波器的77GHz功率监测电路，结构简单紧凑、成本低、易于集成。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于检波器的77GHz功率监测电路，包括W波段标准波导、波导微带鳍线过渡结构、50Ω微带线、平行耦合器、MMIC衰减器芯片、50Ω薄膜电阻、检波器电路、运放电路共八个部分；所述W波段标准波导的一端用于连接外部输入信号，W波段标准波导的另一端口连接波导微带鳍线过渡结构的一端；平行耦合器的直通端口P1通过50Ω微带线连接波导微带鳍线过渡结构的另一端；直通端口P2作为输入或输出端口；耦合端口P3通过50Ω微带线连接检波器电路的输入端口；隔离端口P4通过50Ω微带线连接MMIC衰减器芯片和50Ω薄膜电阻；检波器电路的输出端口输出检波电压至运放电路；运放电路对检波电压进行放大滤波后输出检测电压。进一步的，所述波导微带鳍线过渡结构的两侧对称开设有一排金属化过孔。进一步的，所述平行耦合器的长度为3λRF/4，λRF为输入信号波长。进一步的，所述平行耦合器是微带线结构。进一步的，所述检波器电路包括λRF/4短路线D1，阶梯阻抗匹配网络D2、检波二极管D3、低通滤波器D4和检波电压端口D5，所述λRF/4短路线D1作为输入端口，检波电压端口D5作为输出端口；所述λRF/4短路线D1，阶梯阻抗匹配网络D2、低通滤波器D4、检波电压端口D5依次按顺序直接级联，检波二极管D3焊装在阶梯阻抗匹配网络D2和低通滤波器D4之间。进一步的，所述低通滤波器D4包含两端的低阻抗线、中间的高阻抗线和两对扇形线；通过两端的低阻抗线分别连接二极管D3和检波电压端口D5，通过中间的高阻抗线级联两对扇形线。进一步的，所述运放电路包括电阻R1、R2和R3，电容C1以及运算放大器；检波器电路中检波电压端口D5连接电阻R1后串联在运算放大器同相输入端，电容C1并联在运算放大器的同相输入端，电阻R2并联在运算放大器的反相输入端，电阻R3跨接在运算放大器的输出端和反相输入端之间，运算放大器的输出端作为运放电路的检测电压输出端口。进一步的，所述77GHz功率监测电路级联接收机输入端构成接收机实时保护电路；或者级联发射机输出端构成发射机功率实时监测电路。相应的，基于上述的77GHz功率监测电路，本专利技术还提供了一种接收机实时保护电路，W波段标准波导端口连接外部输入信号，直通端口P2连接接收机输入端口，检测电压Vdet输出端口连接控制模块。假设接收机安全输入功率P0对应电压值Vdet＝V0，在t0时刻控制模块实时获取的电压值Vdet＝V(t0)；则控制模块通过对比V(t0)是否小于V0，可以判断输入功率是否低于安全功率P0；一旦超过P0，则控制模块发出断电要求，切断接收机供电，同时向上位机发送报警信号，起到断电保护作用。相应的，基于上述的77GHz功率监测电路，本专利技术还提供了一种发射机功率实时监测电路，直通端口P2连接发射机输出端，W波段标准波导端口作为总输出端口，检测电压Vdet输出端口连接控制模块。控制模块当中预存了电压-功率映射表，假设t1时刻控制模块实时获取的电压值为Vdet＝V(t1)，通过查表可以确定V(t1)对应的发射功率值P(t1)，即可获得实时发射输出功率大小发送给上位机，起到实时监测发射功率的作用。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：1)波导微带鳍线过渡两侧为金属化过孔，并且用导电胶贴装在波导开槽中，有助于抑制高次模，结构稳定，不易压裂，可靠性较好。2)平行耦合器长度为3λRF/4，替代了传统平行耦合器采用的长度λRF/4，能够有效增大耦合端信号功率，提高耦合度，增大耦合缝隙，减小加工难度。3)平行耦合器隔离端连接10dBMMIC衰减器芯片和50Ω薄膜电阻，替代传统的波导负载，有效简化了电路结构，大幅缩小了电路尺寸，有利于电路小型化和进一步集成。