CN106169658A - 毫米波天线与射频前端的单板集成系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毫米波天线与射频前端的单板集成系统，单板上集成了毫米波发射天线、毫米波接收天线、毫米波发射前端电路和毫米波接收前端电路，单板正面集成了毫米波发射天线和毫米波接收天线，单板反面集成了毫米波发射前端电路和毫米波接收前端电路，毫米波发射前端电路在外部输入信号的控制下产生毫米波射频信号，通过发射馈源口使毫米波发射天线实现信号发射，毫米波接收天线接收毫米波射频信号后，再通过毫米波接收前端电路及信号处理电路处理后输出低频处理信号。本发明技术难度小，集成度高，解决了毫米波天线和毫米波射频前端因完全独立分开设计而导致的产品体积及重量大、研制成本高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种毫米波天线与射频前端的单板集成系统。
背景技术
毫米波是波长在1mm～10mm的电磁波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点，毫米波具有极宽的带宽，相同天线尺寸下，毫米波的波束要比微波的波束窄得多，毫米波具有全天候特性等优点，毫米波的不足之处是大气中传播衰减严重，器件加工精度要求高，毫米波在雷达、目标识别和检测、通讯、气象、遥感、射电天文等领域正在被大量的开发应用。应用毫米波技术，需要重点突破和解决毫米波天线及毫米波射频前端的设计，毫米波天线和毫米波射频前端是毫米波产品研制的技术难点，毫米波产品的体积和重量也主要取决于毫米波天线和毫米波射频前端，毫米波天线和毫米波射频前端的传统设计方法是进行分开设计，独立研制，两者结构体完全分开，利用高频电缆连接，建立通信链路，这种设计方法导致了设备部件体积较大、重量重、研制费用高，针对低成本、小型化应用领域，如无人机、汽车等，这种设计方法不是一种行之有效的技术途径，随着近几年无人机的快速发展，毫米波测高及避障需求尤为迫切，而小型化、低成本毫米波产品设计是无人机应用需要重点考虑的因素之一，因此，对毫米波天线和毫米波射频前端进行单板集成设计，是迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种毫米波天线与射频前端的单板集成系统，用于解决毫米波天线和毫米波射频前端完全独立分开设计而导致的产品体积及重量大、研制成本高的技术问题。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种毫米波天线与射频前端的单板集成系统，它包括毫米波发射天线、毫米波发射前端电路、毫米波接收天线、毫米波接收前端电路和信号处理电路；所述毫米波发射天线和所述毫米波接收天线集成于单板一面，所述毫米波发射前端电路与所述毫米波接收前端电路集成于单板另一面；所述毫米波发射前端电路通过发射馈源口与所述毫米波发射天线连接；所述毫米波接收前端电路通过接收馈源口与所述毫米波接收天线连接；所述信号处理电路分别与所述毫米波发射前端电路和所述毫米波接收前端电路连接；毫米波发射前端电路在外部输入信号的控制下，产生毫米波射频信号，通过发射馈源口送毫米波信号至毫米波发射天线实现信号发射，所述毫米波接收天线接收毫米波射频信号后，通过接收馈源口送毫米波信号至毫米波接收前端电路，所述信号处理电路将接收到的毫米波信号与发射的毫米波信号进行处理后输出低频处理信号。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，所述毫米波发射天线和所述毫米波接收天线集成于单板正面；所述毫米波发射前端电路与所述毫米波接收前端电路集成于单板反面。
本发明还可以是：
根据本发明的另一个实施方案，所述单板上设置有两个分别与发射馈源口和接收馈源口贯穿的单板过孔。
根据本发明的另一个实施方案，所述毫米波发射前端电路包括压控振荡器VCO、功分器和功率放大器PA，所述毫米波接收前端电路包括低噪声放大器LNA，所述信号处理电路包括乘法器和低通滤波器LPF，所述压控振荡器VCO在外部输入信号控制下产生毫米波信号并传输给功分器，所述功分器再将信号分成两路，一路信号传输给功率放大器PA，所述功率放大器PA放大后输出至发射馈源口；另一路信号传输给乘法器，并在乘法器中与由接收馈源口输入至低噪声放大器LNA放大后的信号进行乘法处理，经低通滤波器LPF滤波后，输出低频处理信号。
根据本发明的另一个实施方案，所述毫米波发射天线和毫米波接收天线均包括4排天线阵子，毫米波发射天线将发射馈源口送入的毫米波信号直接进行发射，所述毫米波接收天线对接收的毫米波信号通过接收馈源口送到毫米波接收前端电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种毫米波天线与射频前端的单板集成系统，具有：
1)本发明技术难度小：针对毫米波天线和毫米波射频前端的设计，毫米波天线设计在单板正面，毫米波射频前端设计在单板反面，毫米波天线和毫米波射频前端通过单板正反面之间的过孔连接，解决了毫米波天线和毫米波射频前端两者之间的通信连接问题；
2)本发明集成度高：将毫米波天线和毫米波射频前端同时设计集成在一个单板上，单板正面放置毫米波天线，单板反面放置毫米波射频前端，解决了传统设计手段将毫米波天线和毫米波射频前端进行分开独立设计，毫米波天线和毫米波射频前端体积和重量大、研制成本高的技术问题。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1为根据本发明一个实施例的毫米波天线与射频前端的单板集成系统的结构示意图。
