多頻段毫米波通信發(fā)射的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多頻段毫米波通信發(fā)射機，包括多頻段毫米波通信發(fā)射機電路和金屬屏蔽盒；發(fā)射機電路固定組裝在金屬屏蔽盒內(nèi)。所述的多頻段毫米波通信發(fā)射機包括四倍頻器、多頻段帶通濾波器、第一驅(qū)動放大器、第一混頻器、第一帶通濾波器、第一功率放大器、第二混頻器、第二帶通濾波器、第二功率放大器、第二驅(qū)動放大器、第三混頻器、第三帶通濾波器、第三功率放大器、第一天線、第二天線、第三天線。本實用新型有效的提高了防撞雷達基礎(chǔ)設(shè)施和頻譜的利用率，減少了信號源和濾波器的數(shù)量，并可根據(jù)應(yīng)用頻段和發(fā)射距離的不同來進行選擇和搭配，提高了頻段的選擇靈活性和利用率。
【專利說明】多頻段毫米波通信發(fā)射機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及利用汽車防撞雷達的毫米波工作頻段來進行近中遠距離通信，尤其涉及一種多頻段毫米波通信發(fā)射機。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尤其是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以通過移動通信方式(GSM、3G等)、無線射頻識別技術(shù)(RFID)、定位技術(shù)(GPS)等對車輛進行實時跟蹤、運行狀況監(jiān)管和車輛之間、車輛與各種終端之間的無線通信等。
[0003]與此同時，無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展使得GHz頻段的頻譜資源快速消耗，不足以支持車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的高速無線數(shù)據(jù)傳輸。毫米波頻率由于具有寬頻譜、定向性和免許可等優(yōu)勢在超高速無線傳輸和安全等領(lǐng)域得到廣泛的使用，如用于汽車防撞雷達領(lǐng)域的24GHz、60GHz和77GHz頻段等。
[0004]因此，可以利用汽車防撞雷達工作的毫米波頻段來實現(xiàn)車載無線通信，實現(xiàn)汽車防撞雷達中基礎(chǔ)設(shè)施和頻譜資源的復(fù)用，并能夠?qū)?yīng)用擴展于車與車、車與路、車與行人、車與互聯(lián)網(wǎng)之間無線通信和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)智能化交通管理、智能動態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)無線通信、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)領(lǐng)域的進一步應(yīng)用。
[0005]同時，如果將汽車防撞雷達的主要工作頻段(24GHz、60GHz、77GHz )組合在一起，將能夠?qū)崿F(xiàn)一種多頻段通信系統(tǒng)，由多頻段通信發(fā)射機和多頻段通信接收機組成。這種多頻段通信系統(tǒng)綜合了三個頻段的優(yōu)勢，具備近中遠距離通信的特點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于利用汽車防撞雷達工作的毫米波頻段來進行近中遠距離通信，而提出一種多頻段毫米波通信發(fā)射機。
[0007]本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的方案:
[0008]一種多頻段毫米波通信發(fā)射機，包括多頻段毫米波通信發(fā)射機電路和金屬屏蔽盒；多頻段毫米波通信發(fā)射機電路組裝固定在金屬屏蔽盒內(nèi)；
[0009]所述的多頻段毫米波防撞雷達發(fā)射機電路包括四倍頻器、多頻段帶通濾波器、第一驅(qū)動放大器、第一混頻器、第一帶通濾波器、第一功率放大器、第二混頻器、第二帶通濾波器、第二功率放大器、第二驅(qū)動放大器、第三混頻器、第三帶通濾波器、第三功率放大器、第一天線、第二天線、第三天線。
