一種3mm波段小型探測器前端的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及毫米波探測技術領域，特別是涉及一種3mm波段小型探測器前端，運 用于短距離探測與運動目標速度檢測。
【背景技術】
[0002] 3mm波段作為毫米波大氣窗口，具有較小的傳播衰減和較短的波長，特別適合于全 天候分辨小目標或者清晰地觀察目標的細節(jié)，可用于高分辨率防碰撞雷達以及防入侵傳感 系統(tǒng)等。3_波段探測器前端作為毫米波系統(tǒng)的重要組成部分，產生和發(fā)射3_波段探測信 號，并接收探測目標的回波信號，將3mm波段回波信號下變頻至中頻信號給后端進行信號 處理，根據(jù)探測過程中由時間延遲效應和多普勒效應產生的頻率差來測量運動目標的瞬時 速度和距離。通過后端數(shù)字信號處理部分獲取和提取信息，從而做出相應的決策。3mm波段 探測器前端可廣泛運用于交通監(jiān)測、測速，防碰撞、防控系統(tǒng)等領域。
[0003] 現(xiàn)有的3mm波段探測器前端，包括3mm接收機、3mm信號源等采用波導結構，存在成 本高、集成度低、體積大等缺點，無法滿足毫米波系統(tǒng)小型化、低成本的運用需求。因此，急 需一種低成本具有良好性能、結構緊湊3mm波段單片集成的探測器前端。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提供一種3_波段小型探測器前端，解決現(xiàn)有波導結構3_波段探測器前 端成本高、集成度低、體積大的問題。
[0005] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種3mm波段小型探測器前 端，包括3_小型化雙天線、發(fā)射支路、接收支路、微帶功率分配器和本振源倍頻鏈路，所述 3mm小型化雙天線包括發(fā)射天線和接收天線；所述本振源倍頻鏈路用于提供可調頻的本振 信號；所述微帶功率分配器將所述本振信號分成兩路，一路饋給所述發(fā)射支路提供振蕩信 號，另一路饋給所述接收支路提供本振輸入；所述發(fā)射支路用于將所述微帶功率分配器輸 出的一路信號再次進行倍頻和放大，得到3mm波段射頻信號送至所述發(fā)射天線進行發(fā)射； 所述接收支路用于將所述接收天線收到的3mm波段回波信號放大，再與所述本振輸入信號 進行二次諧波有源混頻得到中頻輸出信號。
[0006] 所述接收天線和發(fā)射天線均為石英介質微帶天線。
[0007] 所述石英介質微帶天線采用低損耗石英作為介質基片，利用半導體微細加工技術 制作高精度微小尺寸的微帶線和金屬貼片。
[0008] 所述本振源倍頻鏈路包括級聯(lián)的K波段壓控振蕩器和U波段寬帶有源倍頻器，所 述K波段壓控振蕩器用于產生可調頻的微波振蕩信號；所述U波段寬帶有源倍頻器用于將 所述微波振蕩信號進行倍頻和放大。
[0009] 所述K波段壓控振蕩器和U波段寬帶有源倍頻器之間的級聯(lián)方式為微帶線平面連 接或射頻絕緣子連接。
[0010] 所述微帶功率分配器為U波段寬帶Wilkinson功分器，采用低損耗的高頻PCB板 設計實現(xiàn)，連接于U波段寬帶有源倍頻器的輸出端。
[0011] 所述發(fā)射支路由W波段寬帶有源倍頻器單片集成電路構成，連接于微帶功率分配 器一個輸出端口；所述接收支路由W波段寬接收機單片集成電路構成，連接于微帶功率分 配器另一個輸出端口。
[0012] 所述的3_波段小型探測器前端還包括電源供電模塊，所述電源供電模塊通過直 流穿芯電容向所述本振源倍頻鏈路、發(fā)射支路和接收支路提供直流偏置電壓。
[0013] 所述U波段寬帶有源倍頻器、W波段寬帶有源倍頻器和W波段寬接收機通過金絲 或金帶鍵合與高頻PCB板上微帶線互連封裝于金屬屏蔽盒內；所述K波段壓控振蕩器直接 表面貼裝于高頻PCB板上。
[0014] 所述的3_波段小型探測器前端還包括由聚四氟乙烯介質薄板構成的平面天線 罩，所述平面天線罩用于保護各部件。
[0015] 有益效果
[0016] 由于采用了上述的技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效 果：
[0017] 本發(fā)明的3_波段小型探測器前端由單片集成電路和石英介質微帶天線集成，而 非采用波導器件集成或芯片波導器件的混和集成。四塊毫米波功能芯片集成在高頻PCB板 上，并與石英介質微帶雙天線、微帶功率分配器等一體化集成。因此，所述3_波段小型探 測器前端具有結構緊湊、體積小、成本低的優(yōu)點，更利于大規(guī)模生產，降低成本，提高產品性 能一致性。
