一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置的制作方法

1.本实用新型涉及雷达技术领域，尤其涉及一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，对雷达提出了更多先进性能的要求，使其能够满足现代高机动抗有源干扰、能够满足陆基、海基、机载、星载以及舰载等相控阵雷达的使用需求，其中雷达的重要组成部分前端接收机需要具备多通道超宽带接收、高集成度、高可靠性、大动态范围以及非常强的抗干扰能力等；但是现有的雷达前端接收机很难满足要求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，解决了现有雷达前端接收机的不足。
4.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，它包括基带信号处理模块、频率源模块和多路射频接收机前端通道；所述基带信号处理模块通过串口通信与所述频率源模块建立通信连接，所述基带信号处理模块与多路射频接收机前端通道相互连接进行信号采集和信息交互；所述频率源模块输出多路本振信号到所述射频接收机前端通道，每路本振信号对应一路射频接收器前端通道。
5.所述频率源模块包括功分器网络和多路本振信号通道；所述功分器网络的输出端与多路本振信号通道的输入端连接，每路本振信号通道输出端输出本振信号到对应路的射频接收机前端通道。
6.每路本振信号通道均包括第一本振信号通道和第二本振信号通道；所述第二本振信号通道包括第一锁相环和第一单刀四掷开关，所述第一单刀四掷开关的第一输出端依次连接第一带通滤波器、直接数字频率合成器、第二带通滤波器、第一本振放大器、四倍频器和第三带通滤波器、第二单刀四掷开关、数控衰减器和第二本振放大器，所述第二本振放大器的输出端输出第二本振信号到对应路的射频接收机前端通道；所述第一单刀四掷开关的第二输出端连接第四带通滤波器，第四带通滤波器的输出端连接第二单刀四掷开关，所述第一单刀四掷开关的第三输出端接第五带通滤波器，第五带通滤波器的输出端连接第二单刀四掷开关。
7.所述第一本振信号通道包括第二锁相环，所述第二锁相环的输出端连接第六带通滤波器，第六带通滤波器的输出端连接第三本振放大器，第三本振放大器的输出端输出第一本振信号到对应路射频接收机前端通道。
8.每路射频接收机前端通道包括依次连接的数字衰减器、放大器、带通滤波器、放大器、数字衰减器、第一混频器、放大器、数字衰减器、第一开关选择单元、放大器、第二混频器、数字衰减器、放大器、第二开关选择单元和放大器；所述第一本振信号输入到所述第一混频器，所述第二本振信号输入到第二混频器。
9.所述第一开关选择单元包括两个单刀双掷开关和两个带通滤波器，一个单刀双掷开关的两个输出端分别连接一个带通滤波器，带通滤波器的输出端连接另一个单刀双掷开关。
10.所述第二开关选择单元包括两个单刀三掷开关，两个带通滤波器、一个高通滤波器和一个低通滤波器；一个单刀三掷开关的其中两个输出端分别连接一个带通滤波器，带通滤波器的输出端连接另一个单刀三掷开关，最后一个输出端依次连接低通滤波器和高通滤波器，高通滤波器的输出端连接另一个单刀三掷开关。
11.本实用新型具有以下优点：一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，采用超外差多次变频技术，通过开关矩阵切换实现宽带多倍频程接收信号处理。设备内部具备内外本振、参考晶振切换功能，具备srio信号交互和处理能力，具备自检测(bit)功能，自检包括模块状态检测功能、处理器芯片和存储器状态检测功能、通道状态检测功能、电压检测功能以及温度检测功能等。具备网口、串口、1553b及jtag接口调试功能。
附图说明
12.图1为本实用新型的原理结构示意图；
13.图2为本实用新型频率源模块的原理结构示意图；
14.图3为射频接收机前端通道的原理结构示意图。
具体实施方式
15.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的保护范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
16.如图1所示，一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，它包括基带信号处理模块、频率源模块和宽带射频接收机，其中宽带射频接收机由四路射频接收机前端通道组成；所述基带信号处理模块通过串口通信与所述频率源模块建立通信连接，所述基带信号处理模块与四路射频接收机前端通道相互连接进行信号采集和信息交互；所述频率源模块输出四路本振信号到所述射频接收机前端通道，每路本振信号对应一路射频接收器前端通道。
