用于S波段降水粒子散射实验测量的接收电路的制作方法

本实用新型涉及雷达探测领域，尤其涉及一种用于S波段降水粒子散射实验测量的接收电路。

背景技术：

S波段降水粒子散射实验测量接收电路是降水粒子散射测量系统的重要组成部分，它的主要功能是在实验室内，将S波段雷达天线接收到的微弱信号进行预选、放大、变频、滤波、解调和数字化处理，同时抑制外部的干扰、杂波以及机内噪声，使回波信号尽可能不失真地保持目标信息，以便进一步进行信号处理和数据处理。S波段降水粒子散射实验测量接收电路的核心是混频器电路，它是根据本地振荡器(LO)频率，将接收的信号从射频转换到中频。通过对中频的处理、检测和分析得到接收信号的有效信息，从而推导出所测降水粒子的散射信息。当雷达发射电路发射3GHz微波信号遇到降水粒子时，散射的信号需要通过雷达接收电路对其回波信号进行接收和处理，以便获得降水目标信息，从而反演出降水粒子的微观物理参数。由于雷达天线接收的信号比较微弱，我们需要对其进行放大，放大后的信号便于后期的处理，而在数据处理时对接收信号的电平有一定的要求，而对于接收信号的大小不固定的特点，现有技术中的接收电路不能使不同大小的信号均满足接收的要求，兼容性较低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种用于S波段降水粒子散射实验测量的接收电路，本用于S波段降水粒子散射实验测量的接收电路具有增益可调节的特点，可实现接收的大动态范围测量，保证了降水粒子测量的不同距离。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种用于S波段降水粒子散射实验测量的接收电路，包括第一级可调增益放大支路、第二级可调增益放大支路、射频信号增益放大电路、本振信号增益放大电路和混频滤波电路，所述第一级可调增益放大支路与第二级可调增益放大支路连接，所述第二级可调增益放大支路与射频信号增益放大电路连接，所述射频信号增益放大电路和本振信号增益放大电路均与混频滤波电路连接；

所述第一级可调增益放大支路包括第一单刀三掷开关、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、第一衰减器、第一增益放大器、第一带通滤波器、第三低噪声放大器、第四低噪声放大器、第二衰减器、第二带通滤波器和第二单刀三掷开关，所述第一单刀三掷开关的引脚1通过SMA连接器连接有接收天线，所述第一单刀三掷开关的引脚2依次通过第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、第一衰减器、第一增益放大器和第一带通滤波器与第二单刀三掷开关的引脚2连接，所述第一单刀三掷开关的引脚3与所述第二单刀三掷开关的引脚3连接，所述第一单刀三掷开关的引脚4还依次通过第三低噪声放大器、第四低噪声放大器、第二衰减器和第二带通滤波器与第二单刀三掷开关的引脚4连接；

