雷达三波束A、B双套馈线系统切换组件的制作方法

本实用新型属于航空空中交通管制和雷达监视领域，特别涉及一种雷达三波束A、B双套馈线系统切换组件。

背景技术：

二次世界大战结束后，民用航空经历了恢复和大发展的时期，正如地面交通有交通规则一样，空中交通也有飞行规则，为了规范民航的发展，高效的空中交通管制显的尤其重要。目前二次雷达已广泛用于民航空管系统，相比一次雷达，二次雷达在空中交通管制、敌我识别、信标跟踪等多方面都有一定的优势。

常规二次雷达天线为垂直大口径天线，大垂直口径天线技术是二次雷达系统的革命性技术，其最大的特点就是减少了由于反射造成的虚假目标和多径造成的威力盲区。同时为了适应单脉冲技术体制测角的要求和进行副瓣抑制的需要，天线在水平方向上具有控制(Ω)波束、和(∑)波束和差(Δ) 波束三波束，其中副瓣抑制通道实现在收发时对和通道的副瓣抑制，起到匿影的作用，提高和通道目标监测的抗干扰性，差通道信号的使用提高了目标监测的灵敏度和分辨率。和(∑)波束为高增益笔形波束，它保证了雷达的发射威力。

现有技术中的二次雷达的三路射频信号在雷达发射与接收的过程中存在串扰，馈线通道的损耗高，从而导致了二次雷达体积大，成本高昂。

技术实现要素：

本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种雷达三波束A、B 双套馈线系统切换组件，本切换组件的结构简单，体积小，不但降低了馈线系统的复杂度，而且显著地节省了制造和运营成本。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术措施：

一种雷达三波束A、B双套馈线系统切换组件包括功率开关电路、环形器电路以及滤波器电路，所述功率开关电路的信号输出端分别连接滤波器电路的信号输入端、功率负载的信号输入端以及雷达数字处理系统的信号输入端；所述环形器电路与功率开关电路之间双向通信连接，环形器电路的信号输出端连接滤波器电路的信号输入端。

本实用新型还可以通过以下技术措施进一步实现。

优选的，所述功率开关电路包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关，所述第一功率开关的信号输出端分别连接功率负载的信号输入端以及雷达数字处理系统的信号输入端，第一功率开关与环形器电路之间双向通信连接；第二功率开关的信号输出端分别连接滤波器电路的信号输入端、功率负载的信号输入端以及雷达数字处理系统的信号输入端；第三功率开关的信号输出端分别连接功率负载的信号输入端以及雷达数字处理系统的信号输入端，第三功率开关与环形器电路之间双向通信连接。

优选的，所述环形器电路包括第一环形器、第二环形器、第三环形器、第四环形器，所述第一环形器的信号输出端、第二环形器的信号输出端均连接滤波器电路的信号输入端，第一环形器、第二环形器均与第一功率开关之间双向通信连接；所述第三环形器的信号输出端、第四环形器的信号输出端均连接滤波器电路的信号输入端，第三环形器、第四环形器均与第三功率开关之间双向通信连接。

优选的，所述滤波器电路包括第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器、第五滤波器、第六滤波器，所述第一滤波器的信号输入端连接第一环形器的信号输出端，所述第二滤波器的信号输入端连接第二环形器的信号输出端，所述第三滤波器的信号输入端、第四滤波器的信号输入端均连接第二功率开关的信号输出端，所述第五滤波器的信号输入端连接第三环形器的信号输出端，所述第六滤波器的信号输入端连接第四环形器的信号输出端。

进一步的，所述功率开关电路、环形器电路以及滤波器电路均分布在同一PCB电路板上。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型包括功率开关电路、环形器电路以及滤波器电路，功率开关电路用于切换A馈线系统与B馈线系统，环形器电路用于隔离发射信号与接收信号，保证了发射信号与接收信号之间互不串扰，滤波器实现了对回波信号的滤波，本实用新型能够实现A、B双套冗余馈线系统的切换，不但节约了馈线的复杂度，降低了损耗，而且结构简单，成本低廉，大大地节省了制造和运营成本。