17.进一步地，基带信号处理部分包含fpga和stm32、srio信号交互与信息处理、自检 bit、网口、串口以及1533b接口等，fpga完成时序控制以及信号采集等功能，stm32完成网口通信以及算法处理等，srio信号交互与信息处理完成内部与外部高速信息交互与处理等功能。由于整个设备系统为多通道高速采集通信，因此通过引入采用lrm高速航插接头实现高速数据传输，其最大传输数据率大于6gbps。
18.如图2所示，频率源模块包括功分器网络和四路本振信号通道；所述功分器网络的输出端与四路本振信号通道的输入端连接，每路本振信号通道输出端输出本振信号到对应路的射频接收机前端通道。
19.每路本振信号通道均包括第一本振信号通道和第二本振信号通道；所述第二本振信号通道包括第一锁相环和第一单刀四掷开关，所述第一单刀四掷开关的第一输出端依次连接第一带通滤波器、直接数字频率合成器(dds)、第二带通滤波器、第一本振放大器、四倍频器和第三带通滤波器、第二单刀四掷开关、数控衰减器和第二本振放大器，所述第二本振放大器的输出端输出第二本振信号到对应路的射频接收机前端通道；所述第一单刀四掷开关的第二输出端连接第四带通滤波器，第四带通滤波器的输出端连接第二单刀四掷开关，所述第一单刀四掷开关的第三输出端接第五带通滤波器，第五带通滤波器的输出端连接第二单刀四掷开关。
20.所述第一本振信号通道包括第二锁相环，所述第二锁相环的输出端连接第六带通滤波器，第六带通滤波器的输出端连接第三本振放大器，第三本振放大器的输出端输出第一本振信号到对应路射频接收机前端通道。
21.如图3所示，每路射频接收机前端通道包括依次连接的数字衰减器、放大器、带通滤波器、放大器、数字衰减器(dsa)、第一混频器、放大器、数字衰减器、第一开关选择单元、放大器、第二混频器、数字衰减器、放大器、第二开关选择单元和放大器；所述第一本振信号输入到所述第一混频器，所述第二本振信号输入到第二混频器。
22.所述第一开关选择单元包括两个单刀双掷开关和两个带通滤波器，一个单刀双掷开关的两个输出端分别连接一个带通滤波器，带通滤波器的输出端连接另一个单刀双掷开关。
23.所述第二开关选择单元包括两个单刀三掷开关，两个带通滤波器、一个高通滤波器和一个低通滤波器；一个单刀三掷开关的其中两个输出端分别连接一个带通滤波器，带通滤波器的输出端连接另一个单刀三掷开关，最后一个输出端依次连接低通滤波器和高通滤波器，高通滤波器的输出端连接另一个单刀三掷开关。
24.进一步地，多通道接收机频率源工作原理为，外部输入100mhz参考时钟，然后参考信号通过功分器分成八路输出，其中第一路功分信号进入第一锁相环，第一锁相环输出第一种信号3500mhz时钟信号，通过单刀四掷开关选择后输出带通滤波器进行滤波处理，滤波后信号进入dds1，然后dds1再fpga控制信号命令下，输出一个1200mhz信号，接着dds 输出信号经过带通滤波器和本振放大器后，再进入4倍频器，4倍频器输出信号为4800mhz，倍频后信号经过带通滤波器以及单刀四掷开关输出信号作为数字衰减器的信号输入，通过此器件可以调节输出信号幅度，最后信号经过本振放大器后作为通道1的第二本振信号输出。此信号为宽带信号。
25.另外，第一路功分信号进入第一锁相环后，还可以输出第二种信号，频率为4140mhz 以及第三种信号4070mhz，此两种信号路径类似，都是通过单刀四掷开关选择后输出，然后信号在进入带通滤波器，接着信号再经过单刀四掷开关，然后通过数字衰减器和本振放大器放大处理后，作为通道1的第二本振信号输出。第二本振信号共有三个频点分时输出分别是 4800mhz、4140mhz以及4070mhz。作为中频800mhz、140mhz以及70mhz变频输出本振信号。
26.当100mhz参考信号通过功分器分成八路输出后，第二路功分信号进入第二锁相环，锁相环输出信号依次经过带通滤波器以及本振放大器进行选频和放大后输出，此路输出信号作为通道1的第一本振信号输出。整个频率源与fpga采用串口进行通信，主要完成对
信号频率点、开关选通以及幅度衰减等控制。同理，其他几路作为通道2、通道3以及通道4的本振信号输出链路一样。
27.本实用新型的工作过程如下：当接收信号进入下变频通道后，先经过数字衰减器保证在大信号情况下放大器不饱和，然后经过低噪放放大器处理，在进行滤波、放大、衰减，然后进入混频器进行下变频，第一次混频输出中频频率为4000mhz，然后开关两路，第一路为宽带信号通路，然后第二路为窄带信号通路，此处添加滤波器是为了对第二次混频的镜像频率进行抑制，然后开关选择经过放大进入第二级混频器，第二级混频器输出中频频率依次为 70mhz、140mhz，800mhz，然后第二中频经过单刀三掷开关进行中频选择滤波，然后在经过开关放大，中频信号进入单刀双掷开关，一路为线性通道，另外一路为对数通道，最后经过开关选择输出需要的中频信号。其中接收第一本振信号频率范围为4036～5995mhz，其中宽带下一本振频率范围为4430～5600mhz，窄带下一本振频率范围为4036～5995mhz，其对应的第二中频频率依次为70mhz、140mhz，800mhz。