所述第二级可调增益放大支路包括第三单刀三掷开关、第三衰减器、第二增益放大器、第三带通滤波器、第四衰减器和第四单刀三掷开关，所述第三单刀三掷开关的引脚1与第二单刀三掷开关的引脚1连接，所述第三单刀三掷开关的引脚2依次通过第三衰减器、第二增益放大器和第三带通滤波器第四单刀三掷开关的引脚2连接，所述第三单刀三掷开关的引脚3与第四单刀三掷开关的引脚3连接，所述第三单刀三掷开关的引脚4通过第四衰减器与第四单刀三掷开关的引脚4连接，所述第四单刀三掷开关的引脚1与射频信号增益放大电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述射频信号增益放大电路包括第五衰减器、第三增益放大器和第四带通滤波器，所述第五衰减器的一端与第四单刀三掷开关的引脚1连接，所述第五衰减器的另一端与第三增益放大器连接，所述第三增益放大器与第四带通滤波器连接，所述第四带通滤波器与混频滤波电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述本振信号增益放大电路包括单刀双掷开关、第六衰减器、第四增益放大器和第五带通滤波器，所述单刀双掷开关的引脚2和引脚3分别连接有SMA连接器，所述单刀双掷开关的引脚1与第六衰减器连接，所述第六衰减器与第四增益放大器连接，所述第四增益放大器与第五带通滤波器连接，所述第五带通滤波器与混频滤波电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述混频滤波电路包括混频器和低通滤波器，所述第五带通滤波器和第四带通滤波器均与混频器连接，所述混频器与低通滤波器连接，所述低通滤波器连接有SMA连接器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一低噪声放大器和第二低噪声放大器的放大值均为8dB，所述第一衰减器的衰减值为3dB，所述第一增益放大器的放大值为16dB，所述第三低噪声放大器和第四低噪声放大器的放大值均为8dB，所述第二衰减器的衰减值为3dB。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第三衰减器的衰减值为3dB，所述第二增益放大器的放大值为16dB，所述第四衰减器的衰减值为8dB。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，提供给所述本振信号增益放大电路的本振信号为3.002GHz，所述第六衰减器的衰减值为3dB，所述第四增益放大器的放大值为16dB。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述射频信号增益放大电路接收的射频接收信号为3GHz，所述第五衰减器的衰减值为5 dB，所述第三增益放大器的放大值为16dB。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：本实用新型具有增益可调节的特点，通过第一级可调增益放大支路和第二级可调增益放大支路可实现接收的大动态范围测量，保证了降水粒子测量的不同距离，可让不同大小的信号满足接收的要求，具有一定的兼容性。本实用新型在衰减器和滤波器方面都是采用无源器件，自己设计参数，大大节约成本。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理示意图。

图2为本实用新型的第一级可调增益放大支路的电路原理示意图。

图3为本实用新型的第二级可调增益放大支路的电路原理示意图。

图4为本实用新型的本振信号增益放大电路的电路原理示意图。

图5为本实用新型的混频滤波电路的电路原理示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图5对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

当雷达发射电路发射3GHz微波信号遇到降水粒子时，散射的信号需要通过雷达接收电路对其回波信号进行接收和处理，以便获得降水目标信息，从而反演出降水粒子的微观物理参数。本实用新型公开一种用于S波段降水粒子散射实验测量的接收电路，包括第一级可调增益放大支路、第二级可调增益放大支路、射频信号增益放大电路、本振信号增益放大电路和混频滤波电路，所述第一级可调增益放大支路与第二级可调增益放大支路连接，所述第二级可调增益放大支路与射频信号增益放大电路连接，所述射频信号增益放大电路和本振信号增益放大电路均与混频滤波电路连接；参见图1和图2，所述第一级可调增益放大支路包括第一单刀三掷开关3、第一低噪声放大器4、第二低噪声放大器5、第一衰减器6、第一增益放大器7、第一带通滤波器8、第三低噪声放大器9、第四低噪声放大器10、第二衰减器11、第二带通滤波器12和第二单刀三掷开关13，所述第一单刀三掷开关3的引脚1通过SMA连接器2连接有接收天线1，所述第一单刀三掷开关3的引脚2依次通过第一低噪声放大器4、第二低噪声放大器5、第一衰减器6、第一增益放大器7和第一带通滤波器8与第二单刀三掷开关13的引脚2连接，所述第一单刀三掷开关3的引脚3与所述第二单刀三掷开关13的引脚3连接，所述第一单刀三掷开关3的引脚4还依次通过第三低噪声放大器9、第四低噪声放大器10、第二衰减器11和第二带通滤波器12与第二单刀三掷开关13的引脚4连接；参见图1或图3，所述第二级可调增益放大支路包括第三单刀三掷开关14、第三衰减器15、第二增益放大器16、第三带通滤波器17、第四衰减器18和第四单刀三掷开关19，所述第三单刀三掷开关14的引脚1与第二单刀三掷开关13的引脚1连接，所述第三单刀三掷开关14的引脚2依次通过第三衰减器15、第二增益放大器16和第三带通滤波器17第四单刀三掷开关19的引脚2连接，所述第三单刀三掷开关14的引脚3与第四单刀三掷开关19的引脚3连接，所述第三单刀三掷开关14的引脚4通过第四衰减器18与第四单刀三掷开关19的引脚4连接，所述第四单刀三掷开关19的引脚1与射频信号增益放大电路连接。

