專利名稱：一種x波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示集成化多模接收通道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)載合成孔徑(SAR)雷達(dá)接收技術(shù)，為一種X波段SAR/GMTI (合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示)集成化多模接收通道，應(yīng)用于機(jī)載合成孔徑雷達(dá)或星載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機(jī)載合成孔徑雷達(dá)(SAR)偵察系統(tǒng)由于其全天候、全天時(shí)、安全系數(shù)高等特點(diǎn)，正被國(guó)際市場(chǎng)廣泛關(guān)注。目前SAR雷達(dá)系統(tǒng)接收機(jī)很難同時(shí)滿足體積、重量、集成化及多模要求，本發(fā)明的接收機(jī)作為SAR雷達(dá)整機(jī)重要組成部分，其不僅采用MMIC器件的金絲互聯(lián)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)微型化設(shè)計(jì)，而且，采用多模式增益控制及多模式帶寬控制，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多徑向分辨率及多動(dòng)態(tài)控制要求。同時(shí)，由于本接收通道包括寬帶正交解調(diào)功能，為了減小體積重量，其內(nèi)部采用表貼元器件，與其他部分采用嵌入式互聯(lián)方式。隨著機(jī)載SAR雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展，其不僅對(duì)系統(tǒng)的體積、重量和可靠性要求不斷提高，而且對(duì)地面目標(biāo)的徑向分辨率、 動(dòng)態(tài)要求也越來(lái)越高。由于受機(jī)載平臺(tái)載荷能力的限制，X波段SAR/GMTI集成化多模接收通道必須實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)、集成化、微型化、多模融合及強(qiáng)電磁兼容性，本發(fā)明就是解決大動(dòng)態(tài)、 集成化、微型化、多模融合及強(qiáng)電磁兼容性設(shè)計(jì)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種X波段SAR/GMTI集成化多模接收通道，該接收通道可為雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)回波接收處理，其發(fā)明特點(diǎn)是大動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、集成化設(shè)計(jì)、微型化設(shè)計(jì)、多模融合設(shè)計(jì)、強(qiáng)電磁兼容性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了集成化和通用模塊化。采用新技術(shù)設(shè)計(jì)了多模式幅度控制及多模式帶寬控制超外差接收通道，此多模式控制不僅使接收機(jī)滿足性能指標(biāo)(包括大動(dòng)態(tài))的要求，而且，模式帶寬控制采用的開(kāi)關(guān)選擇方法，大大減小了接收機(jī)的體積。為了滿足接收機(jī)體積小、重量輕的要求，運(yùn)用了裸芯片限幅器、匪IC放大器、匪IC補(bǔ)償放大器、匪IC中頻放大器的設(shè)計(jì)及金絲互聯(lián)技術(shù)，同時(shí)，各功能電路采用了嵌入技術(shù)，特別是I/Q正交解調(diào)及模式控制電路的嵌入技術(shù)，使得整個(gè)接收機(jī)的體積、重量大大減小，滿足機(jī)載SAR/GMTI雷達(dá)對(duì)接收機(jī)的體積、重量要求。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示(SAR/ GMTI)集成化多模接收通道由雙定向耦合器1、限幅器2、放大器3、濾波器4、AGC (自動(dòng)增益控制)5、補(bǔ)償放大6、混頻器7、第一中放8、模式控制9、數(shù)控衰減10、第二中放11、I/Q正交解調(diào)12組成。雙定向耦合器1輸入端分別為回波、TR測(cè)試及接收測(cè)試信號(hào)入、其輸出連接限幅器2、限幅器2輸出連接放大器3、放大器3輸出連接濾波器4、濾波器4輸出連接AGC (自動(dòng)增益控制)5、AGC自動(dòng)增益控制5輸出連接補(bǔ)償放大6、補(bǔ)償放大6輸出連接混頻器7、混頻器7的另一輸入為本振信號(hào)、混頻器7的輸出連接第一中放8、第一中放8的輸出連接模
