单天线高隔离度线性调频连续波雷达天线系统的制作方法

本发明涉及一种单天线高隔离度线性调频连续波雷达天线系统，具体涉及应用于线性调频连续波雷达测速测距场合的雷达天线改进技术。

背景技术：

线性调频连续波雷达由于持续发射，接收机会受到发射机直达波信号的干扰，所以该体制雷达的收发隔离问题是首要亟待解决的问题。

传统线性调频连续波雷达为提高隔离度通常采用收发天线分置的双天线方式，当收发天线距离足够远，并且采取相应的吸波和屏蔽措施，收发隔离度问题较容易解决；采用双天线调频连续波雷达系统在体积、重量和制作成本明显增加，不利于系统的小型化、轻型化和低成本设计，限制了该体制雷达在各平台领域的应用。

现有的线性调频连续波雷达装置主要用于测距、测速，微波发射机和宽带接收机同时、同频、近距离工作时发射信号，通过空间耦合的方式影响接收机正常工作，将回波信号淹没在直达波信号中，无法获取需要的回波信号，严重时将阻塞接收机，使接收机无法正常工作。线性调频连续波雷达采用单天线作为收发前端，该天线会有广泛的工程应用场景，由于如果设计更小尺寸的天线，隔离度一定会减小，更加恶化线性调频连续波雷达装置测距、测速的性能，因此线性调频连续波雷达装置天线的小尺寸和高隔离度是无法同时兼顾的。

因此急需设计一种既可以解决收发隔离度问题又能实现小型化的单天线高隔离度线性调频连续波雷达天线系统。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种单天线高隔离度线性调频连续波雷达天线系统，以解决线性调频连续波雷达收发隔离度及小型化等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种单天线高隔离度线性调频连续波雷达天线系统，包括天线电路板、变频电路板、中频电路板、多区域板级屏蔽腔、金属屏蔽外壳、射频连接器插头、供电接口；天线电路板采用单天线设计，既对雷达发射信号取样，又同时接收雷达发射信号；天线电路板的收发天线采用对称结构；变频电路板串接后与线性调频连续波雷达发射机和发射天线、接收机与接收天线之间，均采用多区域分割结构屏蔽；天线电路板通过中心接头与变频电路板相连，变频电路板对取样信号及接收信号进行变频处理，将变频后的中频信号送至中频电路板，变频电路板留有两个外置互联射频接头；中频电路板通过模拟信号运算为变频电路提供权值电压，该电压用于反馈控制变频电路板中的矢量调制器；变频电路板及中频电路板上均采用了多区域隔离结构，分别对高频、中频、控制信号及供电进行了屏蔽；金属屏蔽壳体内通过叠层设计结构，装配安装了天线、变频电路板及中频电路板；供电接口为本天线系统提供电源。

所述天线系统采用一体化设计，将天线、变频电路板、中频电路板集成在系统同一个装置内。

所述天线系统采用了模拟的变频信号及中频信号处理方式。

本发明的优点及积极效果：本发明所述的一种单天线高隔离度线性调频连续波雷达天线系统，采用独特的板级屏蔽结构设计，实现对电气信号、控制信号、中频信号、高频信号的有效屏蔽，以新颖的多种电路板叠层互联结构组成一个小型化系统，从而进一步提升了天线的隔离度，优化了线性调频连续波雷达装置测距、测速的性能，本发明具有很强的环境适应性。