[0010]四倍頻器通過微波連接器連接一個微波信號源，輸出端與多頻段帶通濾波器的輸入端相連，多頻段帶通濾波器的第一頻段輸出端與第一驅(qū)動放大器的輸入端相連，第一驅(qū)動放大器的輸出端與第一混頻器的本振信號端相連，第一混頻器的中頻端口通過微波連接器連接第一中頻信號源，第一混頻器的射頻端口與第一帶通濾波器一端相連，第一帶通濾波器另一端與第一功率放大器的輸入端相連，第一功率放大器的輸出端通過第一毫米波信號接口連接第一天線；多頻段帶通濾波器的第二頻段輸出端與第二混頻器的本振信號端相連，第二混頻器的中頻端口通過微波連接器連接第二中頻信號源，第二混頻器的射頻端口與第二帶通濾波器的一端相連，第二帶通濾波器的另一端與第二功率放大器的輸入端相連，第二功率放大器的輸出端通過第二毫米波信號接口連接第二天線；多頻段帶通濾波器的第三頻段輸出端與第二驅(qū)動放大器的輸入端相連，第二驅(qū)動放大器的輸出端與第三混頻器的本振信號端相連，第三混頻器的中頻端口通過微波連接器連接第三中頻信號源，第三混頻器的射頻端與第三帶通濾波器的一端相連，第三帶通濾波器另一端與第三功率放大器相連，第三功率放大器的輸出端通過第三毫米波信號接口連接第三天線。
[0011]所述的倍頻器采用四倍頻單片電路，實現(xiàn)信號源的四倍頻。
[0012]所述的第一帶通濾波器、第二帶通濾波器和第三帶通濾波器結(jié)構(gòu)相同，其為鋸齒狀微帶耦合結(jié)構(gòu)，包括兩個50歐姆微帶線、六根平行耦合線和五根耦合線連接線；
[0013]六根平行耦合線呈鋸齒狀排列，并通過耦合連接線串接，其中第一根和最后一根平行耦合線通過漸變線分別與一根50歐姆微帶線連接。
[0014]所述的第一混頻器采用基波混頻器，用于將第一頻段信號和第一中頻信號進行基波上混頻；第二混頻器和第三混頻器采用亞諧波混頻器，第二混頻器用于將第二頻段信號和第二中頻信號進行二次諧波上混頻，第三混頻器用于將第三頻段信號和第三中頻信號進行二次諧波上混頻。
[0015]所述的微波連接器采用SMA連接器；第一毫米波信號接口采用2.92mm同軸連接器或者WR28微帶-波導(dǎo)連接器，第二毫米波信號接口采用1.85mm同軸連接器或者WR15微帶-波導(dǎo)連接器，第三毫米波信號接口采用Imm同軸連接器或者WRlO微帶-波導(dǎo)連接器。
[0016]所述的金屬屏蔽盒由黃銅加工而成。
[0017]本實用新型對比已有技術(shù)具有以下創(chuàng)新點:
[0018]1、本實用新型的多頻段毫米波通信發(fā)射機利用了汽車防撞雷達的工作頻段來實現(xiàn)車載近中遠距離無線通信，有效的提高了防撞雷達基礎(chǔ)設(shè)施和頻譜的利用率。
[0019]2、本實用新型的多頻段毫米波通信發(fā)射機采用信號源共用的方式，有效的減少了信號源和濾波器的數(shù)量，從而使得該毫米波通信發(fā)射機的制作成本大幅降低。
[0020]3、本實用新型的多頻段毫米波通信發(fā)射機可以將四倍頻后產(chǎn)生的諧波充分利用。傳統(tǒng)倍頻架構(gòu)的通信發(fā)射機只利用倍頻后的主要頻率，即一個頻率，濾除了其余不需要的諧波。而本實用新型則將倍頻后的三路信號同時進行功率放大并進行混頻后發(fā)射，不僅提高了頻段的利用率，而且可以同時產(chǎn)生三個頻段信號供通信，還可根據(jù)應(yīng)用頻段和發(fā)射距離的不同來進行選擇和搭配，提高了頻段的選擇靈活性和利用率。
[0021]4、本實用新型的多頻段毫米波雷達發(fā)射機采用一體化研制理念，將多頻段毫米波通信發(fā)射機電路放置于金屬屏蔽盒中，提高了電路的抗干擾能力與防塵性。
[0022]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型多頻段毫米波通信發(fā)射機電路框圖；
[0024]圖2為本實用新型鋸齒形帶通濾波器結(jié)構(gòu)圖；
[0025]

【具體實施方式】
[0026]為使本實用新型的目的，技術(shù)方案和優(yōu)點更加清晰明白，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0027]如圖1所示，一種多頻段毫米波通信發(fā)射機，主要涉及多頻段毫米波通信發(fā)射機電路；多頻段毫米波通信發(fā)射機電路組裝固定在金屬屏蔽盒。
