一種s波段測(cè)波雷達(dá)射頻模擬前端電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波多普勒雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種S波段測(cè)波雷達(dá)射頻模擬前端電路。
【背景技術(shù)】
[0002]海浪的觀測(cè)和研究有著廣泛的實(shí)際需求。從安全角度看，它和防災(zāi)減災(zāi)、海上運(yùn)輸、海洋石油、海洋漁業(yè)、海洋工程和軍事活動(dòng)等一切海上活動(dòng)密切相關(guān);從科學(xué)角度上看，它與海氣交換、碳循環(huán)等重大科學(xué)研究項(xiàng)目關(guān)系緊密。獲取海洋動(dòng)力學(xué)參數(shù)的傳統(tǒng)方法主要是使用浮標(biāo)、座底式壓力傳感器、潛標(biāo)、海流計(jì)、海洋調(diào)查船、海上平臺(tái)等工具實(shí)地測(cè)量。這些方法由于作業(yè)困難、成本高、單點(diǎn)測(cè)量等問(wèn)題，難以滿足實(shí)際需要。
[0003]微波多普勒測(cè)波雷達(dá)是一種基于多普勒原理，通過(guò)連續(xù)測(cè)量各方向水質(zhì)點(diǎn)的軌道速度和回波強(qiáng)度，利用線性海浪理論獲取海浪譜及海浪參數(shù)的新型雷達(dá)。該類雷達(dá)的測(cè)量精度高、天線體積小、環(huán)境干擾少，易于實(shí)現(xiàn)海浪的全天候?qū)崟r(shí)測(cè)量。同時(shí)，微波多普勒測(cè)波雷達(dá)具有較高的分辨率，能準(zhǔn)確反映海面的細(xì)節(jié)信息，對(duì)海洋環(huán)境觀測(cè)、海洋調(diào)查及海洋科學(xué)研究有著重要價(jià)值，具有廣泛的應(yīng)用前景。微波S波段多普勒測(cè)波雷達(dá)系統(tǒng)采用基于LXI總線技術(shù)、模塊化、全固態(tài)器件硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)由小型寬帶收發(fā)天線、大功率天線開(kāi)關(guān)、功率放大器、射頻模擬前端、高速數(shù)字接收機(jī)、同步及頻率合成、以太網(wǎng)交換機(jī)、系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控和海態(tài)反演計(jì)算機(jī)等組成。對(duì)于雷達(dá)硬件部分而言，接收機(jī)是雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分，它正面臨著高工作頻率、高集成度和低功耗等挑戰(zhàn)，而射頻模擬前端電路又是接收機(jī)中的核心和關(guān)鍵模塊。射頻模擬前端一般采用超外差結(jié)構(gòu)、直接下變頻(零中頻)結(jié)構(gòu)、鏡像頻率抑制結(jié)構(gòu)和低中頻結(jié)構(gòu)等幾種設(shè)計(jì)方案，其特點(diǎn)是接收機(jī)一般進(jìn)行一次或一次以上的變頻，將射頻信號(hào)變?yōu)榛鶐盘?hào)或頻率較低的信號(hào)，經(jīng)采樣頻率較低的低通過(guò)采樣，送入DSP進(jìn)行數(shù)字處理。在超外差結(jié)構(gòu)中，為了提高接收機(jī)的選擇性，一般要使用多個(gè)高Q值的帶通濾波器，系統(tǒng)的幅相畸變較大，影響后續(xù)處理的質(zhì)量，使用的模擬器件較多，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便集成，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，而且零中頻方案雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于集成、適應(yīng)性好，但是也存在許多不易解決的問(wèn)題，如直流偏移、偶次諧波失真、I/Q通道不平衡、閃爍噪聲等問(wèn)題。鏡像頻率抑制結(jié)構(gòu)和低中頻結(jié)構(gòu)也存在濾波器難以實(shí)現(xiàn)、抗干擾能力差等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種S波段測(cè)波雷達(dá)射頻模擬前端電路。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種S波段測(cè)波雷達(dá)射頻模擬前端電路，包括射頻預(yù)選放大模塊、第一混頻及中頻放大模塊、第二混頻及中頻放大模塊、第一本振模塊和第二本振模塊；
所述射頻預(yù)選放大模塊的輸入端用于輸入S波段測(cè)波雷達(dá)頻率合成器所產(chǎn)生的射頻信號(hào)RF，所述射頻預(yù)選放大模塊的輸出端與第一混頻及中頻放大模塊的第一輸入端連接;所述第一本振模塊的輸入端用于輸入S波段測(cè)波雷達(dá)頻率合成器所產(chǎn)生的第I本振信號(hào)LOl，所述第一本振模塊的輸出端與第一混頻及中頻放大模塊的第二輸入端連接，所述第一混頻及中頻放大模塊的輸出端與第二混頻及中頻放大模塊的第一輸入端連接;所述第二本振模塊的輸入端用于輸入S波段測(cè)波雷達(dá)頻率合成器所產(chǎn)生的第2本振信號(hào)L02，所述第二本振模塊的輸出端與第二混頻及中頻放大模塊的第二輸入端連接，所述第二混頻及中頻放大模塊的輸出端用于輸出中頻信號(hào)IF，供后續(xù)模數(shù)轉(zhuǎn)換及DSP處理；