4式控制9、模式控制9的輸出連接數(shù)控衰減10、數(shù)控衰減10的輸出連接第二中放11、第二中放11的輸出連接I/Q正交解調(diào)12、I/Q正交解調(diào)12的輸入為相干本振信號(hào)、I/Q正交解調(diào) 12的輸出為I、Q正交信號(hào)；
所述一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示(SAR / GMTI)集成化多模接收通道采用集成設(shè)計(jì)技術(shù)和微型化設(shè)計(jì)技術(shù)，以大大減小整個(gè)接收機(jī)的體積和重量，從而滿足機(jī)載SAR/GMTI雷達(dá)對(duì)接收機(jī)體積和重量的要求；采用多模融合設(shè)計(jì)技術(shù)，從而大大減小了模式控制部分的體積和重量，提高了本發(fā)明的可靠性；采用強(qiáng)電磁容設(shè)計(jì)技術(shù)，有效的減小了輻射干擾，使本發(fā)明的可靠性進(jìn)一步提高；射頻采用AGC技術(shù)，中頻采用數(shù)控衰減技術(shù)，使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大動(dòng)態(tài)特性。本發(fā)明的單元電路均采用集成化設(shè)計(jì)技術(shù)；
本發(fā)明的模式控制9、I/Q正交解調(diào)12、采用了通用表面貼裝接口，為表面貼裝模塊；模式控制9采用開(kāi)關(guān)選擇方式，大大減小了本發(fā)明的體積；I/Q正交解調(diào)12和模式控制9采用嵌入技術(shù)，以減小本發(fā)明的體積和重量；
本發(fā)明的數(shù)控衰減10、第二中放11、I/Q正交解調(diào)12單元電路采用表面貼裝器件和數(shù)字電路集成技術(shù)，集成于一塊印制板上。限幅器2、放大器3、補(bǔ)償放大6、混頻器7、第一中放8、數(shù)控衰減10采用MMIC (單片微波集成電路技術(shù))，其MMIC芯片與外電路采用0. 25um金絲連接，從而提高了本發(fā)明的微型化程度，減小了體積和重量。模式控制9采用五模式合用輸入、輸出開(kāi)關(guān)形式(多模融合設(shè)計(jì))，開(kāi)關(guān)與模式選擇間均采用細(xì)柔性電纜直接焊接，大大減小了模式控制部分的體積和重量。本發(fā)明的各單元電路均采用電磁兼容性設(shè)計(jì)技術(shù)，各單元電路均置于屏蔽腔體內(nèi)；各模塊微帶及印制板接地，并采用多點(diǎn)分布的小金屬化孔的方法來(lái)提高接地性能，減小接地回路的距離；對(duì)于電源線采用外帶屏蔽層的兩芯或多芯線，減小輻射干擾；對(duì)于信號(hào)連線，采用外帶半硬的同軸線。本發(fā)明的積極效果是
本發(fā)明采用大動(dòng)態(tài)、集成化、微型化設(shè)計(jì)、多模融合、強(qiáng)電磁兼容性設(shè)計(jì)等技術(shù)，提供了 X波段SAR/GMTI集成化多模接收通道，該通道內(nèi)的雙定向耦合器、限幅器、放大器、濾波器、 AGC (自動(dòng)增益控制)、補(bǔ)償放大、混頻器、中放、模式控制、數(shù)控衰減、I/Q正交解調(diào)均采用了集成化設(shè)計(jì)技術(shù)，其中限幅器、放大器、補(bǔ)償放大、混頻器、中放、數(shù)控衰減均采用了 MMIC(單片微波集成電路)技術(shù)，其MMIC芯片與外電路采用0. 25 μ m的金絲連接，提高了通道的微型化程度。模式控制、I/Q正交解調(diào)均采用了通用表貼接口，為表貼模塊，減小了體積及重量。限幅器、放大器、濾波器、AGC (自動(dòng)增益控制)、補(bǔ)償放大、混頻器、中放、模式控制、數(shù)控衰減、I/Q正交解調(diào)均采用了電磁兼容性設(shè)計(jì)技術(shù)，首先該系統(tǒng)放置于金屬箱體內(nèi)，對(duì)外界的電磁干擾已有很好的屏蔽作用，提高了系統(tǒng)的電磁兼容性。本發(fā)明的電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)還包括各模塊微帶及印制板接地，采用多點(diǎn)分布的小金屬化孔的方法來(lái)提高接地性能，減短接地回路的距離，對(duì)于電源線采用外帶屏蔽層的兩芯或多芯線，減小輻射干擾，對(duì)于信號(hào)連線，采用外帶半硬的同軸線等。本發(fā)明的射頻采用AGC技術(shù)，中頻采用數(shù)控衰減技術(shù)，使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大動(dòng)態(tài)特性。
