专利名称：一种电阻分功率型单天线雷达前端的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车雷达的信号采集部分，具体地说是一种电阻分功率型单天线雷达前端，该雷达前端适合于各种汽车雷达的应用。本发明符合微波雷达领域的系统设计技术。
背景技术：
雷达是通过发射机发射电磁波，电磁波遇到物体反射后被接收机接收并处理，提取出物体的距离和速度信息。雷达在军事上和民用上都有很大的价值，汽车防撞雷达和车流辆检测雷达是雷达在汽车方面的主要应用。
最近几年汽车毫米波雷达技术迅速发展，要求毫米波收发组件具有体积小、成本低、稳定性好等特点。传统的毫米波收发组件采用波导结构，但波导结构组件稳定性较差、体积较大，在应用上受到很大限制。另外，成本是收发组件所面临的一个必须考虑的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性好、适合于各种汽车雷达的电阻分功率型单天线雷达前端，以克服现有技术存在的稳定性差，适用性小等缺陷。
本发明所要解决的另一个问题是改善现有雷达前端收发组件存在的稳定性差、体积较大、不能适应大批量生产的缺陷，提供一种收发组件体积小、成品率高、稳定性好、成本低适用于大批量生产的电阻分功率型单天线雷达前端。
本发明解决技术问题的技术方案如下一种电阻分功率型单天线雷达前端，包括发射天线、接收天线和电路部分，所述电路部分为收发组件，其与中频信号处理系统相连，其特征在于，收发组件包括压控振荡器、环行器、电阻、驱动放大器和混频器；其中压控振荡器、环形器和发射天线作为发射支路；接收天线、环形器和混频器作为接收支路；电阻和驱动放大器作为本振支路；由压控振荡器输出的发射信号，一小部分信号经电阻分配，再经驱动放大器放大，作为本振信号输入混频器，大部分信号作为发射信号通过环行器馈给发射天线；接收天线接收的回波信号经环行器输入混频器，与本振信号进行混频，产生中频信号，中频信号再经过放大和滤波，传输给中频信号处理系统。
作为本发明的进一步改进，所述环行器为微带结构的铁氧体环行器。所述压控振荡器采用波导结构，驱动放大器采用GaAs MMIC芯片。所述混频器采用混合集成的单平衡二极管环形混频器，其采用二极管倒扣制作在介电常数为2.2的RO5880的复合材料上。
由以上公开的技术方案可知，本发明电阻分功率型单天线雷达前端的有益效果为本发明所提出的雷达前端，采用电阻分功率型结构，制作很灵活，通过替换不同阻值的分功率电阻，可以调整发射功率的大小。发射接收通路通过环行器共用一个收发天线，降低了雷达体积；采用多芯片集成技术，使雷达成品率和一致性很好，同时也缩小了雷达的体积，克服了现存的波导结构雷达体积大、稳定性差等缺陷，适合于大批量生产。此外采用芯片集成技术，可以大大降低雷达的生产成本。
此外，本发明利用MMIC芯片和微组装技术可以大大减小接收机的体积，降低整部雷达体积、重量，提高整机的性能、质量和可靠性，从而更能满足现代汽车雷达的需求。
图1为雷达前端系统框图；图2为雷达天线结构示意图；
图3为天线驻波比仿真和测量结果的对照图；图4为发射端输出功率、调谐频率和接收端变频损耗随调谐电压的变化图；其中图3中，-simulated表示仿真结果，measured表示测试结果
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明。
如图1雷达前端系统框图所示，本发明电阻分功率型单天线雷达前端，包括发射天线、接收天线和电路部分，所述电路部分为收发组件，其与中频信号处理系统相连，其特征在于，收发组件包括压控振荡器、环行器、电阻、驱动放大器和混频器；其中压控振荡器、环形器和发射天线作为发射支路；接收天线、环形器和混频器作为接收支路；电阻和驱动放大器作为本振支路；由压控振荡器输出的发射信号，一小部分信号经电阻分配，再经驱动放大器放大，作为本振信号输入混频器，大部分信号作为发射信号通过环行器馈给发射天线；接收天线接收的回波信号经环行器输入混频器，与本振信号进行混频，产生中频信号，中频信号再经过放大和滤波，传输给中频信号处理系统。
其中VCO采用波导结构，有较高的输出功率和较好的相位噪声性能；驱动放大器采用0.25um pHEMT工艺加工的GaAs MMIC芯片，有较小的面积；所述混频器采用混合集成的单平衡二极管环形混频器，降低了本振功率和成本，混频器制作在介电常数为2.2的RO5880复合材料上，采用二极管倒扣工艺实现互连；采用帖片电阻分功率技术，通过替换不同阻值的帖片电阻，灵活调配发射功率和本振功率的大小，使系统获得最佳性能；各芯片输入输出端和直流偏置端用金丝连接在基板的微带线图形上。整个前端的电路部分，制作在0.254mm厚介电常数为2.2的RO5880复合材料衬底上，微带线集成在波导腔体内，减小了传输损耗。
