一种平板型双频段探测器的前端系统的制作方法

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种平板型双频段探测器的前端系统。

背景技术：

毫米波探测器由于其较强的抗雨雾干扰能力，成为现代空中和地面目标探测避障的主要技术手段之一。在使用过程中也会收到各种有源干扰。常规的干扰机(即带有干扰源的设备)通常产生c、x波段等低频段的干扰。由于高频电磁波在空气中衰减迅速，需要更高发射功率才能对同距离，同尺寸目标进行同强度干扰。

现有技术关于k波段汽车雷达已有研究，由于汽车目标比较大，散射截面积(rcs)大于1m²，所以雷达主要探测前向30-70度范围内的大目标。交通环境干扰通常通过算法来加以抑制。f波段由于频率较高，开发难度大，现阶段尚未商用，由于频率较高，干扰源造价贵，制造难度大，所以尚未见到f波段的商用干扰源，因此选用f波段作为探测器具有一定的抗干扰优势。

对于小目标探测，无论哪个频段，单一频段的雷达容易受到有源干扰源的干扰。有必要开展多频段收发组件的开发，以达到较好的抗干扰效果。例如，单一的毫米波频段的毫米波探测器在使用过程中通常面临多种干扰，导致探测器失效或精度受到影响，因此有必要针对干扰电磁波，进行抗干扰设计，以提高探测器探测识别能力。

目前的抗干扰机(即抗干扰探测器)具有以下缺点：

1)抗干扰机采用单一频点，且频率较低，而目前的干扰技术为了干扰探测器进行正常探测，出于对集成复杂度和成本的考虑，往往采用单一频点干扰源发出的电磁波对探测器进行干扰，往往只需相应频点，采用一定功率发射就可以达到干扰效果。因此，采用单一频点的抗干扰机容易受到外界干扰。

例如，申请号为201310028067.1的专利文件提出一种2.4ghz频段抗干扰方法，并在其中介绍了一种抗干扰机。该抗干扰机利用信号的循环平稳特性，采用自适应频移滤波抑制干扰信号频谱，并提取有用信号，降低误码率。然而，由于该抗干扰机是采用单一频点，且频率较低，因此容易受到外界干扰。

2)常规的毫米波探测器由于开发时出于对电路和天线结构电性能设计考虑，形状不一,形状若是设计为非规则的或高低不平的，则与壳体共形较差，隐蔽性差。若毫米波探测器设计为平面结构，则较易与飞行器表面共形,隐蔽性好，空气阻力小,主要用于侧向探测。而常规的基于片上天线的毫米波探测器，虽然天线面为平面，但多用于前向探测，波束视角一般小于60度，为球型或椭球形波束，导致天线覆盖探测范围小，侧向探测360度周视需要更多天线探测，增加成本和工艺复杂性，且波束可控性差，不能实现宽视角探测。

3)常规探测器多不具备大背景目标选择性盲视功能，在目标和大地背景重叠时，由于大地目标的rcs非常大(大于5m²)，而近距离飞行目标rcs小，容易对近距离目标产生误报，影响实际探测准确性。

申请号为201310611790.2的专利文件公开了一种空频联合抗干扰实现方法并在其中介绍了一种抗干扰机，该抗干扰机采用fft宽带分割方法，将宽带信号分割成多个窄带信号，采用滑移窗法实现短数据内多次fft变换，实现各频点信号间协方差矩阵计算，采用线性约束最小方差准则分别求得各窄带信号的滤波权值，最后采用两路数据交替拼接的方式，获得1路数据，灵活度高，但无论是该抗干扰机的硬件还是软件过程都比较复杂，成本高,不具备大背景目标选择性盲视功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种平板型双频段探测器的前端系统，以实现抗干扰探测，并对远距离目标选择盲视。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种平板型双频段探测器的前端系统，包括壳体、该壳体为平板结构，其包括腔体且其表面凹槽内嵌有k波段天线和f波段天线，所述腔体内部容纳有信号处理板、k波段射频板、f波段射频板、k波段中频板和f波段中频板；所述k波段天线、k波段射频板、k波段中频板和所述信号处理板依次电连接，f波段天线、f波段射频板、f波段中频板和所述信号处理板依次电连接，信号处理板与一排针接头连接。

