一种L型三频段抗干扰近距离探测器前端的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，更具体地涉及一种l型三频段抗干扰近距离探测器前端。

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。但毫米波探测器在使用过程中会面临多种多频段干扰源干扰，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。常规干扰手段出于对集成复杂度和成本的考虑，多用单一频点干扰源发出的电磁波对探测器进行干扰，干扰源通常为发出c、x等低频段波的干扰机。

另外，常规的毫米波探测器更多考虑产品的性能，形状较大。其中的天线多基于片上天线，波束视角一般小于60度。而且常规毫米波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式时，由于大地目标的雷达散射截面积非常大(大于5m2)，而近距离目标雷达散射截面积小，容易对近距离目标产生误报，影响实际探测准确性。

目前国内有两种新型抗干扰方法。其一是一种2.4ghz频段抗干扰方法(cn201310028067.1)：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。其二是一种空频联合抗干扰实现方法(cn201310611790.2)：采用fft宽带分割方法，将宽带信号分割成多个窄带信号，其次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，然后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。该方法灵活度高。

但第一种方法采用单一频点，频率较低，且容易受到外界干扰。第二种方法无论是硬件还是软件过程都比较复杂，成本高。而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。

技术实现要素：

为了解决现有技术中常规毫米波探测器频段单一、成本高、抗干扰性能差的问题，同时实现电路小型化设计与集成，本实用新型提供一种l型三频段抗干扰近距离探测器前端。

ka波段通常用于远距离大目标探测，容易受到大功率ka雷达的干扰。v波段电磁波具有较强的大气吸收能力，是天然的隐身波段。w波段由于频率较高、干扰源造价贵、制造难度大，所以尚未见到w波段商用干扰源，因此选用w波段作为探测器具有一定的抗干扰优势。ka和w是大气吸收(衰减)较弱的频段，是探测常用频段，产品元器件比较容易购得。而对于小目标探测，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。故而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。

基于此，本实用新型提出一种l型三频段抗干扰近距离探测器前端及其安装方法，包括：用于收发电磁波信号的天线，沿信号传递方向依次排布的射频电路板、中频滤波放大电路板、数字信号处理电路板，以及用于安装所述天线和各电路板的壳体，其中，所述天线包括ka波段天线、v波段天线和w波段天线；所述射频电路板包括ka波段射频电路板、v波段射频电路板和w波段射频电路板；所述壳体包括设于其表面的凹槽；其中，所述ka波段天线、v波段天线和w波段天线平行地安装于所述凹槽内；所述ka波段天线、v波段天线与w波段天线集成于一个平面，该平面与所述各波段射频电路板垂直排列，使得所述探测器前端呈现l型。

所述ka、v、w波段天线均为发出波束垂直于天线发射面并向探测器运动方向偏转15-24度的单狭缝天线。

所述ka波段天线长度为7.5-8.5cm。

所述v波段天线长度为5.5-6.5cm。

所述w波段天线长度为4.5-5.5cm。

所述平面厚度小于1.1cm。

所述ka波段天线、v波段天线和w波段天线从壳体表面两边由外向内安装于所述凹槽内。

所述凹槽的数量为6个。

所述壳体包括四个腔体：ka波段射频腔体、v波段射频腔体、w波段射频腔体以及中频和数字信号处理腔体。

所述各腔体外的材料为铜或可伐合金，所述ka波段射频腔体、v波段射频腔体、w波段射频腔体内的材料为吸波材料。

本实用新型提高了探测器探测识别的能力和抗干扰性能，且采用l型提高了系统的集成度和可靠性。本实用新型采用l型结构，将集成电路垂直于天线发射面排布，有利于节省天线后整块空间，提高系统集成度。且该l型结构焊点连接接触面积大，有利于提高天线馈电针焊接牢靠度。本实用新型采用ka、v和w三个波段进行自适应协同探测，探测器将探测到的信息传输到信号处理单元，控制切换开关，切换到另两个频段中的一个，有效避免敌方干扰。进一步地，本实用新型可以探测5-7m近距离小目标，对于10m以外大目标选择性盲视，即对大于10m的大目标信号进行中频滤除。

