一种雷达系统s波段接收的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种雷达系统S波段接收机，所述接收机设置在单片芯片内，所述接收机包括依次串联连接的射频低噪声放大器、高线性度混频器、中频双转单电路和中频功率放大器，在所述高线性度混频器上并联有本振信号驱动器。该S波段接收机被集成在单片芯片内，适用于2100MHz到2500MHz频率范围内的射频信号接收，特别适用于S波段无线电雷达系统信号接收。接收机输出功率9dBm时，谐波抑制大于30dBc，中频端口本振信号抑制大于30dBc，射频端口本振信号抑制大于30dBc。接收机抗烧毁最大射频输入功率20dBm。该机具有集成度高、性能好，成本低等特点。
【专利说明】一种雷达系统S波段接收机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及雷达通信【技术领域】，具体涉及一种雷达系统S波段接收机。
【背景技术】
[0002]相控阵雷达由于其快速的扫描速率，多目标搜索、跟踪能力，超强的抗干扰能力和极高的可靠性，成为军用雷达的研宄重点；随着高功率固态器件及单片微波集成电路的不断发展，相控阵雷达的每个单元通道中可以设置固态T/R组件(一个无线收发系统中视频与天线之间的部分，T/R组件一端接天线，一端接中视频处理单元就构成一个无线收发系统)，成为有源相控阵雷达，提高了可靠性、探测威力和抗干扰能力。但是由于有源相控阵雷达天线众多，接收和发射单元数量巨大，导致其体积庞大，成本高昂。
[0003]S波段雷达广泛应用于军事领域的大范围目标搜索、监视和跟踪，其研制和发展对国防建设具有重大意义。S波段有源相控阵雷达已是现代先进战机，军舰和各种先进防御系统的必备配置，因此雷达体积的减小，可靠性的提高意义非凡。现阶段S波段雷达的有源模块基本都是采用分立器件或者单功能(GaAs MMIC)砷镓单片微波集成电路的芯片来实现，导致系统复杂，体积庞大，成本高，可靠性和可维护性相对较差；雷达系统T/R组件和收发机的全芯片化是进一步减小雷达体积，降低成本，提高可靠性的关键。采用(SiGe)硅砷工艺设计的射频芯片具有比(GaAs)砷镓低得多的价格，且能将各种功能模块集成于单一芯片中，具有极高的系统集成能力，能降低雷达系统的复杂度和整体成本，提高可维护性。但是由于雷达应用信号的特殊性，其对S波段接收机的噪声系数和线性度要求极高，在高达3GHz的S波段，现有(SiGe)硅砷单芯片接收机难以满足系统要求，迫切需要设计出低增益，低噪声系数，高线性度的射频接收机芯片。
[0004]中国专利ZL:201120178401.8公开了一种全固态S波段近程空管一次雷达，采用高/低波束、线/圆极化可选技术天线，能产生高增益、低副瓣、波束下沿锐截止的超余割平方方向图；发射机采用全固态、多通道并联合成技术；具有单通道频率分集工作模式；具有射频自适应时间灵敏度控制的大动态数字化接收机；具有200:1的高压缩比非线性调频数字脉冲压缩功能；信号处理器采用了 AMTD处理；具有独立气象通道，可监视机场周围危害飞行安全的气象状况；具有双套冗余的系统结构，在其中一个通道失效时具有系统自动重新配置功能；具有完善的BIT设计，备件可以在线更换；具有遥控和远程监视功能；天线转台的结构件和机电设备具有长寿命和免维护的特点。但该雷达采用分离器件制成，体积庞大，价格昂贵，耗电量大，不便于移动。
实用新型内容
[0005]本实用新型目的在于，克服现有技术中的缺陷，提供一种集成在单片芯片内，集成度高、性能好，成本低的小型雷达系统S波段接收机。
[0006]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:提供一种雷达系统S波段接收机，所述接收机设置在芯片内，所述接收机包括依次串联连接的射频低噪声放大器、高线性度混频器、中频双转单电路和中频功率放大器，在所述高线性度混频器上并联有本振信号驱动器。
[0007]其中优选的技术方案是，所述的接收机的增益为12dB。
[0008]优选的技术方案还有，所述射频低噪声放大器为单片集成硅锗异质结双极晶体管低噪声放大器。
[0009]优选的技术方案还有，所述高线性度混频器为自适应式高线性度混频器，高线性度混频器的增益为13dB。
[0010]优选地，所述本振信号驱动器的本振频率为2300M?3000MHz。
[0011]本实用新型的优点及有益效果是，该雷达系统S波段接收机被集成在单片芯片内，适用于2100MHz到2500MHz频率范围内的射频信号接收，特别适用于S波段无线电雷达系统信号接收。接收机采用5V单电源供电，集成了接收通道的所有模块，整体增益仅为12dB，噪声系数小于10dB，输入三阶交调点(IIP3)大于lldBm，输出IdB压缩点(OPldB)大于12dBm。接收机输出功率9dBm时，谐波抑制大于30dBc，中频端口本振信号抑制大于30dBc，射频端口本振信号抑制大于30dBc。接收机抗烧毁最大射频输入功率20dBm。该机具有集成度高、性能好，成本低等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型雷达系统S波段接收机的电路原理图。