所述壳体的腔体的数量为3个，包括容纳有所述k波段射频板的k波段射频腔体，容纳有所述f波段射频板的f波段射频腔体以及容纳有所述信号处理板、k波段中频板和f波段中频板的中频信号处理腔体。

所述k波段射频腔体和中频信号处理腔体之间，以及f波段射频腔体和中频信号处理腔体之间分别通过一隔板间隔开，隔板的材质为金属单质或合金，且所述k波段射频腔体和f波段射频腔体内设有射频吸波材料。

所述壳体的腔体的开口均由一金属盖板封闭。

所述k波段天线和k波段射频板之间以及所述f波段天线和f波段射频板之间各通过一组玻璃绝缘子和馈电针相连，所述k波段射频板和k波段中频板之间以及所述f波段射频板和f波段中频板之间通过插设于所述隔板上的排针连接器电连接，且所述k波段中频板和f波段中频板分别与所述信号处理板通过一屏蔽引线相连。

所述信号处理板、k波段射频板、f波段射频板、k波段中频板、f波段中频板和所述排针连接器、屏蔽引线共面设置。

所述k波段天线和f波段天线均为前倾单狭缝天线。

所述信号处理板中设有采用电信号控制的电开关。

所述k波段天线和所述f波段天线的数量均为2个，k波段射频板和f波段射频板均包括与k波段对应的依次相连的信号源、压控振荡器和功分，以及与该功分的两个支路相连的发射支路和接收支路，所述发射支路依次连接第一低噪声放大器和k波段天线的其中一个或f波段天线的其中一个，所述接收支路依次连接混频器、第二低噪声放大器和k波段天线中的另一个或f波段天线中的另一个。

所述k波段中频板和f波段中频板均包括依次相连的三角波发生电路、滤波模块和放大电路，三角波电路的输出频率为30khz且输出带宽为200khz-2.5mhz。

本实用新型的平板型双频段探测器的前端系统采用k波段天线和f波段天线实现两个频段k频段和f频段协同探测，可以实现抗干扰探测；本实用新型采用中频板进行中频滤除，可以探测分辨8-12m距离小目标，对于20m以外的远距离目标选择盲视，即对大于20m的目标信号进行中频滤除。此外，本实用新型的平板型双频段探测器的前端系统的k波段天线和f波段天线均采用单狭缝天线，使得波束视角为90-120度，且采用前倾狭缝天线实现前倾探测，以提高飞行物体在高速飞行时的探测精度，降低漏报率，适合于高速飞行目标探测。本实用新型的平板型双频段探测器的前端系统采用电路板与天线共面的结构，从而形成薄平板结构，具有适合墙体安装优点，具有隐蔽性，采用小型化设计，实现微型化集成。另外，本实用新型的平板型双频段探测器的前端系统的信号处理板中设有采用电信号控制的电开关，可以根据探测到的干扰频率，自适应在k和f频段间切换，实现抗干扰。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的平板型双频段探测器的前端系统的俯视图。

图2是沿图1的a-a线的截面图。

图3是沿图1的b-b线的截面图。

图4是如图1所示的平板型双频段探测器的前端系统的k波段天线的结构示意图。

图5是如图1所示的平板型双频段探测器的前端系统的f波段天线的结构示意图。

附图标记

1、壳体；2a、k波段天线；2b、f波段天线；3、信号处理板；31、排针接头；4a、k波段射频板；4b、f波段射频板；5a、k波段中频板；5b、f波段中频板；61、玻璃绝缘子；62、馈电针；7、射频吸波材料；8、屏蔽引线；