附图说明

图1是l型三频段收发前端俯视图。

图2是图1中a截面(沿ka波段天线中心剖面)示图。

图3是图1中b截面(沿v波段天线中心剖面)示图。

图4是图1中c截面(沿w波段天线中心剖面)示图。

附图标记说明如下：

1、天线狭缝；

21、ka波段馈电针，22、v波段馈电针，23、w波段馈电针；

31、连接后盖板的m2(直径为2mm)螺丝，32、固定ka波段射频板的m2螺丝，33、固定v波段射频板的m2螺丝，34、固定w波段射频板的m2螺丝，35、固定中频板的m2螺丝，36、固定前盖板的m2螺丝；

4、后盖板；

51、ka波段玻璃绝缘子，52、v波段玻璃绝缘子，53、w波段玻璃绝缘子；

61、ka波段射频板与v波段射频板之间的金属隔板，62、v波段射频板与w波段射频板之间的金属隔板，63、w波段射频板与中频板之间的金属隔板；

71、固定ka波段射频板的金属凸台，72、固定v和w波段射频板的金属凸台，73、固定中频板的金属凸台，74、固定数字电路板的金属凸台；

8、v波段射频板；

91、连接ka波段射频板与v波段射频板的双列插针，92、连接v波段射频板与ka和w波段射频板的双列插针，93、连接w波段射频板与v波段射频板和中频板的双列插针，94、连接中频板与v波段射频板与信号处理板的双列插针，95、连接信号处理电路板与输出接口之间的双列插针；

10、w波段射频板；

11、ka波段射频板；

12、中频板；

13、信号处理板；

14、前金属盖板；

15、壳体；

16、w波段天线；

17、v藕断天线；

18、ka波段天线。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述，应该理解，以下实施例仅用以说明而并非限制本实用新型。

本实用新型提供一种l型三频段抗干扰近距离探测器前端，如图1和图2所示，包括：用于收发电磁波信号的天线，以及沿信号传递方向依次排布的射频电路板、中频滤波放大电路板12、数字信号处理电路板13，以及用于安装所述天线、射频电路板、中频滤波放大电路板12和数字信号处理电路板13的壳体15。

其中，所述天线包括ka波段天线18、v波段天线17和w波段天线16，所述射频电路板包括ka波段射频电路板11、v波段射频电路板8和w波段射频电路板10，所述壳体15在其表面设有凹槽。

其中，所述所述ka波段天线18、v波段天线17与w波段天线16集成于一个平面，该平面与所述各波段射频电路板垂直排列，使得所述探测器前端呈现l型。由于系统对单个探测器组件(天线+收发电路板+壳体+电源+激光模块)体积(长宽高)是给定的，且系统电源和激光等系统往往厚度较高，因此不适合以片状结构安装。采用l型将集成电路垂直于天线发射面排布，有利于节省天线排布后的整块空间，用以放置系统电源或激光探测器等，提高集成度。另外，由于馈电针平行于电路板，相对于天线垂直接触，因此采用l型结构增大了焊点连接接触面积，有利于提高天线馈电针焊接牢靠度。

ka波段射频电路板11包括ka波段对应的信号源、压控振荡器、功分、低噪声放大器和混频器。v波段射频电路板8和w波段射频电路板10的结构与ka波段射频电路板11的结构相同。

本实用新型所述探测器前端中波段天线18、v波段天线17和w波段天线16均采用单狭缝天线，其发出的波束垂直于天线发射面向并探测器运动方向偏一定角度，以实现120～140度宽视角探测。优选地，该偏转角度通常在15-24度范围，偏转后，当高速运动时，毫米波探测到目标物的概率增加，如果不偏转，由于相对速度快，毫米波达到目标物体后反射波进入接受天线的量值小，探测概率低。进一步地，该探测器前端可以探测5-7m远距离目标(rcs＝0.1)，对于10m以外的大目标(rcs大于5m2)选择盲视，即对大于10m的大目标信号进行中频滤除。

本实用新型所述l型三频段抗干扰近距离探测器前端中ka波段天线18长度为7.5-8.5cm，v波段天线17长度为5.5-6.5cm，w波段天线16长度为4.5-5.5cm。

本实用新型所述探测器前端，ka波段天线18、v波段天线17和w波段天线16集成于一个平面，该平面厚度小于1.1cm。

所述ka波段天线18、v波段天线17和w波段天线16从壳体表面两边由外向内安装于所述凹槽内，所述凹槽的数量为6个。

本实用新型所述探测器前端可以自适应在ka、v和w频段间切换，实现抗干扰，当探测器探测到有不同于常规目标库中的数据类型(频率、幅度和相位)的信号时，且频率与正在工作的探测器频率相近，数字控制单元会发出指令，立即关闭正在工作的频段探测器，开启另外一个频段的探测器。次序为ka、v、w、ka。这样可以有效避免敌方干扰。