[0028]所述的多頻段毫米波通信發(fā)射機電路包括四倍頻器2、多頻段帶通濾波器3、第一驅(qū)動放大器4、第一混頻器5、第一帶通濾波器7、第一功率放大器8、第二混頻器10、第二帶通濾波器12、第二功率放大器13、第二驅(qū)動放大器15、第三混頻器16、第三帶通濾波器18、第三功率放大器19、第一天線9、第二天線14和第三天線20。
[0029]四倍頻器2通過微波連接器連接第一信號源I，輸出端與多頻段帶通濾波器3的輸入端相連，多頻段帶通濾波器3的第一頻段輸出端與第一驅(qū)動放大器4的輸入端相連，第一驅(qū)動放大器4的輸出端與第一混頻器5的本振信號端相連，第一混頻器的中頻端口通過微波連接器連接第一中頻信號源6，第一混頻器5的射頻端口與第一帶通濾波器7 —端相連，第一帶通濾波器7另一端與第一功率放大器8的輸入端相連,第一功率放大器8的輸出端通過第一毫米波信號接口連接第一天線9 ;多頻段帶通濾波器3的第二頻段輸出端與第二混頻器10的本振信號端相連，第二混頻器10的中頻端口通過微波連接器連接第二中頻信號源11，第二混頻器的射頻端口與第二帶通濾波器12的一端相連，第二帶通濾波器12的另一端與第二功率放大器13的輸入端相連，第二功率放大器13的輸出端通過第二毫米波信號接口連接第二天線14 ;多頻段帶通濾波器3的第三頻段輸出端與第二驅(qū)動放大器15的輸入端相連，第二驅(qū)動放大器的輸出端與第三混頻器16的本振信號端相連，第三混頻器16的中頻端口通過微波連接器連接第三中頻信號源17，第三混頻器16的射頻端與第三帶通濾波器18的一端相連，第三帶通濾波器另一端與第三功率放大器19相連，第三功率放大器19的輸出端通過第三毫米波信號接口連接第三天線20 ；
[0030]如圖2所示，所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器結(jié)構(gòu)相同，其為鋸齒狀微帶耦合結(jié)構(gòu)，包括兩個50歐姆微帶線、六根平行耦合線和五根耦合線連接線；
[0031]六根平行耦合線呈鋸齒狀排列，并通過耦合連接線串接，其中第一根和最后一根平行耦合線通過漸變線分別與一根50歐姆微帶線連接；
[0032]所述的倍頻器采用四倍頻單片電路，實現(xiàn)信號源的四倍頻，以降低所需本振信號的頻率來解決現(xiàn)有本地振蕩信號泄漏到天線，即射頻發(fā)射端的問題，提高頻率的穩(wěn)定度。倍頻后各次諧波可經(jīng)過濾波放大后被再次利用。
[0033]所述的第一混頻器采用基波混頻器，用于將第一頻段信號和第一中頻信號進行基波上混頻；第二混頻器和第三混頻器采用亞諧波混頻器，第二混頻器用于將第二頻段信號和第二中頻信號進行二次諧波上混頻，第三混頻器用于將第三頻段信號和第三中頻信號進行二次諧波上混頻。
[0034]所述的微波連接器采用SMA連接器；第一毫米波信號接口采用2.92mm同軸連接器或者WR28微帶-波導(dǎo)連接器，第二毫米波信號接口采用1.85mm同軸連接器或者WR15微帶-波導(dǎo)連接器，第三毫米波信號接口采用Imm同軸連接器或者WRlO微帶-波導(dǎo)連接器；電源接頭采用穿心電容。
[0035]以24GHz、61GHz、77GHz三頻段毫米波通信發(fā)射機為例對本實用新型進行描述。
[0036]信號源I采用7.6GHz的正弦信號，經(jīng)過倍頻器2四倍頻后，得到7.6GHz的各次諧波。多頻段帶通濾波器3將四倍頻后的信號分離成三路不同頻段的信號，頻率分別是