本發(fā)明具有很高的工程實(shí)用價(jià)值，其社會(huì)價(jià)值、軍事價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分可觀。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2為本發(fā)明的雙定向耦合器原理圖。
圖3為本發(fā)明混放原理圖。
圖4為本發(fā)明解調(diào)器原理圖(第--部分)。
圖5為本發(fā)明解調(diào)器原理圖(第二二部分)。
圖6為本發(fā)明解調(diào)器原理圖(第三三部分)。
具體實(shí)施例方式如圖1-圖6所示
本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想采用了集成化、微型化、多模融合、大動(dòng)態(tài)、及強(qiáng)電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)回波接收處理。接收通道的主要功能是回波信號(hào)經(jīng)雙定向耦合器直通到限幅器，經(jīng)放大、濾波、 AGC選擇5位增益模式、補(bǔ)償放大、混頻、中頻放大、模式控制選擇信號(hào)帶寬后，由數(shù)控衰減選擇幅度模式，經(jīng)中放及I/Q正交解調(diào)后輸出零中頻I、Q信號(hào)輸出。接收測(cè)試及T/R測(cè)試信號(hào)雙定向耦合器入限幅器后，經(jīng)過(guò)上面相同電路后，分別檢測(cè)接收機(jī)及T/R組件的故障情況。本發(fā)明的硬件的組成如圖1所示其由雙定向耦合器1、限幅器2、放大器3、濾波器4、AGC自動(dòng)增益控制5、補(bǔ)償放大6、混頻器7、第一中放8、模式控制9、數(shù)控衰減10、第二中放11、I/Q正交解調(diào)12組成。其中
雙定向耦合器1輸入端分別為回波、TR測(cè)試及接收測(cè)試信號(hào)入、其輸出連接限幅器2、 限幅器2輸出連接放大器3、放大器3輸出連接濾波器4、濾波器4輸出連接AGC自動(dòng)增益控制5、AGC自動(dòng)增益控制5輸出連接補(bǔ)償放大6、補(bǔ)償放大6輸出連接混頻器7、混頻器7 的另一輸入為本振信號(hào)、混頻器7的輸出連接第一中放8、第一中放8的輸出連接模式控制 9、模式控制9的輸出連接數(shù)控衰減10、數(shù)控衰減10的輸出連接第二中放11、第二中放11 的輸出連接I/Q正交解調(diào)12、I/Q正交解調(diào)12的輸入為相干本振信號(hào)、I/Q正交解調(diào)12的輸出為I、Q正交信號(hào)，其中雙定向耦合器為平面微帶電路，限幅器是PIN二極管芯基座由導(dǎo)電膠粘接在盒體上，二極管另一極由金絲焊接在微帶電路上，AGC及數(shù)控衰減為MMIC單片衰減器，控制增益模式，補(bǔ)償放大及中放為MMIC電路，其互聯(lián)為金絲焊接，模式控制可五種模式改變接收機(jī)的帶寬。本發(fā)明的具體工作原理是 接收通道的工作過(guò)程
回波、TR測(cè)試信號(hào)及接收測(cè)試信號(hào)經(jīng)雙定向耦合器1輸入限幅器2送放大器3放大后， 由濾波器4濾波，信號(hào)輸出給AGC自動(dòng)增益控制5控制后，送補(bǔ)償放大6放大、由混頻器7 將其與本振信號(hào)混頻得中頻信號(hào)、此中頻信號(hào)經(jīng)第一中放8放大后，由模式控制9進(jìn)行模式選擇，選擇后的信號(hào)送數(shù)控衰減10進(jìn)行幅度控制，控制后的中頻信號(hào)經(jīng)第二中放11放大后由I/Q正交解調(diào)12進(jìn)行解調(diào)，輸出I、Q正交信號(hào)。
系統(tǒng)集成化、微型化、多模融合、大動(dòng)態(tài)、及強(qiáng)電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)原理是
集成化設(shè)計(jì)技術(shù)一通道內(nèi)的雙定向耦合器、限幅器、放大器、濾波器、AGC自動(dòng)增益控制、補(bǔ)償放大、混頻器、中放、模式控制、數(shù)控衰減、I/Q正交解調(diào)均采用了集成化設(shè)計(jì)技術(shù)。集成化設(shè)計(jì)技術(shù)二 數(shù)控衰減10、第二中放11、I/Q正交解調(diào)12單元電路均采用表貼器件，采用模擬及數(shù)字電路集成技術(shù)，集成于一塊雙面印制板上。集成化設(shè)計(jì)技術(shù)三模式控制、I/Q正交解調(diào)模塊采用了通用表貼接口，為表貼模塊，模式帶寬控制采用的開(kāi)關(guān)選擇方法，大大減小了接收機(jī)的體積。減小了體積及重量，I/ Q正交解調(diào)及模式控制電路的嵌入技術(shù)，使得整個(gè)接收機(jī)的體積、重量大大減小，滿足機(jī)載 SAR/GMTI雷達(dá)對(duì)接收機(jī)的體積、重量要求。