值得特别指出的是：本实用新型只保护由上述物理部件以及连接各个物理部件之间的线路所构成的装置或者物理平台，而不涉及其中的软件部分。

附图说明

图1为本实用新型的切换组件的结构连接框图；

图2为本实用新型的切换组件的结构示意图；

图3为本实用新型的切换组件的真值表。

图中的附图标记含义如下：

10—功率开关电路 11—第一功率开关 12—第二功率开关

13—第三功率开关 20—环形器电路 21—第一环形器

22—第二环形器 23—第三环形器 24—第四环形器

30—滤波器电路 31—第一滤波器 32—第二滤波器

33—第三滤波器 34—第四滤波器 35—第五滤波器

36—第六滤波器

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、2所示，一种雷达三波束A、B双套馈线系统切换组件包括功率开关电路10、环形器电路20以及滤波器电路30，所述功率开关电路10用于切换A馈线系统与B馈线系统，所述功率开关电路10的信号输入端分别连接三路射频信号即和RF∑信号、差RFΔ信号、控制RFΩ信号以及TTL控制信号，功率开关电路10的信号输出端分别连接滤波器电路30的信号输入端、功率负载的信号输入端以及雷达数字处理系统的信号输入端；所述环形器电路20用于隔离发射信号与接收信号，所述环形器电路20的信号输入端分别连接发射∑A信号、发射∑B信号、发射ΩA信号、发射ΩB信号，环形器电路20与功率开关电路10之间双向通信连接，环形器电路20的信号输出端连接滤波器电路30的信号输入端；所述滤波器电路30的信号输出端分别输出接收∑A信号、接收∑B信号、接收ΔA信号、接收ΔB信号、接收Ω A信号、接收ΩB信号。

所述功率开关电路10、环形器电路20以及滤波器电路30集成在同一 PCB板上。

TTL控制信号的高电平信号为2.2V～5.5V；低电平信号为0～0.8V。

所述功率开关电路10包括第一功率开关11、第二功率开关12、第三功率开关13，所述第一功率开关11的信号输入端分别连接和RF∑信号、TTL 控制信号，第一功率开关11的信号输出端分别连接功率负载的信号输入端以及雷达数字处理系统的信号输入端，第一功率开关11与环形器电路20之间双向通信连接；第二功率开关12的信号输入端分别连接差RFΔ信号、TTL 控制信号，第二功率开关12的信号输出端分别连接滤波器电路30的信号输入端、功率负载的信号输入端以及雷达数字处理系统的信号输入端；第三功率开关13的信号输入端分别连接控制RFΩ信号、TTL控制信号，第三功率开关13的信号输出端分别连接功率负载的信号输入端以及雷达数字处理系统的信号输入端，第三功率开关13与环形器电路20之间双向通信连接。

具体的，第一功率开关11、第二功率开关12、第三功率开关13均为大功率开关，与第一功率开关11相连的功率负载为大功率负载；与第二功率开关12相连的功率负载为小功率负载；与第三功率开关13相连的功率负载为大功率负载。

所述环形器电路20包括第一环形器21、第二环形器22、第三环形器23、第四环形器24，所述第一环形器21的信号输入端、第二环形器22的信号输入端分别连接发射∑A信号、发射∑B信号，第一环形器21的信号输出端、第二环形器22的信号输出端均连接滤波器电路30的信号输入端，第一环形器21、第二环形器22均与第一功率开关11之间双向通信连接；所述第三环形器23的信号输入端、第四环形器24的信号输入端分别连接发射ΩA信号、发射ΩB信号，第三环形器23的信号输出端、第四环形器24的信号输出端均连接滤波器电路30的信号输入端，第三环形器23、第四环形器24均与第三功率开关13之间双向通信连接。

所述滤波器电路30包括第一滤波器31、第二滤波器32、第三滤波器33、第四滤波器34、第五滤波器35、第六滤波器36，所述第一滤波器31的信号输入端连接第一环形器21的信号输出端，第一滤波器31的信号输出端连接接收∑A信号；所述第二滤波器32的信号输入端连接第二环形器22的信号输出端，第二滤波器32的信号输出端连接接收∑B信号；所述第三滤波器 33的信号输入端、第四滤波器34的信号输入端均连接第二功率开关12的信号输出端，第三滤波器33的信号输出端、第四滤波器34的信号输出端分别连接接收ΔA信号、接收ΔB信号；所述第五滤波器35的信号输入端连接第三环形器23的信号输出端，第五滤波器35的信号输出端连接接收ΩA信号；所述第六滤波器36的信号输入端连接第四环形器24的信号输出端，第六滤波器36的信号输出端连接接收ΩB信号。

所述第一功率开关11、第二功率开关12、第三功率开关13、第一环形器21、第二环形器22、第三环形器23、第四环形器24、第一滤波器31、第二滤波器32、第三滤波器33、第四滤波器34、第五滤波器35、第六滤波器 36均为可定制芯片。

具体的，所述第一功率开关11、第二功率开关12、第三功率开关13的切换时间均小于15ms，在所用雷达频段内承载的平均功率为500W，隔离度大于80dB；所述第一环形器21、第二环形器22、第三环形器23、第四环形器24均为三通道环形器，其通道间的隔离度在所用频段内大于20dB，峰值功率大于2.5kW，平均功率大于150W；所述第一滤波器31、第二滤波器32、第三滤波器33、第四滤波器34、第五滤波器35、第六滤波器36均为腔体滤波器，插入损耗均小于0.5dB，带外抑制度均大于50dB，滤波器之间的相位误差不超过5度。

本实用新型在使用时，可以与现有技术中的软件配合来进行使用。下面结合现有技术中的软件对本实用新型的工作原理进行描述，但是必须指出的是：与本实用新型相配合的软件不是本实用新型的创新部分，也不是本实用新型的组成部分。