22.8GHz,30.4GHz、38GHz，即7.6GHz的三倍頻、四倍頻、五倍頻。由于四倍頻器產(chǎn)生的信號中除四倍信號外各諧波輸出功率都很小，所以第一頻段信號，即22.SGHz信號經(jīng)過第一驅(qū)動放大器4提高信號功率后在第一混頻器5中與1.2GHz第一中頻信號6進行基波上混頻，產(chǎn)生的24GHz信號經(jīng)過中心頻率24GHz，帶寬2GHz的第一帶通濾波器7濾波，最后通過第一功率放大器8提高發(fā)射功率后由第一天線9發(fā)射出去；第二頻段信號，即30.4GHz信號在第二混頻器10中與200MHz第二中頻信號11進行二次諧波上混頻，產(chǎn)生61GHz信號經(jīng)過中心頻率61GHz，帶寬2GHz的第二帶通濾波器12濾波，最后通過第二功率放大器13提高發(fā)射功率后由第二天線14發(fā)射出去；第三頻段信號，即38GHz信號經(jīng)過第二驅(qū)動放大器15放大信號后在第三混頻器16中與IGHz第三中頻信號17進行二次諧波上混頻，產(chǎn)生77GHZ信號經(jīng)過中心頻率77GHz，帶寬2GHz的第三帶通濾波器18濾波，最后通過第三功率放大器19提高發(fā)射功率后由第三天線20發(fā)射出去。三路信號是同時發(fā)射的，所以可以根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用頻段和所需信號的發(fā)射距離來進行選擇和搭配。
[0037]此處，第一中頻信號、第二中頻信號和第三中頻信號分別為1.2GHz,0.2GHz、1GHz，也可設(shè)置為其他的工作頻率，毫米波防撞通信發(fā)射機電路的其他部分做相應(yīng)調(diào)整即可。
[0038]實施例中的倍頻器2采用UMS公司的單片四倍頻芯片，輸入頻率范圍為
6.25-8.25GHz,四倍頻后輸出頻率范圍為25_33GHz。當(dāng)輸入信號采用7.6GHz，功率12dBm信號時，輸出端可以得到一個30.4GHz，功率IldBm的信號。
[0039]實施例中的第一混頻器5采用Hittite公司的無源GaAs混頻器，該混頻器即可上變頻也可下變頻，本振信號工作頻率14-26GHz，7.5dB的變頻損耗；第二混頻器10采用UMS公司的GaAs單邊帶混頻器，該混頻器具有鏡像抑制、亞諧波混頻、上變頻和下變頻功能，本振信號工作頻率27.5-32.5GHz, 12dB的變頻損耗，1dBc的鏡像抑制度；第三混頻器16采用Hittite公司的無源亞諧波混頻器，該混頻器即可上變頻也可下變頻，本振信號工作頻率29-43GHz，IldB的變頻損耗。
[0040]實施例中的第一帶通濾波器7、第二帶通濾波器12以及第三帶通濾波器18采用如圖2所示的鋸齒狀微帶耦合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)完全對稱，具有性能優(yōu)良，面積小，輸入輸出在同一水平線的優(yōu)點，使得帶通濾波器與芯片之間的互連更加的穩(wěn)定和方便。第一帶通濾波器7工作在24GHz，帶寬2GHz，用于提取24GHz的信號，濾除各次諧波和雜波；第二帶通濾波器12工作在61GHz，帶寬2GHz，用于提取61GHz的信號，濾除各次諧波和雜波；第三帶通濾波器18工作在77GHz，帶寬2GHz，用于提取77GHz信號，濾除不需要的各次諧波和雜波。多頻段帶通濾波器3用于提取三倍頻、四倍頻、五倍頻信號，提供給后級電路使用。以上帶通濾波器均利用Advanced Design System和HFSS進行電磁場仿真以接近實際性能。
[0041]實施例中第一驅(qū)動放大器4、第一功率放大器8和第二驅(qū)動放大器15采用UMS公司的四級GaAs功率放大器芯片，該四級功率放大器工作頻率在20-40GHZ，增益22dB，飽和輸出功率20dBm，具有非常良好的輸入寬帶匹配，用于提高倍頻后的三倍信號、五倍信號功率和第一路射頻信號的發(fā)射功率。第二功率放大器13采用Hittite公司的四級GaAs功率放大器，該功率放大器工作頻段50-66GHZ，增益24dB，輸出IdB壓縮功率17dBm，用于提高第二路射頻信號的發(fā)射功率。第三功率放大器19采用Hittite公司的四級GaAs功率放大器，該四級功率放大器工作在71-86GHZ，增益15dB，輸出IdB壓縮功率15dBm，用于提高第三路射頻信號的發(fā)射功率。
[0042]上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施案例對本實用新型作的詳細說明，不能認定本實用新型具體實施僅限于這些說明。對于本實用新型所述【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，對本實用新型的各組成部件、位置關(guān)系及連接方式在不改變其功能的情況下，進行的等效變換或替代，也落入本實用新型的保護范圍。
