一种梳状谱频率源及宽带雷达收发组件的自校准电路的制作方法

本发明涉及梳状谱频率源领域，特别涉及一种梳状谱频率源以及宽带雷达收发组件的自校准电路。

背景技术：

1、当前，相控阵雷达、mimo通信以及深空通信领域中应用的相干干涉接收机等射频系统，均采用多路射频收发机(tr组件)共同工作，通过调整各路tr组件的幅度和相位，实现天线波束指向的精确调控。tr组件的幅相一致性和稳定性对于依赖于幅度和相位进行测向和定位的多通道射频系统是至关重要的，如果各个tr单元的幅相一致性不均或稳定性较差，那么会导致系统多通道合成的效果变差，具体表现为波束指向偏移、增益降低、出现大幅度旁瓣、发射机的有效辐射功率降低、接收机的灵敏度降低等现象，整个系统的性能会大打折扣。

2、tr组件的幅相一致性可通过出厂校准获得幅相的误差数据，使用时扣除误差数据，即可得到幅相一致的多通道tr组件。但这种方法对于改善系统使用中因环境因素和老化而产生的幅相误差是无能为力的。为了改善和消除使用中所产生的动态幅相误差，一个主流方法是对tr组件进行在线校准，即将校准信号源(初始幅相已知)注入tr组件，由tr组件后端检测电路计算各通道的幅相，扣除校准信号源的初始幅相，从而得到当前各个tr的在线幅相误差数据。进一步的，还可将校准信号源与多通道tr组件系统集成在一起，tr组件的在线校准也可通过微控制器和软件制成标准流程，从而使tr的校准形成在线、自动化、实时的标准操作，在任何时间，只要有校准需求，即可方便的实现快速、精确的校准。

3、校准信号源是在线实时校准tr组件的核心设备。常规的校准源采用锁相环实现，但锁相环每个时刻只能输出一个频率点，对于宽带射频系统的校准来说，需要用锁相环逐一锁定带内各个频点，由于锁相环频率锁定需要一定时间，多频点的逐一锁定耗时较长，使得系统的校准较慢。为了加快频率锁定的速度，一种方法是采用直接数字合成(dds)。dds具有捷变频的优点，频率锁定时间为纳秒量级，满足系统快速校准的要求。但dds输出频率较低，输出带宽较窄。将dds的输出信号倍频可以扩展频带宽度，与锁相环混频可实现频率提升，从而实现高频段的扫频频率源。但这样的频率源电路复杂，器件多，占用电路面积大，可靠性差。产生宽带扫频源的第三种方式是采用梳状谱发射器，利用阶跃恢复二极管(srd)倍频器实现宽带的梳状谱输出，再与锁相环混频实现频率提升。但srd倍频器的输出频谱包络具有天然的衰减曲线，低频功率较高，而高频功率较低，高次谱线的功率比低次谱线的功率低20db以上，这对于tr组件的幅相校准准确度是不利的。

4、目前的多通道接收机设计中，校准源已成为标准化模块。如某新技术有限公司的某型号点频校正源，实现了0.1～3600mhz的输出频率覆盖，调谐分辨率为1khz。某研究所研发了步进为500khz的梳状谱发射器，并利用混频器实现了宽带调谐的梳状频谱校正源。某公司开发的某型号的频率校正源能够实现100mhz～12ghz的宽带覆盖，频谱间隔为100mhz。某公司生产的梳状信号发生器,覆盖频率范围50mhz～18ghz、步长为50mhz或80mhz。

5、目前，校准信号源采用阶跃恢复二极管(srd)倍频器实现宽带的梳状谱，再与锁相环混频实现频率提升，这样可以实现高频段的扫频频率源。但这样的频率源的梳状谱的功率平坦度低，不能满足宽带雷达校准的需要。

技术实现思路

1、本发明针对目前频率源的梳状谱的功率平坦度低，不能满足宽带雷达校准的需要的不足，提供一种梳状谱频率源以及宽带雷达收发组件的自校准电路，梳状谱频率源中，在低频段插入带有均衡功能的低通滤波器，以提高频率源梳状谱的功率平坦度。

2、本发明的技术方案是：一种梳状谱频率源，包括晶振、锁相环、梳状谱发生器、混频器；所述的梳状谱发生器用阶跃恢复二极管倍频器实现宽带的梳状谱；晶振的输出通过所述的梳状谱发生器的阶跃恢复二极管倍频器实现宽带的梳状谱，再与所述锁相环通过；在所述的梳状谱发生器的输出端还连接有带均衡功能的低通滤波器。

3、进一步的，上述的梳状谱频率源中：所述的混频器的高频段的扫频频率源输出的输出端还接有带均衡功能的带通滤波器。

4、进一步的，上述的梳状谱频率源中：所述的带均衡功能的带通滤波器包括腔体滤波器、耦合电容、微带谐振器、吸收电阻；待滤波的输入信号进入腔体滤波器后，通过耦合电容将信号引出，接入微带谐振器然后通过吸收电阻接地。

