CN203039680U - W波段高性能收发射频组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种W波段高性能收发射频组件，其包含射频接收组件和射频发送组件；射频发送组件包含：温度补偿型石英晶体谐振器；与温度补偿型石英晶体谐振器输出端电路连接的锁相环路；与锁相环路输出端电路连接的第一乘法器；与第一乘法器输出端电路连接的第二乘法器；与第二乘法器输出端电路连接的有源偏置控制器；与有源偏置控制器输出端电路连接的发送天线，发送天线用于发送W波段无线信号。本实用新型电路简洁，对压控振荡器VCO性能要求较低，调试方便，且可以灵活产生各种不同的信号波形，因而在工程上具有低成本、通用性强等优点，是一种极具潜力和优势的调频连续波信号产生设备。

Description

W波段高性能收发射频组件

技术领域

本实用新型涉及一种用于雷达探测系统的组件，具体涉及一种W波段高性能收发射频组件。

背景技术

对于雷达探测系统，射频收发组件的性能同样决定了雷达整机的探测能力。目前，国内8mm射频组件设计能力和工艺水平已比较成熟，但对于3mm频段收发组件正处于设计攻关阶段，随着国内顶级微波射频组件研发单位的加大投入，以及Agilent 500GHz以下仪表对大陆解禁，W波段射频组件的国产化预计在未来1～2年内实现。

若采用传统VCO的方式研制调频源，系统的发射杂散较差，寄生调幅很难消除。若采用DDS+上变频的方式，不仅成本高昂，且体积较大功耗也较高，并不适合车载防撞雷达使用。

实用新型内容

本实用新型提供一种W波段高性能收发射频组件，电路简洁，低成本，通用性强。

为实现上述目的，本实用新型提供一种W波段高性能收发射频组件，其包含射频接收组件和射频发送组件；其特点是，上述的射频发送组件包含：

温度补偿型石英晶体谐振器；

与上述温度补偿型石英晶体谐振器输出端电路连接的锁相环路；

与上述锁相环路输出端电路连接的第一乘法器；

与上述第一乘法器输出端电路连接的第二乘法器；

与上述第二乘法器输出端电路连接的有源偏置控制器；

与上述有源偏置控制器输出端电路连接的发送天线，发送天线用于发送W波段无线信号。

上述的锁相环路包含：

参考频率源；

与上述参考频率源输出端电路连接的鉴相器；

与上述鉴相器输出端电路连接的环路滤波器；

与上述环路滤波器输出端电路连接的压控振荡器，压控振荡器输出信号至第一乘法器；以及，

程序分频器，上述压控振荡器通过程序分频器电路连接至鉴相器。

上述的第一乘法器采用有效×2频率乘法器。

上述的第二乘法器采用被动×3频率乘法器。

上述的射频接收组件包含：

接收天线，用于接收W波段无线信号；

与上述接收天线输出端电路连接的低噪放大器；

与上述低噪放大器输出端电路连接的混频器；

与上述混频器输出端电路连接的高线性增益模块。

本实用新型公开的一种基于锁相环的现行调频源的W波段高性能收发射频组件和现有技术的W波段高性能收发射频组件相比，其优点在于，本实用新型电路简洁，对压控振荡器VCO性能要求较低，调试方便，且可以灵活产生各种不同的信号波形，因而在工程上具有低成本、通用性强等优点，所以说是一种极具潜力和优势的调频连续波信号产生设备。

附图说明

图1为本实用新型W波段高性能收发射频组件的射频接收组件的电路框图；

图2为本实用新型W波段高性能收发射频组件的射频发送组件的电路框图；

图3为本实用新型W波段高性能收发射频组件的锁相环路的电路框图；

图4为本实用新型W波段高性能收发射频组件的鉴相器的PFD理想特性曲线。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施例。

本实用新型公开一种W波段高性能收发射频组件的实施例，本实施例中说明一种基于锁相环的线性调频源的77GHZ微波收发组件，该微波收发组件包含射频接收组件和射频发送组件。

如图1所示，射频接收组件包含：用于接收W波段无线信号的接收天线24，与接收天线24输出端电路连接的低噪放大器23，与低噪放大器23输出端电路连接的混频器22，与混频器22输出端电路连接的高线性增益模块21。其中低噪放大器23采用HMC-ALH508芯片。混频器22采用HMC-MDB277芯片，并接受一路77GHZ的LO信号。高线性增益模块21采用HMC580ST89。

如图2所示，射频发送组件包含：温度补偿型石英晶体谐振器11（TCXO），与温度补偿型石英晶体谐振器11输出端电路连接的锁相环路12，与锁相环路12输出端电路连接的第一乘法器13，与第一乘法器13输出端电路连接的第二乘法器14，与第二乘法器14输出端电路连接的有源偏置控制器15，与有源偏置控制器15输出端电路连接的发送天线16，发送天线16用于发送W波段无线信号。