微型化設(shè)計(jì)技術(shù)限幅器、放大器、補(bǔ)償放大、混頻器、數(shù)控衰減均采用了匪IC單片微波集成電路技術(shù)，其MMIC芯片與外電路采用0. 25 μ m的金絲連接，提高了通道的微型化程度，減小了體積及重量。多模融合設(shè)計(jì)技術(shù)模式控制采用五模式合用輸入、輸出開(kāi)關(guān)形式，開(kāi)關(guān)與模式選擇間均采用細(xì)柔性電纜直接焊接的方法，大大減小了模式控制部分的體積、重量及可靠性。強(qiáng)電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)限幅器、放大器、濾波器、AGC自動(dòng)增益控制、補(bǔ)償放大、混頻器、中放、模式控制、數(shù)控衰減、I/Q正交解調(diào)均采用了電磁兼容性設(shè)計(jì)技術(shù)，該系統(tǒng)放置于金屬箱體內(nèi)，對(duì)外界的電磁干擾已有很好的屏蔽作用，提高了系統(tǒng)的電磁兼容性。電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)還包括各模塊微帶及印制板接地，采用多點(diǎn)分布的小金屬化孔的方法來(lái)提高接地性能，減短接地回路的距離，對(duì)于電源線采用外帶屏蔽層的兩芯或多芯線，減小輻射干擾，對(duì)于信號(hào)連線，采用外帶半硬的同軸線等。大動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)射頻采用AGC技術(shù)，中頻采用數(shù)控衰減技術(shù)，使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大動(dòng)態(tài)特性。X波段SAR/GMTI集成化多模接收通道內(nèi)各部分的工作原理如下 雙定向耦合器
雙定向耦合器原理圖如圖2所示
T/R測(cè)試信號(hào)及接收測(cè)試信號(hào)分別接入雙定向耦合器的第一耦合端及第二耦合端，回波信號(hào)接入直通端，此三個(gè)信號(hào)均通過(guò)集成限幅器輸出?；旆?br> 混放原理圖如圖3所示
T/R測(cè)試信號(hào)、接收測(cè)試信號(hào)及回波信號(hào)經(jīng)隔離器Wl (隔離器主要是為了匹配)、單片 LNA (低噪聲放大器)放大，隔離器W2，由濾波器Zl濾波后送AGC (自動(dòng)增益控制)，經(jīng)隔離器W3、單片LNA (補(bǔ)償放大)、隔離器W4后，與由隔離器W5來(lái)的一本振信號(hào)經(jīng)混頻器Ul混頻得到中頻信號(hào)，此信號(hào)由單片放大器ERA-5放大后，由濾波器Z2濾波后輸出給N5數(shù)控衰減器(控制增益)，此信號(hào)由第二中放N6放大后輸出中頻信號(hào)，后外接五級(jí)開(kāi)關(guān)濾波器(模式控制)后，輸出中頻信號(hào)給解調(diào)器。解調(diào)器
來(lái)自前端系統(tǒng)的中頻信號(hào)和經(jīng)過(guò)放大后的相干本振信號(hào)同時(shí)輸入混頻器的兩端，混頻器的輸出形成兩路正交的I、Q基帶信號(hào)，經(jīng)過(guò)視頻放大后一路I、Q基帶信號(hào)送A/D采樣， 另一路I、Q基帶信號(hào)送檢測(cè)電路形成故障報(bào)警信號(hào)送監(jiān)控。其原理圖如圖4、圖5、圖6。
權(quán)利要求
1.一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示集成化多模接收通道，由雙定向耦合器 (1)、限幅器(2)、放大器(3)、濾波器(4)、AGC自動(dòng)增益控制(5)、補(bǔ)償放大(6)、混頻器(7)、 第一中放(8)、模式控制(9)、數(shù)控衰減(10)、第二中放(11)、I/Q正交解調(diào)(12)組成，特征在于雙定向耦合器(1)輸入端分別為回波、TR測(cè)試及接收測(cè)試信號(hào)入、其輸出連接限幅器(2)、限幅器(2)輸出連接放大器(3)、放大器(3)輸出連接濾波器(4)、濾波器(4)輸出連接AGC自動(dòng)增益控制(5)、AGC自動(dòng)增益控制(5)輸出連接補(bǔ)償放大(6)、補(bǔ)償放大(6)輸出連接混頻器(7)、混頻器(7)的另一輸入為本振信號(hào)、混頻器(7)的輸出連接第一中放(8)、 第一中放(8)的輸出連接模式控制(9)、模式控制(9)的輸出連接數(shù)控衰減(10)、數(shù)控衰減 (10)的輸出連接第二中放(11)、第二中放(11)的輸出連接I/Q正交解調(diào)(12)、I/Q正交解調(diào)(12)的輸入為相干本振信號(hào)、I/Q正交解調(diào)(12)的輸出為I、Q正交信號(hào)；所述一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示集成化多模接收通道[1]采用集成設(shè)計(jì)技術(shù)和微型化設(shè)計(jì)技術(shù)，大大減小了整個(gè)接收機(jī)的體積和重量，從而滿足機(jī)載SAR/GMTI雷達(dá)對(duì)接收機(jī)體積和重量的要求；[2]采用多模融合設(shè)計(jì)技術(shù)，從而大大減小了模式控制部分的體積和重量，也提高了本發(fā)明的可靠性；[3]采用強(qiáng)電磁容設(shè)計(jì)技術(shù)，有效的減小了輻射干擾，使本發(fā)明的可靠性進(jìn)一步提高；[4]射頻采用AGC技術(shù)，中頻采用數(shù)控衰減技術(shù)，使本發(fā)明具有了大動(dòng)態(tài)特性。
2.如權(quán)利要求1所述的一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示集成化多模接收通道，其特征是本發(fā)明的單元電路均采用集成化設(shè)計(jì)技術(shù)；本發(fā)明的模式控制(9)、I/Q正交解調(diào)(12)、采用了通用表面貼裝接口，為表面貼裝模塊；模式控制(9)采用開(kāi)關(guān)選擇方式，大大減小了本發(fā)明的體積；I/Q正交解調(diào)(12)和模式控制(9)采用嵌入技術(shù)，以減小本發(fā)明的體積和重量；本發(fā)明的數(shù)控衰減(10)、第二中放(11)、I/Q正交解調(diào)(12)單元電路采用表面貼裝器件和數(shù)字電路集成技術(shù)，集成于一塊印制板上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示集成化多模接收通道，其特征是限幅器(2)、放大器(3)、補(bǔ)償放大(6)、混頻器(7)、第一中放(8)、數(shù)控衰減(10)采用 MMIC (單片微波集成電路)技術(shù)，其MMIC芯片與外電路采用0. 25um金絲連接，從而提高了本發(fā)明的微型化程度，減小了體積和重量。
4.如權(quán)利要求1所述的一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示集成化多模接收通道，其特征是模式控制(9)采用五模式合用輸入、輸出開(kāi)關(guān)形式，開(kāi)關(guān)與模式選擇間均采用細(xì)柔性電纜直接焊接，大大減小了模式控制部分的體積和重量。
5.如權(quán)利要求1所述的一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示集成化多模接收通道，其特征是本發(fā)明的各單元電路均采用電磁兼容性設(shè)計(jì)技術(shù)，各單元電路均置于屏蔽腔體內(nèi)；各模塊微帶及印制板接地，并采用多點(diǎn)分布的小金屬化孔的方法來(lái)提高接地性能，減小接地回路的距離；對(duì)于電源線采用外帶屏蔽層的兩芯或多芯線，減小輻射干擾；對(duì)于信號(hào)連線， 采用外帶半硬的同軸線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種X波段合成孔徑雷達(dá)/地面動(dòng)目標(biāo)顯示(SAR/GMTI)集成化多模接收通道。該接收通道由雙定向耦合器、限幅器、放大器、濾波器、AGC(自動(dòng)增益控制)、補(bǔ)償放大、混頻器、第一中放、第二中放、模式控制、數(shù)控衰減、I/Q正交解調(diào)組成。本發(fā)明采用集成化和微型化設(shè)計(jì)技術(shù)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中高體積重量、高成本等缺點(diǎn)，使通道實(shí)現(xiàn)微型化(集成化設(shè)計(jì)技術(shù))，而且采用通用模塊化及強(qiáng)電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)，以適應(yīng)機(jī)載或星載等小型運(yùn)動(dòng)平臺(tái)偵察系統(tǒng)。本發(fā)明還采用了射頻AGC技術(shù)，中頻數(shù)控衰減技術(shù)，使其具有大動(dòng)態(tài)特性。
文檔編號(hào)G01S7/36GK102262221SQ20111010809
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者張琦, 桂勇峰, 程焰平, 莫驪, 袁同力 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所