[0013]图中:1_射频低噪声放大器，2-高线性度混频器，3-本振信号驱动器，4-中频双转单电路，5-中频功率放大器。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实用新型雷达系统S波段接收机采用5V单电源供电，集成了依次连接的(LNA)射频低噪声放大器1、(Mixer)高线性度混频器2、(L0_Buffer)本振信号驱动器3、(DTS)中频双转单电路4和(IFPA)中频功率放大器5。接收射频频率范围2100M-2500MHz，本振信号频率范围2300M_3000MHz，输出中频频率200M_500MHz ;接收机整体增益仅为12dB，噪声系数小于10dB，输入三阶交调点(IIP3)大于lldBm，输出IdB压缩点(OPldB)大于12dBm。接收通道采用一次变频的接收机结构，输入S波段雷达信号首先通过射频低噪声放大器I进行低噪声放大，经过单片芯片上的人部双向式的平衡至非平衡转换器(balun)【有两个作用，阻抗变换和非平衡-平衡转换。是为了发射单元的输出阻抗与天线阻抗匹配】转换为差分信号以后再由高线性度混频器2下变频到中频频率，中频差分输出信号通过中频双转单电路4转换为单端信号，最后经过中频功率放大器5进行功率放大后输出。
[0015]本实用新型结构的接收机各模块电路都具有极高的线性度，因此能够处理较大的输入信号。射频低噪声放大器I采用SiGe HBT晶体管设计(射频低噪声放大器为单片集成硅锗异质结双极晶体管低噪声放大器)，输出通过单片芯片上balun转换为差分信号驱动高线性度混频器2，在2100M-2500MHZ频带范围内增益为13dB，噪声系数2dB，采用自适应偏置电路提高线性度，使输出IdB压缩点高于16dBm;由于整个系统的增益要求小(12dB)，因此下变频器的线性度决定了整个接收机的线性度，
[0016]本实用新型采用无源高线性度混频器2配合大摆幅本振信号驱动器实现高线性度的下变频器，本振频率2300M-3000MHZ，输出中频频率可以在200MHz-500MHz之间灵活选择，变频损耗3dB，噪声系数小于16dB，输入三阶交调点(IIP3)大于26dBm;高线性度混频器2输出的差分中频信号通过中频双转单电路4进行双转单变换，变换损耗6dB，单端中频信号由中频功率放大器5进行功率放大后输出，中频双转单电路4和中频功率放大器5的整体增益为2dB，输出功率大于15dBm。
[0017]接收机芯片的所有输入输出端口都采用匹配网络实现50欧姆阻抗匹配，输出功率9dBm时，谐波抑制大于30dBc，中频端口本振信号抑制大于30dBc，射频端口本振信号抑制大于30dBc。接收机抗烧毁最大射频输入功率20dBm。
[0018]雷达系统S波段接收机的S波段雷达射频信号首先通过芯片的3号引脚输入到射频低噪声放大器I中进行低噪声放大，其输出在负载端经过单片芯片上balun转换为差分信号以后再输入到高线性度混频器2中进行下变频到中频频率，高线性度混频器2的本振驱动由本振信号驱动器3提供，本振信号驱动器3模块将外部输入的OdBm左右的本振信号进行整形放大，转换为差分大摆幅信号以后驱动高线性度混频器2。高线性度混频器2输出的中频差分信号首先通过中频双转单电路4转换为单端信号，然后经过中频功率放大器5进行功率放大后从单片芯片的13号引脚输出。
[0019]接收机芯片中所有的模块均有电源管理功能，用户可通过6号PWD引脚输入高电平(5V)关闭整个接收机。
[0020]本实用新型不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种雷达系统S波段接收机，其特征在于，所述接收机设置在单片芯片内，所述接收机包括依次串联连接的射频低噪声放大器、高线性度混频器、中频双转单电路和中频功率放大器，在所述高线性度混频器上并联有本振信号驱动器。
2.如权利要求1所述的雷达系统S波段接收机，其特征在于，所述的接收机的增益为12dB0
3.如权利要求1所述的雷达系统S波段接收机，其特征在于，所述射频低噪声放大器为单片集成硅锗异质结双极晶体管低噪声放大器。
4.如权利要求1所述的雷达系统S波段接收机，其特征在于，所述高线性度混频器为自适应式高线性度混频器，高线性度混频器的增益为13dB。
5.如权利要求1所述的雷达系统S波段接收机，其特征在于，所述本振信号驱动器的本振频率为2300M?3000MHz。
【文档编号】H04B1/16GK204231333SQ201420734792
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】万佳, 赵新强, 李栋, 谢李萍, 韩文涛 申请人:北京爱洁隆技术有限公司, 万佳