图2为根据本发明一个实施例的毫米波射频前端的电路原理示意图。
图3为根据本发明一个实施例的毫米波天线的电路原理示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－毫米波发射天线，2－毫米波发射前端电路，3－毫米波接收天线，4－毫米波接收前端电路，5－发射馈源口，6－接收馈源口，7－信号处理电路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，图1示出了根据本发明一个实施例的毫米波天线与射频前端的单板集成系统的结构示意图，一种毫米波天线与射频前端的单板集成系统，它包括毫米波发射天线1、毫米波发射前端电路2、毫米波接收天线3、毫米波接收前端电路4和信号处理电路7；所述毫米波发射天线1和所述毫米波接收天线3集成于单板一面，所述毫米波发射前端电路2与所述毫米波接收前端电路4集成于单板另一面；所述毫米波发射前端电路2通过发射馈源口5与所述毫米波发射天线1连接；所述毫米波接收前端电路4通过接收馈源口6与所述毫米波接收天线3连接；所述信号处理电路7分别与所述毫米波发射前端电路2和所述毫米波接收前端电路4连接；毫米波发射前端电路2在外部输入信号的控制下，产生毫米波射频信号，通过发射馈源口5送毫米波信号至毫米波发射天线1实现信号发射，所述毫米波接收天线3接收毫米波射频信号后，通过接收馈源口6送毫米波信号至毫米波接收前端电路4，所述信号处理电路7将接收到的毫米波信号与发射的毫米波信号进行处理后输出低频处理信号。
所述毫米波发射天线1和所述毫米波接收天线3集成于单板正面；所述毫米波发射前端电路2与所述毫米波接收前端电路4集成于单板反面。
所述单板上设置有两个分别与发射馈源口5和接收馈源口6贯穿的单板过孔。
如图2所示，毫米波发射前端电路2包括压控振荡器VCO、功分器和功率放大器PA，所述毫米波接收前端电路4包括低噪声放大器LNA，所述信号处理电路7包括乘法器和低通滤波器LPF，所述压控振荡器VCO在外部输入信号控制下产生毫米波信号并传输给功分器，所述功分器再将信号分成两路，一路信号传输给功率放大器PA，所述功率放大器PA放大后输出至发射馈源口5；另一路信号传输给乘法器，并在乘法器中与由接收馈源口6输入至低噪声放大器LNA放大后的信号进行乘法处理，经低通滤波器LPF滤波后，输出低频处理信号。
如图3所示，毫米波发射天线1和毫米波接收天线3均包括4排天线阵子，毫米波发射天线1将发射馈源口5送入的毫米波信号直接进行发射，所述毫米波接收天线3对接收的毫米波信号通过接收馈源口6送到毫米波接收前端电路4。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (5)
1.一种毫米波天线与射频前端的单板集成系统，其特征在于它包括毫米波发射天线(1)、毫米波发射前端电路(2)、毫米波接收天线(3)、毫米波接收前端电路(4)和信号处理电路(7)；所述毫米波发射天线(1)和所述毫米波接收天线(3)集成于单板一面，所述毫米波发射前端电路(2)与所述毫米波接收前端电路(4)集成于单板另一面；所述毫米波发射前端电路(2)通过发射馈源口(5)与所述毫米波发射天线(1)连接；所述毫米波接收前端电路(4)通过接收馈源口(6)与所述毫米波接收天线(3)连接；所述信号处理电路(7)分别与所述毫米波发射前端电路(2)和所述毫米波接收前端电路(4)连接；毫米波发射前端电路(2)在外部输入信号的控制下，产生毫米波射频信号，通过发射馈源口(5)送毫米波信号至毫米波发射天线(1)实现信号发射，所述毫米波接收天线(3)接收毫米波射频信号后，通过接收馈源口(6)送毫米波信号至毫米波接收前端电路(4)，所述信号处理电路(7)将接收到的毫米波信号与发射的毫米波信号进行处理后输出低频处理信号。
2.根据权利要求1所述的毫米波天线与射频前端的单板集成系统，其特征在于所述毫米波发射天线(1)和所述毫米波接收天线(3)集成于单板正面；所述毫米波发射前端电路(2)与所述毫米波接收前端电路(4)集成于单板反面。
3.根据权利要求1所述的毫米波天线与射频前端的单板集成系统，其特征在于所述单板上设置有两个分别用于发射馈源口(5)和接收馈源口(6)贯穿的单板过孔。
4.根据权利要求1所述的毫米波天线与射频前端的单板集成系统，其特征在于所述毫米波发射前端电路(2)包括压控振荡器VCO、功分器和功率放大器PA，所述毫米波接收前端电路(4)包括低噪声放大器LNA，所述信号处理电路(7)包括乘法器和低通滤波器LPF，所述压控振荡器VCO在外部输入信号控制下产生毫米波信号并传输给功分器，所述功分器再将信号分成两路，一路信号传输给功率放大器PA，所述功率放大器PA放大后输出至发射馈源口(5)；另一路信号传输给乘法器，并在乘法器中与由接收馈源口(6)输入至低噪声放大器LNA放大后的信号进行乘法处理，经低通滤波器LPF滤波后，输出低频处理信号。
5.根据权利要求1所述的毫米波天线与射频前端的单板集成系统，其特征在于所述毫米波发射天线(1)和毫米波接收天线(3)均包括4排天线阵子，毫米波发射天线(1)将发射馈源口(5)送入的毫米波信号直接进行发射，所述毫米波接收天线(3)对接收的毫米波信号通过接收馈源口(6)送到毫米波接收前端电路(4)。
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