如图2雷达发射接收天线结构图，雷达前端的发射和接收天线共用一个100阵(10*10)的微带贴片天线，天线面积为90mm*90mm，所述天线光刻在衬底厚为0.254mm介电常数为2.2的RO5880复合材料上，采用微带结构的铁氧体环行器进行发射端到接收端的隔离，减少了雷达发射接收面积，降低了雷达的体积。所述雷达前端的电路和天线用导电胶分别粘贴在一块面积为90mm*90mm、厚度为3mm的铝板两侧，中间用微带—同轴—微带50Ω转换器连接。所述雷达前端装在面积为90mm*90mm，深度为20mm的金属盒子内。
由图3发射接收天线仿真和测试VSWR(电压驻波比)图可以看出，仿真结果和测试结果的频率特性很一致，幅值特性稍有变差，这是由于加工工艺误差引起的。天线在24GHz有很好的电压驻波比，能成功应用在汽车雷达前端。
由图4发射端输出功率、调谐频率和接收端变频损耗随调谐电压的变化图可以看出，发射端有11.5dBm平坦的输出功率，接收通道的变频损耗在15dB左右，调谐频率从25.4GHz到25.65GHz线性变化，有250MHz的带宽。
权利要求
1.一种电阻分功率型单天线雷达前端，包括发射天线、接收天线和电路部分，所述电路部分为收发组件，其与中频信号处理系统相连，其特征在于，收发组件包括压控振荡器、环行器、电阻、驱动放大器和混频器；其中压控振荡器、环形器和发射天线作为发射支路；接收天线、环形器和混频器作为接收支路；电阻和驱动放大器作为本振支路；由压控振荡器输出的发射信号，一小部分信号经电阻分配，再经驱动放大器放大，作为本振信号输入混频器，大部分信号作为发射信号通过环行器馈给发射天线；接收天线接收的回波信号经环行器输入混频器，与本振信号进行混频，产生中频信号，中频信号再经过放大和滤波，传输给中频信号处理系统。
2.根据权利要求1所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，所述环行器为微带结构的铁氧体环行器。
3.根据权利要求1所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，所述压控振荡器采用波导结构，驱动放大器采用GaAs MMIC芯片。
4.根据权利要求1所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，所述混频器采用混合集成的单平衡二极管环形混频器。
5.根据权利要求1所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，所述混频器采用二极管倒扣工艺制作在介电常数为2.2的RO5880的复合材料上。
6.根据权利要求1所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，所述电阻采用帖片式薄膜电阻。
7.根据权利要求1所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，所述发送天线和接收天线为一个共用的微带贴片天线，制作在天线衬底上。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，所述电路部分复合在电路衬底上，所述电路和天线用导电胶分别粘贴在一块铝板两侧，中间用微带—同轴—微带转换器连接。
9.根据权利要求8所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，所述微带贴片天线为100阵微带天线，其制作在介电常数为2.2的RO5880复合材料上，天线面积为90mm*90mm。
10.根据权利要求9所述的电阻分功率型单天线雷达前端，其特征在于，电路部分制作在0.254mm厚的RO5880复合材料衬底上，微带线集成在波导腔体内，腔体深度为2mm，腔体外加盖板，电路和天线用导电胶分别粘贴在一块面积为90mm*90mm、厚度为3mm的铝板两侧，中间用微带—同轴—微带50Ω转换器连接，所述雷达前端设置在金属盒子内。
全文摘要
本发明公开了一种电阻分功率型单天线雷达前端，包括发射天线、接收天线和电路部分，所述电路部分为收发组件，其与中频信号处理系统相连，包括压控振荡器、环行器、电阻、驱动放大器和混频器；由压控振荡器输出的发射信号，一小部分信号经电阻分配，再经驱动放大器放大，作为本振信号输入混频器，大部分信号作为发射信号通过环行器馈给发射天线；接收天线接收的回波信号经环行器输入混频器，与本振信号进行混频，产生中频信号，中频信号再经过放大和滤波，传输给中频信号处理系统。本发明采用电阻分功率技术，通过替换不同阻值的电阻，灵活调配发射功率和本振功率的大小，使系统获得最佳性能；具有稳定性好的优点，广泛适合于各种汽车雷达。
文档编号G01S13/93GK1996043SQ20061002311
公开日2007年7月11日 申请日期2006年1月5日 优先权日2006年1月5日
发明者王闯, 孙晓玮, 钱蓉, 孙芸, 沈秀英, 喻筱静, 顾建忠, 李凌云, 余稳 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所