其中，所述射頻預(yù)選放大模塊、第一本振模塊和第二本振模塊受發(fā)射脈沖TP的控制，當(dāng)發(fā)射脈沖TP為高電平時(shí)，所述射頻預(yù)選放大模塊、第一本振模塊和第二本振模塊的開(kāi)關(guān)均導(dǎo)通;當(dāng)發(fā)射脈沖TP為低電平時(shí)，所述射頻預(yù)選放大模塊、第一本振模塊和第二本振模塊的開(kāi)關(guān)均截止。
[0006]其中，所述射頻預(yù)選放大模塊，從輸入端到輸出端包括依次連接的一個(gè)射頻開(kāi)關(guān)、一個(gè)防雷器、一個(gè)限幅器、第一個(gè)寬帶帶通濾波器、一個(gè)射頻放大器和第二個(gè)寬帶帶通濾波器;其中，所述射頻開(kāi)關(guān)受發(fā)射脈沖TP的控制，且所述射頻開(kāi)關(guān)的輸入端用于輸入S波段測(cè)波雷達(dá)頻率合成器所產(chǎn)生的射頻信號(hào)RF，所述第二個(gè)寬帶帶通濾波器的輸出端作為所述射頻預(yù)選放大模塊的輸出端；
所述第一本振模塊，從輸入端到輸出端包括依次連接的一個(gè)射頻開(kāi)關(guān)、一個(gè)Π型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)放大器和一個(gè)帶通濾波器;其中，所述射頻開(kāi)關(guān)受發(fā)射脈沖TP的控制，且所述射頻開(kāi)關(guān)的輸入端用于輸入S波段測(cè)波雷達(dá)頻率合成器所產(chǎn)生的第I本振信號(hào)LOl，所述帶通濾波器的輸出端作為所述第一本振模塊的輸出端；
所述第二本振模塊，從輸入端到輸出端包括依次連接的一個(gè)射頻開(kāi)關(guān)、一個(gè)Π型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)放大器和一個(gè)帶通濾波器;其中，所述射頻開(kāi)關(guān)受發(fā)射脈沖TP的控制，且所述射頻開(kāi)關(guān)的輸入端用于輸入S波段測(cè)波雷達(dá)頻率合成器所產(chǎn)生的第2本振信號(hào)L02，所述帶通濾波器的輸出端作為所述第二本振模塊的輸出端；
所述第一混頻及中頻放大模塊，從輸入端到輸出端包括依次連接的一個(gè)混頻器、一個(gè)寬帶帶通濾波器和一個(gè)放大器;其中，所述混頻器的一輸入端用于輸入所述射頻預(yù)選放大模塊的輸出端所輸出的信號(hào)，所述混頻器的另一輸入端用于輸入所述第一本振模塊的輸出端所輸出的信號(hào)，所述放大器的輸出端作為所述第一混頻及中頻放大模塊的輸出端；
所述第二混頻及中頻放大模塊，從輸入端到輸出端包括依次連接的一個(gè)混頻器、第一個(gè)聲表濾波器、第一個(gè)放大器、一個(gè)數(shù)控衰減器、第二個(gè)放大器和第二個(gè)聲表濾波器;其中，所述混頻器的一輸入端用于輸入所述第一混頻及中頻放大模塊的輸出端所輸出的信號(hào)，所述混頻器的另一輸入端用于輸入所述第二本振模塊的輸出端所輸出的信號(hào)，所述第二個(gè)聲表濾波器的輸出端作為所述第二混頻及中頻放大模塊的輸出端，用于輸出中頻信號(hào)IF。
[0007]其中，所述S波段測(cè)波雷達(dá)射頻模擬前端電路的三個(gè)輸入信號(hào)分別為S波段測(cè)波雷達(dá)頻率合成器所產(chǎn)生的2個(gè)本振信號(hào)和I個(gè)射頻信號(hào)；
其中，所述第I本振信號(hào)LOl為正弦波信號(hào)，頻率為2.17-2.37GHz，功率為+7dBm;所述第2本振信號(hào)L02為線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)FMCW，頻率為538.5MHz，功率為+7dBm;所述射頻信號(hào)RF為線性調(diào)頻中斷連續(xù)波信號(hào)FMICW，頻率為2.75-2.95GHz。
[0008]其中，所述S波段測(cè)波雷達(dá)射頻模擬前端電路的三個(gè)輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)所述S波段測(cè)波雷達(dá)射頻模擬前端電路，輸出的所述中頻信號(hào)IF為一個(gè)頻率為41.5MHz的中頻信號(hào)，供后續(xù)模數(shù)轉(zhuǎn)換及DSP處理。
[0009]其中，在所述射頻預(yù)選放大模塊中，所述防雷器采用MC-6BP，其防雷方式為直流接地，承受功率200W，插入損耗< 0.2dB，駐波比<1.5，放電開(kāi)始電壓為230V；
所述限幅器采用Min1-Circuits公司的RLM-43-5W+，其插損小于< 0.4dB，限幅電平10(113111~37(113111，恢復(fù)時(shí)間 < 40ns ；
所述射頻開(kāi)關(guān)采用SKY13286-359LF，其插入損耗< ldB，隔離度2 58dB，通斷開(kāi)關(guān)時(shí)間小于50ns，控制電平為TTL電平，高電平導(dǎo)通；
所述射頻放大器采用1腿10451^，增益2 24(^，噪聲系數(shù)<1.6，駐波比<1.5;
所述第一個(gè)寬帶帶通濾波器和第二個(gè)寬帶帶通濾波器均采用Min1-Circuits公司的BFCN-2850+，通帶范圍 2750_2950MHz，損耗 < 4dB，阻帶衰減 2 20dB。
[0010]其中，在所述第一混頻及中頻放大模塊中，所述混頻器采用MCA-35H+，射頻端頻率范圍500-3500MHz，本振端頻率范圍500-3500MHz，輸出端頻率范圍10-1500MHz，變頻損耗<6dB，隔離度 2 20dB;
所述寬帶帶通濾波器采用BPF-A580+，通帶范圍520-640MHz，損耗< 4dB，阻帶衰