本实用新型所述探测器前端采用k频段34±2ghz，v频段59±2ghz，v频段93±2ghz，实现抗干扰探测。本实用新型采用小型化设计，基于上述方法实现电路部分体积为(4-5)cm*(3-5)cm*(2-3)cm。

在本实施例中，本实用新型所述探测器前端安装方法包括以下步骤：

步骤s1，制作壳体结构。本实用新型所述探测器前端结构包括四个腔体：ka波段射频腔体、v波段射频腔体、w波段射频腔体和中频及数字信号处理腔体，有利于减少电路间干扰。腔体间用铜制或者可伐合金，用于避免腔体间电磁波干扰。ka波段射频腔体、v波段射频腔体和w波段射频腔体内采用吸波材料，进一步吸收腔体内电磁波，降低射频电路信号噪声。

步骤s2，在壳体表面凹槽内安装两根v波段天线17。先将银浆涂覆于壳体上外侧两根最长的凹槽侧壁，将天线嵌入槽内，馈电针22与v波段射频板8表面微带线通过银浆连接，安装好m2螺丝33。如图3所示。

步骤s3，在壳体表面凹槽内安装两根w波段天线16，先将银浆涂覆于壳体上中间两根中等长度的凹槽侧壁，将天线嵌入槽内，馈电针23与w波段射频板10表面微带线通过银浆连接，安装好m2螺丝34。如图4所示。

步骤s4，在w波段射频板10腔体左侧放置金属隔板62。

步骤s5，在壳体表面凹槽内安装两根ka波段天线18。先将银浆涂覆于内测两根最短的凹槽侧壁，将天线嵌入槽内，连接ka波段射频板11与v波段射频板8间的双列插针91。ka波段天线馈电针21与ka射频板11表面微带线用银浆连接，安装好m2螺丝32。如图2所示。

步骤s6，烘箱内120度烘烤2小时，取出。

步骤s7，在中频腔体中放置金属隔板63和中频电路板12，连接中频电路板12与w波段射频板10之间的双列插针93，安装好m2螺丝35。

步骤s8，放置信号处理板13，盖上前盖板14，安装好m2螺丝36。

步骤s9，盖好后金属盖板4，安装好m2螺丝31。

步骤s10，将数字信号处理板13通过双列插针95引出。

在本实施例中，ka波段射频电路设计方案如下：vco采用siv018sp4，输出功率5-8dbm；有源倍频器采用hmc579，插损-11～-13db；发射支路方案2采用chx2092a四倍频器，输出30-40ghz，9-12dbm输出。采用自研制l51lna，l51输出功率，增益14-16db，11-13dbm，接收端采用lna+lna，混频器采用m61混频器，损耗为-5～-7db。

在本实施例中，v波段射频电路设计方案如下：vco采用rmcv3002，输出功率13-15dbm；然后经过功分器，一路到功率放大器hmc-abh241(性能：最高增益24db，1db功率输出为16-18dbm，工作频率50-66ghz)，另一路到混频器rmcm3314，谐波混频；接收端信号经过rmcl6108lna后入混频器。(rmcl6108lna性能：bw57-65ghz，nf为2.5db，gain为21db，1db输出为9-11dbm。)

在本实施例中，w波段射频电路设计方案如下：发射端通过控制11.5-12ghzvco实现线性调频，经过输出频率86-106ghz的8倍频器gxob0017，产生w波段信号；末级接功率放大器gapz0045，最大输出功率200mw。接收前端有一个低噪声放大器ganz0017，噪声系数nf为4-6db；混频器采用iq混频器(镜像抑制混频器)gmqr0011。该方案输出频率为92-96ghz。

中频滤波放大电路包括三角波发生电路、带通滤波和两级放大电路。在本实施例中，采用altiumdesigner设计上述电路，获得满足滤波要求的带通低频和高频。通过标准方波转三角波电路实现三角波产生，采用ada4857-2运算放大器，构建放大电路，通过设计组合电阻、电容电感实现lc带通滤波电路。

数字信号处理电路包括电源电路、fft处理电路。数字电路对收到的时域信号进行fft处理，变为频域信号。用探测器对目标进行测试验证，当目标出现时，中频有目标信号时域输出，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，如果频域信号大于设定阈值则判定为有目标，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。