4)将低损耗的平行耦合器和检波器电路联合设计，能够在收发前端正常工作的同时进行功率监测，避免恶化收发前端性能的同时保证了工作效率。附图说明图1为本专利技术的电路组成示意图；图2为波导微带鳍线过渡结构的S参数仿真曲线；图3为平行耦合器的S参数仿真曲线；图4为检波器电路组成示意图；图5(a)为输入功率为-25dBm时，检测电压Vdet随频率变化实测曲线；图5(b)为检测电压Vdet随输入功率变化实测曲线；图6为接收机实时保护电路应用方法原理框图；图7为发射功率实时监测电路应用方法原理框图。附图标记：1、W波段标准波导，2、波导微带鳍线过渡结构，3、50Ω微带线，4、平行耦合器，5、MMIC衰减器芯片，6、50Ω薄膜电阻，7、检波器电路，8、运放电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。在本专利技术专利的描述中，需要说明的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于检波器的77GHz功率监测电路，其特征是，包括W波段标准波导、波导微带鳍线过渡结构、50Ω微带线、平行耦合器、MMIC衰减器芯片、50Ω薄膜电阻、检波器电路和运放电路；/n所述W波段标准波导的一端用于连接外部输入信号，W波段标准波导的另一端口连接波导微带鳍线过渡结构的一端；/n所述平行耦合器的直通端口P1通过50Ω微带线连接波导微带鳍线过渡结构的另一端；直通端口P2作为输入或输出端口；耦合端口P3通过50Ω微带线连接检波器电路的输入端口；隔离端口P4通过50Ω微带线连接MMIC衰减器芯片和50Ω薄膜电阻；所述检波器电路的输出端口连接运放电路；/n所述检波器电路获得外部输入信号的检波电压后输入运放电路；运放电路对检波电压进行放大滤波后输出检测电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于检波器的77GHz功率监测电路，其特征是，包括W波段标准波导、波导微带鳍线过渡结构、50Ω微带线、平行耦合器、MMIC衰减器芯片、50Ω薄膜电阻、检波器电路和运放电路；
所述W波段标准波导的一端用于连接外部输入信号，W波段标准波导的另一端口连接波导微带鳍线过渡结构的一端；
所述平行耦合器的直通端口P1通过50Ω微带线连接波导微带鳍线过渡结构的另一端；直通端口P2作为输入或输出端口；耦合端口P3通过50Ω微带线连接检波器电路的输入端口；隔离端口P4通过50Ω微带线连接MMIC衰减器芯片和50Ω薄膜电阻；所述检波器电路的输出端口连接运放电路；
所述检波器电路获得外部输入信号的检波电压后输入运放电路；运放电路对检波电压进行放大滤波后输出检测电压。


2.根据权利要求1所述一种基于检波器的77GHz功率监测电路，其特征是，所述波导微带鳍线过渡结构的两侧对称开设有一排金属化过孔。


3.根据权利要求1所述一种基于检波器的77GHz功率监测电路，其特征是，所述平行耦合器的长度为3λRF/4，λRF为输入信号波长。


4.根据权利要求1所述一种基于检波器的77GHz功率监测电路，其特征是，所述平行耦合器是微带线结构。


5.根据权利要求1所述一种基于检波器的77GHz功率监测电路，其特征是，所述检波器电路包括λRF/4短路线D1，阶梯阻抗匹配网络D2、检波二极管D3、低通滤波器D4和检波电压端口D5，
所述λRF/4短路线D1作为输入端口，检波电压端口D5作为输出端口；
所述λRF/4短路线D1、阶梯阻抗匹配网络D2、低通滤波器D4、检波电压端口D5依次按顺序直接级联，检波二极管D3焊装在阶梯阻抗匹配网络D2和低通滤波器D...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋姝，刘扬，杨会军，冯琤，宋宇飞，刘婷婷，许恒飞，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32