毫米波宽带多通道TR组件的制作方法

毫米波宽带多通道tr组件
技术领域
1.本实用新型属于tr（transmitter and receiver）组件领域，具体涉及一种毫米波宽带多通道tr组件，特别适用于工作在毫米波频段宽带连续波有源相控阵天线体制。


背景技术：

2.有源相控阵天线在军用雷达、通信、电子对抗等系统中已得到广泛应用，而tr 组件是有源固态相控阵雷达中的核心组成部分，在当今相控阵雷达系统中占有举足轻重的地位。毫米波有源相控阵天线无需扫描伺服机构，部分 tr 组件损坏并不会导致天线射频性能的显著退化，比机械扫描天线和集中式收发系统具有更高可靠性。随着工作频段逐步扩展，毫米波频段的tr组件凸显出了十分迫切的应用需求，特别是在机载多功能雷达、车载多功能传感器、末端制导导引头、卫星通信等领域。而宽频段地使用不仅增加了系统使用的有效频带，提高了系统的抗干扰能力，同时也为不同系统的需求提供了较为通用的平台。
3.随着多通道tr组件技术的发展，对于控制通道中幅度和相位的控制逻辑位数越来越多，采用并行的方式一方面会大大增加tr组件的体积，同时对于外部波束控制而言复杂程度会很大。
4.鉴于此，设计一款毫米波宽带多通道tr组件很有必要。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种毫米波宽带多通道tr组件，其采用宽带技术结合集成独立电源及综合控制板实现毫米波宽带多通道tr组件，该多通道tr组件的频带极宽，实现了从毫米波波段共8ghz的有效利用带宽，其相对带宽更是高达22%，提高了工作的频段及抗干扰能力。
6.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：毫米波宽带多通道tr组件，包括：
7.多通道t组件，用于实现信号的发射以及波束赋形；
8.功分网络，用于实现多通道信号的功率分配；
9.多通道r组件，用于实现信号的放大接收以及波束控制；
10.功率合成网络，用于实现多通道接收信号的功率合成；
11.高度集成独立电源及综合控制板，包括电源模块和综合控制模块，其中，电源模块用于为多通道t组件和多通道r组件供电并控制各个通道的工作状态；综合控制模块用于对各个通道内电器调节元件的调节信号进行控制。
12.进一步的，所述的多通道t组件和多通道r组件之间采用收发分置的方式设置。
13.进一步的，所述电源模块与综合控制模块一体化设置。
14.进一步的，所述多通道t组件和多通道r组件中的每个通道均通过一控制开关连接至电源模块，且所述控制开关以及电器调节元件均通过单片机连接至所述的综合控制模块。
15.进一步的，所述综合控制模块为fpga波束控制器，该fpga波束控制器与单片机之间通过spi串口连接。
16.进一步的，所述电器调节元件为移相器和衰减器，通过单片机可控制每个通道的幅度、相位以及通道的通断。
17.进一步的，所述的多通道t组件和多通道r组件均采用四通道集成设计。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用宽带技术结合集成独立电源及综合控制板实现毫米波宽带多通道tr组件，一方面提高了通信系统的抗干扰能力以及满足雷达对不同探测距离和探测精度的应用需求，另一方面提高了tr组件的集成度，降低波形控制单元的复杂程度。
附图说明
19.图1是本实用新型的毫米波宽带多通道tr组件的架构图；
20.图2是本实用新型中集成独立电源及综合控制板的控制原理图。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实用新型毫米波宽带多通道tr组件的架构图如图1所示，该多通道tr组件包括多通道t组件、功分网络、多通道r组件、功率合成网络以及高度集成独立电源及综合控制板；
23.其中，多通道t组件用于实现信号的发射以及波束赋形；功分网络用于实现多通道信号的功率分配；多通道r组件用于实现信号的放大接收以及波束控制；功率合成网络用于实现多通道接收信号的功率合成；
24.高度集成独立电源及综合控制板包括电源模块和综合控制模块，电源模块用于为多通道t组件和多通道r组件供电并控制各个通道的工作状态；综合控制模块用于对各个通道内电器调节元件的调节信号进行控制。
25.本实用新型中，所述的多通道t组件和多通道r组件之间采用收发分置的方式设置，即t组件和r组件设计成独立的模块，区别于收发分时使用的一体设计，从而能够适用于连续波相控阵体制。
26.为了提高集成度，降低波形控制电路难度，所述电源模块与综合控制模块一体化设置。
27.进一步的，如图2所示，所述多通道t组件和多通道r组件中的每个通道均通过一控制开关连接至电源模块，且所述控制开关以及电器调节元件均通过单片机连接至所述的综合控制模块。所述综合控制模块为fpga波束控制器，该fpga波束控制器与单片机之间通过spi串口连接。所述电器调节元件为移相器和衰减器，通过单片机可控制每个通道的幅度、相位以及通道的通断。从而可实现每个组件均可实现单通道和多通道工作，实现波束赋形，
提高通道隔离度，降低系统功耗。同时每个组件和外部通过spi串口的方式进行通信，降低系统波形控制电路难度。
28.为了达到最佳的使用效果，各通道原理、pcb板及工艺上采用相同设计，保证各通道的一致性。
29.实施例1
30.为了降低系统馈电网络复杂度，所述的多通道t组件和多通道r组件均采用四通道集成设计，分别为四通道t组件和四通道r组件。
31.本实施例中，设计带宽为8ghz的四功分零度功分器，将变频通道发射输入的宽带信号一分为四，且通道间的相位差保持在一定范围。同时，在四通道t组件中，采用基于phemt工艺的超宽带分布式放大器芯片，将信号功率放大的同时增加通道间的隔离度；采用gaas mmic的数控衰减器、数控移相器及放大器的多功能芯片，实现单个通道幅度和相位的控制，最后采用双电源供电、低功耗的功率放大器芯片实现末级功率的放大，将输出信号送给天线。
32.进一步的，在四通道r组件中，首先采用宽带、低噪声系数及高增益的宽带低噪声放大器将天线接收到的信号进行低噪声放大；然后采用宽带移相器及数控衰减器芯片对接收到的信号幅度和相位进行调整，使不同天线接收到的信号具备功率合成条件；最后，将多通道接收的信号通过功率合成网络进行功率合成一路，送至接收下变频组件中。
33.如图2 所示，tr组件采用独立电源控制，采用单片机进行移相器、数控衰减器等内部控制信号的控制，降低tr组件的设计对外接口数量以及波形控制的复杂度。同时，利用开关及电源控制，实现对于每个通道直至每个组件实现通道工作和休眠控制，对于休眠通道采用电源控制减低功耗，增加使用寿命。
34.为了达到最佳的使用效果，采用屏蔽腔体设计，将宽带毫米波tr组件的微波部分和电源控制部分进行分层设计，即提高了模块的可维护性又增加了抗电磁干扰能力。此外，采用数字电路和模拟电路一体化设计，控制简单，降低整个相控阵天线波形控制复杂度。
35.综上，本实用新型采用宽带技术结合集成独立电源及综合控制板实现毫米波宽带多通道tr组件，且该多通道tr组件的频带极宽，实现了从毫米波波段共8ghz的有效利用带宽，其相对带宽更是高达22%，提高了工作的频段及抗干扰能力。
36.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。