本实施例中，参见图1，所述射频信号增益放大电路包括第五衰减器20、第三增益放大器21和第四带通滤波器22，所述第五衰减器20的一端与第四单刀三掷开关19的引脚1连接，所述第五衰减器20的另一端与第三增益放大器21连接，所述第三增益放大器21与第四带通滤波器22连接，所述第四带通滤波器22与混频滤波电路连接。

本实施例中，参见图1或图4，所述本振信号增益放大电路包括单刀双掷开关23、第六衰减器24、第四增益放大器25和第五带通滤波器26，所述单刀双掷开关23的引脚2和引脚3分别连接有SMA连接器2，所述单刀双掷开关23的引脚1与第六衰减器24连接，所述第六衰减器24与第四增益放大器25连接，所述第四增益放大器25与第五带通滤波器26连接，所述第五带通滤波器26与混频滤波电路连接。

本实施例中，参见图1或图5，所述混频滤波电路包括混频器27和低通滤波器28，所述第五带通滤波器26和第四带通滤波器22均与混频器27连接，所述混频器27与低通滤波器28连接，所述低通滤波器28连接有SMA连接器2。

本实施例中，所述第一低噪声放大器4和第二低噪声放大器5的放大值均为8dB，所述第一衰减器6的衰减值为3dB，所述第一增益放大器7的放大值为16dB，所述第三低噪声放大器9和第四低噪声放大器10的放大值均为8dB，所述第二衰减器11的衰减值为3dB。

本实施例中，所述第三衰减器15的衰减值为3dB，所述第二增益放大器16的放大值为16dB，所述第四衰减器18的衰减值为8dB。

本实施例中，所述本振信号增益放大电路接收的本振信号为3.002GHz，所述第六衰减器24的衰减值为3dB，所述第四增益放大器25的放大值为16dB。

本实施例中，所述射频信号增益放大电路接收的射频接收信号为3GHz，所述第五衰减器20的衰减值为5dB，所述第三增益放大器21的放大值为16dB。

本实用新型的工作原理为：信号在经由接收天线1输入端进入板子后，通过FPGA的控制信号，选通进行多级放大的通道，将信号放大到-20dBm到-10dBm之间后进入混频器27，本振信号被放大到10dBm后进入混频器27，输出混频后的信号，再经过低通滤波器28，得到所需的中频信号。

具体地，参见图2，第一级可调增益放大支路：由于设置了第一单刀三掷开关3和第二单刀三掷开关13，因此分为三路，第一路由第一低噪声放大器4和第二低噪声放大器5为前级，均放大8dB，再经过3dB第一衰减器6和16dB第一增益放大器7后，经过第一带通滤波器8可实现约26dB的增益；第二路为直通；第三路也由第三低噪声放大器9和第四低噪声放大器10为前级，均放大8dB，再经过3dB第二衰减器11和第二带通滤波器12后，可实现约9dB的增益。

具体地，参见图3，第二级可调增益放大支路：由于设置了第三单刀三掷开关14和第四单刀三掷开关19，因此分为三路，第一路可实现约9dB的增益；第二路为直通；第三路实现8dB的衰减。

具体地，参见图4，本振信号增益放大电路：本振信号3.002GHz在进入时为0dBm，先经3dB的衰减和16dB放大后，再通过第五带通滤波器26后，再10dBm进入混频器27。此本振输入端加一个单刀双掷开关23为了便于对不同频率的本振信号进行调试，也便于在调试阶段直接用信号源给定本振信号进行调试。

具体地，混频滤波电路：3.002GHz本振信号与3GHz射频接收信号混频得到2MHz的中频信号，再经过低通滤波输出电路，进入下一级进行数字信号处理。

如下表为S波段降水粒子散射实验测量的接收电路对应接收功率的通路选择控制组合图。因为每个单刀三掷开关以输入2位地址码AB控制，图中1A1B表示从输入端开始第一单刀三掷开关3的控制位AB，依次类推到4A4B（即第四单刀三掷开关19）；假如接收到的信号为-55dBm,选着第二列功率范围（-60，-50）的地址码，则整个系统对信号放大到-10dBm左右进入混频，对应不同的输入功率，实现增益可调；

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。