附图说明

图1-1是本发明的外部结构主视图。

图1-2是图1-1的仰视图。

图1-3是图1-1的后视图。

图1-4是图1-1的侧视图。

图1-5是本发明的外部结构立体视图。

图2-1是本发明的内部纵向剖视图。

图2-2是本发明的内部主视图。

图3是本发明的天线面板示意图。

图4是本发明的变频电路板多区域屏蔽结构示意图。

图5是本发明的中频电路板多区域屏蔽结构示意图。

具体实施方式

本发明的具体结构参见图1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、2-1、2-2、3、4及5所示。一种单天线高隔离度线性调频连续波雷达天线系统，包括天线电路板、变频电路板、中频电路板、多区域板级屏蔽腔、金属屏蔽外壳、射频连接器插头、供电接口。天线电路板由两个对称天线面组成，中心接头与变频电路板互连；变频电路板除与天线电路板存在射频互连，与中频电路板也存在射频互连及电气互连关系，且留有两个外置互联射频接头；中频电路板通过模拟信号运算为变频电路提供权值电压；供电接口为本天线系统提供电源。天线电路板采用单天线设计，收发天线采用对称结构，采用单天线设计将缩减因采用双天线而带来的大尺寸问题。变频电路板串接与线性调频连续波雷达发射机与发射天线、接收机与接收天线之间，均采用多区域分割结构屏蔽。单板用于对雷达发射信号取样的同时接收雷达发射信号，并对取样信号及接收信号进行变频处理，将变频后的中频信号送至中频电路板。中频电路板对变频电路板输入的中频信号进行处理，通过运算产生控制电压，该电压用于反馈控制变频电路板中的矢量调制器。变频电路板及中频电路板上均采用了多区域隔离结构，分别对高频、中频、控制信号及供电进行了屏蔽，提升了系统电磁兼容性能。金属屏蔽壳体内装配安装了天线、变频电路板及中频电路板，通过叠层设计保证了板件隔离，并有效提升收发隔离度。

本发明是一种单天线高隔离度线性调频连续波雷达天线系统，该系统采用多级电路叠层联合，实现信号功率、时延可调节，自适应直达波干扰信号，从而解决收发天线在空间有限的场景下，近距离布置给接收机造成的问题。各个模块硬件电路均采用模拟电路设计方案，有源信号处理和无源信号处理相结合，变频电路板集成了板级频率发生器、变频电路、相位可调电路、时延可调电路、功率自主调节电路，中频电路板通过对称的硬件电路设计和时延可调节电路实现了中频信号的调节。有源信号处理单元通过控制矢量调制器产生一路与直达波信号等幅反相的抵消信号，再通过信号合成达到抵消直达波信号的目的，实现单天线调频连续波雷达的射频抵消，提高收发间隔离度。

本发明的工作原理为：天线系统射频端口接入调频连续波雷达发射端口，对发射信号进行取样作为参考信号，并将参考信号进行变频处理，送至中频电路板；将发射取样信号与接收信号合成后的合成信号进行取样分析作为误差信号，对该信号进行变频处理后送至中频电路板，误差信号及参考信号通过模拟运算，产生i/q两路权值电压，两路权值送至矢量调制器i/q控制端口。

如图1-1、1-2、1-3、1-4、1-5所示，为该系统的金属屏蔽外壳可视化的组成示意图。在上述图中展示了系统的对外接口类型和安装位置。如图2-1、2-2所示，系统内部各个模块级互连关系可视化的组成示意，图2-1直观展示了系统内部各个模块垂直分布位置和互连情况，包含：天线电路板(1)、(4)，变频电路板(2)，中频电路板(3)，射频连接器插头和供电接口(5)，金属屏蔽外壳(6)、(7)，图2-2以俯视视角直观展示了系统内部紧凑的空间；如图3所示，是天线模块级可视化的组成示意，直观展示了金属屏蔽外壳和单天线电路板的位置关系；如图4、图5分别是变频电路板和中频电路板的多区域板级屏蔽腔，屏蔽腔以独特的结构设计对电气信号、控制信号、中频信号、高频信号实现了屏蔽，使系统具有良好的屏蔽效能。变频电路板主要由耦合器、矢量调制器、移相器、本振等组成，用于取样发射信号，合成反馈误差信号，并将取样信号及误差反馈信号进行变频处理；中频电路板主要用于将参考信号与误差信号进行模拟运算处理，产生i/q两路权值电压，两路权值送至变频电路板中矢量调制器的i/q控制端口。从而形成一个闭环系统，实现实时抵消直达波信号的目的，提高收发间隔离度。