[0043] 本實用新型未公開的技術(shù)屬本領(lǐng)域公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.多頻段毫米波通信發(fā)射機，包括多頻段毫米波通信發(fā)射機電路和金屬屏蔽盒；多頻段毫米波通信發(fā)射機電路組裝固定在金屬屏蔽盒內(nèi)； 其特征在于:所述的多頻段毫米波通信發(fā)射機包括四倍頻器、多頻段帶通濾波器、第一驅(qū)動放大器、第一混頻器、第一帶通濾波器、第一功率放大器、第二混頻器、第二帶通濾波器、第二功率放大器、第二驅(qū)動放大器、第三混頻器、第三帶通濾波器、第三功率放大器、第一天線、第二天線、第三天線； 四倍頻器通過微波連接器連接一個微波信號源，輸出端與多頻段帶通濾波器的輸入端相連，多頻段帶通濾波器的第一頻段輸出端與第一驅(qū)動放大器的輸入端相連，第一驅(qū)動放大器的輸出端與第一混頻器的本振信號端相連，第一混頻器的中頻端口通過微波連接器連接第一中頻信號源，第一混頻器的射頻端口與第一帶通濾波器一端相連，第一帶通濾波器另一端與第一功率放大器的輸入端相連，第一功率放大器的輸出端通過第一毫米波信號接口連接第一天線；多頻段帶通濾波器的第二頻段輸出端與第二混頻器的本振信號端相連，第二混頻器的中頻端口通過微波連接器連接第二中頻信號源，第二混頻器的射頻端口與第二帶通濾波器的一端相連，第二帶通濾波器的另一端與第二功率放大器的輸入端相連，第二功率放大器的輸出端通過第二毫米波信號接口連接第二天線；多頻段帶通濾波器的第三頻段輸出端與第二驅(qū)動放大器的輸入端相連，第二驅(qū)動放大器的輸出端與第三混頻器的本振信號端相連，第三混頻器的中頻端口通過微波連接器連接第三中頻信號源，第三混頻器的射頻端與第三帶通濾波器的一端相連，第三帶通濾波器另一端與第三功率放大器相連，第三功率放大器的輸出端通過第三毫米波信號接口連接第三天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻段毫米波通信發(fā)射機，其特征在于:所述的倍頻器采用四倍頻單片電路，實現(xiàn)信號源的四倍頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻段毫米波通信發(fā)射機，其特征在于:所述的第一帶通濾波器、第二帶通濾波器和第三帶通濾波器結(jié)構(gòu)相同，其為鋸齒狀微帶耦合結(jié)構(gòu)，包括兩個50歐姆微帶線、六根平行耦合線和五根耦合線連接線； 六根平行耦合線呈鋸齒狀排列，并通過耦合連接線串接，其中第一根和最后一根平行耦合線通過漸變線分別與一根50歐姆微帶線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻段毫米波通信發(fā)射機，其特征在于:所述的第一混頻器采用基波混頻器，用于將第一頻段信號和第一中頻信號進行基波上混頻；第二混頻器和第三混頻器采用亞諧波混頻器，第二混頻器用于將第二頻段信號和第二中頻信號進行二次諧波上混頻，第三混頻器用于將第三頻段信號和第三中頻信號進行二次諧波上混頻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻段毫米波通信發(fā)射機，其特征在于:所述的微波連接器采用SMA同軸連接器；第一毫米波信號接口采用2.92mm同軸連接器或者WR28微帶-波導(dǎo)連接器，第二毫米波信號接口采用1.85mm同軸連接器或者WR15微帶-波導(dǎo)連接器，第三毫米波信號接口采用Imm同軸連接器或者WRlO微帶-波導(dǎo)連接器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻段毫米波通信發(fā)射機，其特征在于:所述的金屬屏蔽盒由黃銅加工而成。
【文檔編號】H04B1/04GK204103901SQ201420333756
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】文進才, 朱魏 申請人:杭州電子科技大學(xué)