其中，有源偏置控制器15采用HMC-AUH320芯片。第一乘法器13采用有效×2频率乘法器HMC576LC3B芯片。第二乘法器14采用被动×3频率乘法器HMC-XTB110芯片。

如图3所示，锁相环路12包含：参考频率源121，与参考频率源121输出端电路连接的鉴相器122，与鉴相器（PD）122输出端电路连接的环路滤波器（LPF）123，与环路滤波器123输出端电路连接的压控振荡器（VCO）124，以及程序分频器（/M）125，压控振荡器124通过程序分频器125电路连接至鉴相器122。压控振荡器124用于输出信号至第一乘法器13。

该锁相环路12是一个相位负反馈系统，这有别于常见的电压或电流负反馈系统。鉴相器122总是对输入的参考信号的相位和反馈信号的相位进行比较，当两个相位差保持恒定或者为零时（具体由鉴相器的类型决定），环路进入稳态，表示相位已经锁定，这时输出信号的频率等于输入信号的频率乘以分频比M，即                                               

，其中

为锁相环参考频率源121输出的参考频率；否则，鉴相器122继续进行相位比较，输出一个信号

经过环路滤波器123低通滤波变成直流信号

，控制压控振荡器124的输出信号频率往参考频率的方向接近，直到锁定。

鉴相器（Phase Detector）122是锁相环中的一个重要的模块。它主要的功能是检测输入参考信号与压控振荡器输出信号之间的相位差（有时是频率差），并产生与这个相位差(或频率差)成比例的输出信号。鉴相器的性能决定着锁相环的精度，并对其稳定性也有一定的影响。它的线性模型为：

其中

是鉴相器的增益，是压控振荡器经过分频器的输出信号与PLL输入参考信号之间的相位误差。上式表达的线性模型成立的条件是相位误差

足够小，即要在鉴相器的线性范围内。

PFD的工作原理与差动放大器类似，两者都是检测两个输入信号的差值，并产生与之成正比的输出信号。如图4所示，在鉴相范围内，PFD的平均输出

与两个输入

和

之间的相位差成线性正比，如式(3)，其中K为PFD的增益。

压控振荡器（VCO，Voltage Controlled Oscillator）124是PLL中的核心单元，同时也是工作频率最高的单元，它通过改变输入端的直流调谐电压来改变输出信号的频率，VCO的输出频率表达式如下：

其中，

为VCO的自由振荡频率，

是VCO输入的控制电压。

为其压控增益，它是指单位电压下，VCO输出频率的变化量，典型单位为[Hz/V]。理想情况下，要求压控增益为常数，即输入电压与输出频率应保持良好的线性关系，而实际的PLL频率综合器的设计中，

很难为常数。

当环路处于锁定状态时，输出频率与输入频率相同，两者之间存在一个稳态相差。若输入信号发生相位或频率变化(由干扰或调制所引起)，通过环路自身的控制作用，环路的输出信号，即压控振荡频率和相位，就会跟踪输入信号的变化，这即是环路的跟踪特性。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种W波段高性能收发射频组件，其包含射频接收组件和射频发送组件；其特征在于，所述的射频发送组件包含：

温度补偿型石英晶体谐振器（11）；

与所述温度补偿型石英晶体谐振器（11）输出端电路连接的锁相环路（12）；

与所述锁相环路（12）输出端电路连接的第一乘法器（13）；

与所述第一乘法器（13）输出端电路连接的第二乘法器（14）；

与所述第二乘法器（14）输出端电路连接的有源偏置控制器（15）；

与所述有源偏置控制器（15）输出端电路连接的发送天线（16），发送天线（16）用于发送W波段无线信号。

2.如权利要求1所述的W波段高性能收发射频组件，其特征在于，所述的锁相环路（12）包含：

参考频率源（121）；

与所述参考频率源（121）输出端电路连接的鉴相器（122）；

与所述鉴相器（122）输出端电路连接的环路滤波器（123）；

与所述环路滤波器（123）输出端电路连接的压控振荡器（124），压控振荡器（124）输出信号至第一乘法器（13）；以及，

程序分频器（125），所述压控振荡器（124）通过程序分频器（125）电路连接至鉴相器（122）。

3.如权利要求1所述的W波段高性能收发射频组件，其特征在于，所述的第一乘法器（13）采用有效×2频率乘法器。

4.如权利要求1所述的W波段高性能收发射频组件，其特征在于，所述的第二乘法器（14）采用被动×3频率乘法器。

5.如权利要求1所述的W波段高性能收发射频组件，其特征在于，所述的射频接收组件包含：

接收天线（24），用于接收W波段无线信号；

与所述接收天线（24）输出端电路连接的低噪放大器（23）；

与所述低噪放大器（23）输出端电路连接的混频器（22）；

与所述混频器（22）输出端电路连接的高线性增益模块（21）。

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