一种雷达三波束A、B双套馈线系统切换组件的工作方法，利用本切换组件的工作方法，保证了馈线系统的损耗较小，实现了发射通道的损耗不大于0.8dB，接收通道的损耗不大于1.3dB，各通道间相位误差不超过5°的指标。

情况一：

信号发射过程：所述第一功率开关11、第二功率开关12、第三功率开关13选通A馈线系统，雷达发射机输出发射∑A信号分别经过第一环形器 21、第一功率开关11为雷达的无源阵列天线提供和RF∑信号；雷达发射机输出发射ΩA信号分别经过第三环形器23、第三功率开关13为雷达的无源阵列天线提供控制RFΩ信号；

信号接收过程：当雷达的无源阵列天线接收回波射频信号时，和RF∑信号分别经过第一功率开关11、第一环形器21、第一滤波器31后输出接收∑ A信号；差RFΔ信号分别经过第二功率开关12、第三滤波器33后输出接收ΔA信号；控制RFΩ信号分别经过第三功率开关13、第三环形器23、第五滤波器35后输出接收ΩA信号；

当A馈线系统出现故障时，TTL控制信号控制第一功率开关11、第二功率开关12、第三功率开关13切换到B馈线系统；

信号发射过程：雷达发射机输出发射∑B信号分别经过第二环形器22、第一功率开关11为雷达的无源阵列天线提供和RF∑信号；雷达发射机输出发射ΩB信号分别经过第四环形器24、第三功率开关13为雷达的无源阵列天线提供控制RFΩ信号；

信号接收过程：当雷达的无源阵列天线接收回波射频信号时，和RF∑信号分别经过第一功率开关11、第二环形器22、第二滤波器32后输出接收∑ B信号；差RFΔ信号分别经过第二功率开关12、第四滤波器34后输出接收ΔB信号；控制RFΩ信号分别经过第三功率开关13、第四环形器24、第六滤波器36后输出接收ΩB信号；

情况二：

信号发射过程：所述第一功率开关11、第二功率开关12、第三功率开关13选通B馈线系统，雷达发射机输出发射∑B信号分别经过第二环形器 22、第一功率开关11为雷达的无源阵列天线提供和RF∑信号；雷达发射机输出发射ΩB信号分别经过第四环形器24、第三功率开关13为雷达的无源阵列天线提供控制RFΩ信号；

信号接收过程：当雷达的无源阵列天线接收回波射频信号时，和RF∑信号分别经过第一功率开关11、第二环形器22、第二滤波器32后输出接收∑ B信号；差RFΔ信号分别经过第二功率开关12、第四滤波器34后输出接收ΔB信号；控制RFΩ信号分别经过第三功率开关13、第四环形器24、第六滤波器36后输出接收ΩB信号；

当B馈线系统出现故障时，TTL控制信号控制第一功率开关11、第二功率开关12、第三功率开关13切换到A馈线系统；

信号发射过程：所述第一功率开关11、第三功率开关13选通A馈线系统，雷达发射机输出发射∑A信号分别经过第一环形器21、第一功率开关11 为雷达的无源阵列天线提供和RF∑信号；雷达发射机输出发射ΩA信号分别经过第三环形器23、第三功率开关13为雷达的无源阵列天线提供控制RFΩ信号；

信号接收过程：当雷达的无源阵列天线接收回波射频信号时，和RF∑信号分别经过第一功率开关11、第一环形器21、第一滤波器31后输出接收∑ A信号；差RFΔ信号分别经过第二功率开关12、第三滤波器33后输出接收ΔA信号；控制RFΩ信号分别经过第三功率开关13、第三环形器23、第五滤波器35后输出接收ΩA信号。

控制RFΩ信号是指一种二次雷达的发射波束，本系统用于为雷达的无源阵列天线馈电。

如图3所示，每个大功率开关均有四个端口，分别为1端口、2端口、3 端口、4端口，大功率开关为双刀双掷开关，TTL控制信号控制开关，当TTL 控制信号为1到0时，1端口2端口导通、3端口4端口导通，A馈线系统；信号为0到1时，1端口3端口、2端口4端口，B馈线系统。

作为馈线系统首先要保证损耗尽可能的小，从而可以将发射机的能量全部提供给天线辐射出去，于此同时为了不影响天线的方向图，馈线供给的信号相位要求一致。本实用新型在设计上已经充分考虑这两点因素，从上述发射与接收过程可知：

发射通道损耗＝环形器损耗≤0.3dB+大功率开关损耗≤0.2dB；

接收通道损耗＝环形器损耗≤0.3dB+大功率开关损耗≤0.2dB+滤波器损耗≤0.5dB。

考虑到射频电缆和连接器接头的损耗，切换组件的发射通道的损耗不大于0.8dB，而接收通道的损耗不大于1.3dB，各通道间相位误差不超过5°，证明本实用新型的设计很好的满足了该要求。