21、天线壳体；211、天线狭缝；22、天线吸波材料；23、天线介质。

具体实施方式

下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。

如图1-图3所示为根据本实用新型的一个实施例的平板型双频段探测器的前端系统，其包括壳体1、该壳体1为用于支撑整个平板型双频段探测器的前端系统的平板结构，其包括腔体11且其表面凹槽内嵌有2个k波段天线2a和2个f波段天线2b，该腔体11内部容纳有一信号处理板3、k波段射频板4a、f波段射频板4b、k波段中频板5a和f波段中频板5b。壳体1的腔体11的数量为3个，包括容纳有所述k波段射频板4a的k波段射频腔体，容纳有所述f波段射频板4b的f波段射频腔体以及容纳有所述信号处理板3和两个中频板5a、5b的中频信号处理腔体，k波段射频腔体和中频信号处理腔体之间，以及f波段射频腔体和中频信号处理腔体之间分别通过一隔板12间隔开，隔板12的材质为金属单质(如铜)或合金(如可伐合金)，其厚度为1mm，用于阻隔射频板4a、4b和中频板5a、5b之间的电磁波传导，避免射频信号干扰中频板和信号处理板3。该壳体1的腔体11的开口均由一金属盖板13封闭，该金属盖板13用于防止外来电磁波干扰直接进入射频板4a、4b和中频板5a、5b。k波段射频腔体和f波段射频腔体内设有射频吸波材料7，射频吸波材料7为短纤维+铁氧体有机高分子材料，以进一步吸收腔体内电磁波，降低电路信号噪声。

所述k波段天线2a、k波段射频板4a、k波段中频板5a和信号处理板3依次电连接，所述f波段天线2b、f波段射频板4b、f波段中频板5b和信号处理板3依次电连接，所述信号处理板3与一排针接头31连接，由此，本实用新型的平板型双频段探测器形成了k波段收发链路和f波段收发链路，实现了k和f频段协同探测，所述k频段为24±2ghz，所述f频段为110±5ghz，当目标出现时，中频有目标信号时域输出，信号处理板3将接收到的中频信号经过fft变换，变为频域信号，根据频谱确定目标距离，进而实现抗干扰探测。

其中，k波段天线2a和k波段射频板4a之间以及f波段天线2b和f波段射频板4b之间各通过一组玻璃绝缘子61和馈电针62相连，以实现天线2a、2b和射频板4a、4b的电连接，从而将电信号由中频板5a、5b传递到天线2a、2b，转变成电磁波能量，沿着狭缝天线发射出去。其中，k波段射频板4a和k波段中频板5a之间以及f波段射频板4b和f波段中频板5b之间通过插设于所述隔板12上的5根排针连接器121电连接，用于连接射频板4a、4b的输出端和中频板5a、5b(放大与滤波)的输入端，其包括被塑料材料包裹的针，针之间绝缘，以实现射频板4a、4b和中频板5a、5b之间的电连接，使得射频板4a、4b输出未经过放大的中频信号。k波段中频板5a和f波段中频板5b分别与信号处理板3通过一直径为1mm的屏蔽引线8相连，以实现电连接。此外，所述信号处理板3、射频板4a、4b、中频板5a、5b和所述5根排针连接器121、屏蔽引线8共面设置，以减小平板厚度，便于墙面安装，具有隐蔽探测能力。此外，本实用新型的双频段探测器的前端系统采用微型化设计，实现小型化集成，体积为(8-12)cm*(3-5)cm*(0.8-1.2)cm。

信号处理板3中设有采用电信号控制的电开关，因此可以自动切换控制切换开关，探测到目标信号输出高电频，控制电开关，关闭当前工作射频电路，启动另一射频电路，以切换到另一个频段。

k波段射频板4a和f波段射频板4b均包括与k波段对应的依次相连的信号源、压控振荡器和功分，以及与该功分相连的发射支路和接收支路。由此，信号源与压控振荡器相连，信号源产生调制电压，控制压控振荡器输出高频信号、压控振荡器与功分相连，信号经过功分分为两路，一路为发射支路，连接第一低噪声放大器，信号经过放大，传递到发射天线(即k波段天线2a的其中一个或f波段天线2b的其中一个)；另一路为接收支路，其依次连接混频器、第二低噪声放大器和一接收天线(即k波段天线2a中的另一个或f波段天线2b中的另一个)。接收天线将接收到的信号经过所述第二低噪声放大器，传递到所述混频器，与功分器发射支路的高频信号混频，输出中频信号，并传递给所述中频板5a、5b。k频段射频板4a的压控振荡器选用12ghz压控振荡器，倍频到24ghz；f波段射频板4b的压控振荡器选用13.5ghz压控振荡器，8倍频到110ghz。优选地，k波段射频板4a为sitrosp3多功能芯片，内含vco，lna，mixerdivider，buffer。f波段射频板4b的低噪声放大器的型号为mtn801(0-105ghz)，混频器的型号为tcd1901(100-105ghz)，倍频器的型号为tcd904，压控振荡器的型号为siv018sp4。k波段射频板4a和f波段射频板4b均具有从射频板的混频器输出的输出端，其优选为5个金属pad。