28.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，其特征在于：它包括基带信号处理模块、频率源模块和多路射频接收机前端通道；所述基带信号处理模块通过串口通信与所述频率源模块建立通信连接，所述基带信号处理模块与多路射频接收机前端通道相互连接进行信号采集和信息交互；所述频率源模块输出多路本振信号到所述射频接收机前端通道，每路本振信号对应一路射频接收器前端通道。2.根据权利要求1所述的一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，其特征在于：所述频率源模块包括功分器网络和多路本振信号通道；所述功分器网络的输出端与多路本振信号通道的输入端连接，每路本振信号通道输出端输出本振信号到对应路的射频接收机前端通道。3.根据权利要求2所述的一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，其特征在于：每路本振信号通道均包括第一本振信号通道和第二本振信号通道；所述第二本振信号通道包括第一锁相环和第一单刀四掷开关，所述第一单刀四掷开关的第一输出端依次连接第一带通滤波器、直接数字频率合成器、第二带通滤波器、第一本振放大器、四倍频器和第三带通滤波器、第二单刀四掷开关、数控衰减器和第二本振放大器，所述第二本振放大器的输出端输出第二本振信号到对应路的射频接收机前端通道；所述第一单刀四掷开关的第二输出端连接第四带通滤波器，第四带通滤波器的输出端连接第二单刀四掷开关，所述第一单刀四掷开关的第三输出端接第五带通滤波器，第五带通滤波器的输出端连接第二单刀四掷开关。4.根据权利要求3所述的一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，其特征在于：所述第一本振信号通道包括第二锁相环，所述第二锁相环的输出端连接第六带通滤波器，第六带通滤波器的输出端连接第三本振放大器，第三本振放大器的输出端输出第一本振信号到对应路射频接收机前端通道。5.根据权利要求4所述的一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，其特征在于：每路射频接收机前端通道包括依次连接的数字衰减器、放大器、带通滤波器、放大器、数字衰减器、第一混频器、放大器、数字衰减器、第一开关选择单元、放大器、第二混频器、数字衰减器、放大器、第二开关选择单元和放大器；所述第一本振信号输入到所述第一混频器，所述第二本振信号输入到第二混频器。6.根据权利要求5所述的一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，其特征在于：所述第一开关选择单元包括两个单刀双掷开关和两个带通滤波器，一个单刀双掷开关的两个输出端分别连接一个带通滤波器，带通滤波器的输出端连接另一个单刀双掷开关。7.根据权利要求5所述的一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，其特征在于：所述第二开关选择单元包括两个单刀三掷开关，两个带通滤波器、一个高通滤波器和一个低通滤波器；一个单刀三掷开关的其中两个输出端分别连接一个带通滤波器，带通滤波器的输出端连接另一个单刀三掷开关，最后一个输出端依次连接低通滤波器和高通滤波器，高通滤波器的输出端连接另一个单刀三掷开关。

技术总结
本实用新型涉及一种多通道大动态范围雷达接收机前端装置，涉及雷达技术领域，它包括基带信号处理模块、频率源模块和多路射频接收机前端通道；基带信号处理模块通过串口通信与频率源模块建立通信连接，基带信号处理模块与多路射频接收机前端通道相互连接进行信号采集和信息交互；频率源模块输出多路本振信号到射频接收机前端通道，每路本振信号对应一路射频接收器前端通道。本实用新型采用超外差多次变频技术，通过开关矩阵切换实现宽带多倍频程接收信号处理。设备内部具备内外本振、参考晶振切换功能，具备SRIO信号交互和处理能力，具备状态检测功能、处理器芯片和存储器状态检测功能、通道状态检测功能、电压检测功能以及温度检测功能等。度检测功能等。度检测功能等。


技术研发人员：黄刚 杜成兵 阳安源 李佳壕 米本廷
受保护的技术使用者：成都雷通科技有限公司
技术研发日：2021.09.23
技术公布日：2022/3/8