[0018] 本發(fā)明的3mm波段小型探測器前端由四塊毫米波功能芯片實現(xiàn)3mm波段信號產 生、發(fā)射和接收，前端系統(tǒng)集成度較高，消耗直流功耗低，具有低功耗的特點。
[0019] 本發(fā)明的3_波段小型探測器前端在體制上發(fā)射和接收采用同一低頻段（K波段） 壓控振蕩源，通過有源倍頻的方式產生U波段的本振信號，3mm波段發(fā)射信號通過再次有源 二倍頻的方式產生，而接收信號則通過二次諧波有源混頻的方式得到中頻輸出信號。與采 用3_波段的振蕩源直接提供發(fā)射和基波本振相比，實現(xiàn)難度和成本大大降低，且有效的 抑制帶內雜波。
[0020] 本發(fā)明的3_波段小型探測器前端在天線上采用了石英介質微帶天線，而非采用 波導天線。石英介質微帶天線用半導體微細加工技術制作保證了微帶線的精度，具有體積 小、性能好、參數(shù)一致，便于與毫米波收/發(fā)芯片集成的優(yōu)點。
[0021] 本發(fā)明的3mm波段小型探測器前端比其它低頻段的毫米波探測器具有較高的分 辨率和抗干擾能力，可用于短距離探測與運動目標速度檢測。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明的原理框圖圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明一體化封裝結構正面示意圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明一體化封裝結構背面示意圖；
[0025] 圖4是本發(fā)明中電源供電模塊結構示意圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明中平面天線罩和金屬屏蔽殼立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。
[0028] 本發(fā)明采用K波段振蕩源，通過有源二倍頻的方式產生U波段本振信號；經過 Wilkinson功分器將U波段本振信號分成兩路，一路再次通過有源二倍頻的方式產生3_波 段發(fā)射信號，經發(fā)射天線發(fā)射出去；另一路則進入W波段寬帶接收機，與接收天線收到回波 信號經過放大、二次諧波有源混頻得到中頻輸出信號。中頻輸出信號中攜帶有探測目標的 距離信息和瞬時速度信息，提供給后端的信號處理部分進行提取處理。
[0029] 如圖1所示，一種3mm波段小型探測器前端，包括3mm小型化雙天線1、發(fā)射支路 2、接收支路3、微帶功率分配器4、本振源倍頻鏈路5以及金屬屏蔽盒。所述3_小型化雙 天線1包括發(fā)射天線11和接收天線12,分別用于發(fā)射和接收3mm波段射頻信號；所述本振 源倍頻鏈路5由K波段壓控振蕩器51和U波段寬帶有源倍頻器52兩塊單片集成電路級聯(lián) 組成，提供可調頻的本振信號，其中，K波段壓控振蕩器芯片51提供達到U波段寬帶有源倍 頻器芯片52要求最小工作功率要求的可調振蕩信號，U波段寬帶有源倍頻器芯片52將所 述可調振蕩信號進行二倍頻以及放大，以滿足發(fā)射支路和接收支路所需最小的本振信號功 率要求；所述微帶功率分配器4,用于將所述本振信號分成兩路，一路饋給發(fā)射支路2提供 振蕩信號，另一路饋給接收支路3提供本振輸入；所述發(fā)射支路2由W波段寬帶有源倍頻 器21單片集成電路構成，用于將所述微帶功率分配器4輸出的一路信號再次進行倍頻和放 大，得到功率放大的3mm波段發(fā)射信號，經過發(fā)射天線11發(fā)射出去；所述接收支路3由W波 段寬接收機31單片集成電路構成，用于將所述3mm接收天線12收到的回波信號先放大，再 與所述本振輸入信號進行二次諧波有源混頻，得到中頻輸出信號，提供給后端進行中頻放 大和信號處理。
[0030] 如圖2所示，3mm波段小型探測器前端一體化封裝結構正面示意圖。所述微帶功 率分配器4為U波段寬帶Wilkinson功分器，采用低損耗的高頻PCB板設計實現(xiàn)，其中100 歐姆高頻片狀電阻41貼裝于兩支路間，起到隔離作用。所述高頻PCB板上還包括有直流布 線、去耦電容、50歐姆微帶線等，封裝于金屬屏蔽盒內。所述微帶功率分配器4輸入端連接 于U波段寬