k波段中频板5a和f波段中频板5b均包括依次相连的三角波发生电路、滤波模块和放大电路。三角波电路通过将标准方波转三角波电路，以实现三角波产生。优选地，所述三角波电路，滤波模块和放大电路采用altiumdesigner设计，三角波电路的输出频率为30khz，以控制三角波电路的输出带宽为200khz-2.5mhz，即中频带宽；所述放大电路为ada4857-2运算放大器。滤波模块通过设计组合电阻、电容电感实现lc带通滤波。由此，本实用新型通过采用中频板进行中频滤除，可以探测8-12m远距离目标(rcs＝0.1)，并对于20m以外的目标选择盲视，即对大于20m的目标信号采用中频板进行中频滤除。

如图4-图5所示，k波段天线2a和f波段天线2b的数量均为2个，且均为前倾单狭缝天线，以实现90-120度宽视角探测，其包括一具有空腔的天线壳体21，该天线壳体21的材质为铜，且其中一个表面上设有天线狭缝211。该空腔内一端设有天线吸波材料22，其余部分填充有材质为聚四氟乙烯的天线介质23。上文所述的玻璃绝缘子61和馈电针62插设于所述天线壳体21上远离所述天线吸波材料22的一端。其中，k波段天线2a的长度85mm±1mm，宽度5mm±1mm，厚度3mm±0.5mm，f波段天线2b的长度50mm±2mm),宽度4mm±1mm，厚度3mm±0.5mm。

基于上文的平板型双频段探测器的前端系统，本实用新型还提供一种平板型双频段探测器的前端系统的制作方法，包括如下步骤：

步骤s1：制作一壳体1；

其中，壳体1包括3个腔体，腔体之间分别通过一隔板12间隔开，用于避免腔体间电子波干扰。k波段射频腔体和f波段射频腔体内设有射频吸波材料7，射频吸波材料7为短纤维+铁氧体有机高分子材料，以进一步吸收腔体内电磁波，降低电路信号噪声。波段射频腔体，f波段射频腔体内采用射频吸波材料7，进一步吸收腔体内电磁波，降低电路信号噪声。

步骤s2：制作一k波段射频板4a、一f波段射频板4b、一k波段中频板5a和一f波段中频板5b。

优选地，k波段射频板4a为sitrosp3多功能芯片，内含vco，lna，mixerdivider，buffer。f波段射频板4b的低噪声放大器的型号为mtn801(0-105ghz)，混频器的型号为tcd1901(100-105ghz)，倍频器的型号为tcd904，压控振荡器的型号为siv018sp4。k波段中频板5a和f波段中频板5b包括依次相连的三角波发生电路、滤波模块和放大电路，所述三角波电路、滤波模块和放大电路采用altiumdesigner设计，所述放大电路为ada4857-2运算放大器。滤波模块通过设计组合电阻、电容电感实现lc带通滤波。

步骤s3：在壳体1表面凹槽内安装2个k波段天线2a和2个f波段天线2b，具体包括：先将银浆涂覆于壳体1的表面凹槽，将k波段天线2a和f波段天线2b嵌入该凹槽内，烘箱内120度烘烤2小时，以保证天线与凹槽紧密连接。

其中，k波段天线2a和f波段天线2b均为单狭缝天线。

步骤s4：将k波段射频板4a和f波段射频板4b安装于壳体1的腔体11中，将k波段射频板4a与k波段天线2a通过玻璃绝缘子61和馈电针62连接，并将f波段射频板4b与k波段天线2b通过玻璃绝缘子61和馈电针62连接。

其中，所述k波段射频板4a被安装于k波段射频腔体内部，f波段射频板4b被安装于f波段射频腔体内部。

步骤s5：在壳体1的腔体11中分别采用排针连接器121将k波段射频板4a与k波段中频板5a相连，将所述f波段射频板4b与f波段中频板5b相连；

步骤s6：将一信号处理板3分别与k波段中频板5a和f波段中频板5b采用一屏蔽引线8相连，并将该信号处理板3与一排针接头31连接。

由此，当目标出现时，中频有目标时域信号输出，数字信号处理单元将接收到的中频信号经过fft变换，变为频域信号，根据频谱确定目标距离。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。