5、进一步的，上述的梳状谱频率源中：所述的带均衡功能的低通滤波器包括电子开关控制的电容阵列和低通滤波器；

6、所述电子开关控制的电容阵列中，电子开关由场效应管实现，开关导通，则该路电容cn加入电路；

7、所述低通滤波器由一组lc低通电路并联。

8、进一步的，上述的梳状谱频率源中：所述的电子开关控制的电容阵列还包括对高频信号无影响的隔直流电容cbk；所述的隔直流电容cbk与每路电容cn串联。

9、进一步的，上述的梳状谱频率源中：所述的梳状谱发生器包括馈电电路、匹配电路和srd二极管驱动电路；

10、所述srd二极管驱动电路包括电感l和阶跃恢复二极管srd；所述晶振输出信号经馈电电路和匹配电路以后接电感l的一端，在电感l的另一端接阶跃恢复二极管srd的阳极和负载rl、阶跃恢复二极管srd的阴极与负载rl的阴极相连。

11、本发明还提供一种宽带雷达收发组件的自校准电路，包括校准频率源、功率分配器；所述的校准频率源为上述的梳状谱频率源；

12、所述的校准频率源的输出通过功率分配器等幅等相功分后，分别通过定向耦合器注入天线与tr组件之间。

13、本发明中，在低频段插入带有均衡功能的低通滤波器，提高频率源梳状谱的功率平坦度。

14、另外，在高频段插入带有均衡功能的带通滤波器，在滤波器频率高端维持低衰减。

15、本发明中，滤波器一方面用于滤除杂波，保留所需的频率谱线，另一方面，滤波器的均衡功能用于实现预失真曲线，将功率较高的频谱加以适当的衰减，功率较低的谱线以较小的衰减通过，从而使梳状谱在各个频率的输出功率保持平坦。

16、均衡低通滤波器采用电可调配置，利用电子开关实现电容阵列的选择和加载，可形成多种幅频响应曲线，从而为电路的自动化调整增加了自由度。

17、下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细地说明。

技术特征：

1.一种梳状谱频率源，包括晶振(10)、锁相环(11)、梳状谱发生器(12)、混频器(14)；所述的梳状谱发生器(12)用阶跃恢复二极管倍频器实现宽带的梳状谱；晶振(10)的输出通过所述的梳状谱发生器(12)的阶跃恢复二极管倍频器实现宽带的梳状谱，再与所述锁相环(11)通过混频器(14)混频后实现高频段的扫频频率源输出；其特征在于：在所述的梳状谱发生器(12)的输出端还连接有带均衡功能的低通滤波器(13)。

2.根据权利要求1所述的梳状谱频率源，其特征在于：所述的混频器(14)的高频段的扫频频率源输出的输出端还接有带均衡功能的带通滤波器(15)。

3.根据权利要求2所述的梳状谱频率源，其特征在于：所述的带均衡功能的带通滤波器(15)包括腔体滤波器(151)、耦合电容(152)、微带谐振器(153)、吸收电阻(154)；待滤波的输入信号进入腔体滤波器(151)后，通过耦合电容(152)将信号引出，接入微带谐振器(153)然后通过吸收电阻(154)接地。

4.根据权利要求1或2或3所述的梳状谱频率源，其特征在于：所述的带均衡功能的低通滤波器(13)包括电子开关控制的电容阵列(131)和低通滤波器(132)；

5.根据权利要求4所述的梳状谱频率源，其特征在于：所述的电子开关控制的电容阵列(131)还包括对高频信号无影响的隔直流电容cbk；所述的隔直流电容cbk与每路电容cn串联。

6.根据权利要求4所述的梳状谱频率源，其特征在于：所述的梳状谱发生器(12)包括馈电电路(121)、匹配电路(122)和srd二极管驱动电路(123)；

7.一种宽带雷达收发组件的自校准电路，包括校准频率源(5)、功率分配器(4)；其特征在于：所述的校准频率源(5)为根据权利要求1至6中任一所述的梳状谱频率源；

技术总结
本发明是一种梳状谱频率源以及宽带雷达收发组件的自校准电路，其中梳状谱频率源，包括晶振、锁相环、梳状谱发生器、混频器；所述的梳状谱发生器用阶跃恢复二极管倍频器实现宽带的梳状谱；晶振的输出通过所述的梳状谱发生器的阶跃恢复二极管倍频器实现宽带的梳状谱，再与所述锁相环通过；在所述的梳状谱发生器的输出端还连接有带均衡功能的低通滤波器。宽带雷达收发组件的自校准电路中使用上述梳状谱频率源。本发明中，在低频段插入带有均衡功能的低通滤波器，提高频率源梳状谱的功率平坦度。

技术研发人员：卜景鹏,官国阳,王鑫涛,严方勇,苏家铭
受保护的技术使用者：广东圣大通信有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15