一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)，包括第一耦合器、第二耦合器、電橋和天線；第一耦合器的輸入端連接雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射端口，直通端和電橋的一個(gè)輸入端口相連；第二耦合器的輸入端連接雷達(dá)系統(tǒng)的接收端口，直通端和電橋的另一個(gè)輸入端口相連，且第一耦合器的耦合端口和第二耦合器的隔離端口通過(guò)傳輸線相連。第一耦合器將發(fā)射信號(hào)取出一部分，這部分信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸線移相后，通過(guò)第二耦合器耦合到接收鏈路中，同發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)電橋和其他路徑泄漏到接收鏈路中的信號(hào)相抵消，從而提高發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)之間的隔離度和隔離度帶寬，本發(fā)明在滿足收發(fā)隔離度要求的同時(shí)，很好地解決了雷達(dá)難以集成化、小型化的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)具有距離盲區(qū)小、精度高、帶寬大、功率低、簡(jiǎn)單小巧等優(yōu)點(diǎn)，在小型雷達(dá)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，在調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)中，收發(fā)信號(hào)頻段相同且同時(shí)使用，因而對(duì)接收和發(fā)射系統(tǒng)之間的隔離度提出了很高的要求。收發(fā)隔離度不夠，發(fā)射信號(hào)泄漏到接收系統(tǒng)中的信號(hào)強(qiáng)度太大，會(huì)導(dǎo)致接收系統(tǒng)底噪升高，系統(tǒng)飽和，性能下降等，甚至可能會(huì)導(dǎo)致接收系統(tǒng)損壞。目前主流的方式是接收和發(fā)射分別使用一根天線，以滿足收發(fā)隔離度的要求，但是這種方式天線的占用面積大大增加，與調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)簡(jiǎn)單小巧的特點(diǎn)相違背，限制了調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的進(jìn)一步小型化。因而收發(fā)共用一副天線的方式逐漸得到重視。
[0003]目前，收發(fā)共用一副天線的方案主要有以下兩種:
(I)使用環(huán)形器對(duì)收發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行隔離，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。在其技術(shù)中，利用電磁波在環(huán)形器中只能沿單方向環(huán)形共用一副天線，即信號(hào)只能沿正方向①—②—③傳輸，而反方向①—③—②是隔尚。彳目號(hào)沿①—②是直通，形成發(fā)射支路，?目號(hào)沿②—③是直通，形成接收支路，信號(hào)沿①—③是隔離，起接收發(fā)射隔離作用。
[0004]從圖1可知，收發(fā)共用一副天線的關(guān)鍵在于環(huán)形器，環(huán)形器的原理是磁場(chǎng)偏置鐵氧體材料各向異性特性，即鐵氧體材料在外加高頻波場(chǎng)與恒定直流磁場(chǎng)共同作用下，產(chǎn)生旋磁特性(又稱張量磁導(dǎo)率特性)。正是這種旋磁特性，使在鐵氧體中傳播的電磁波發(fā)生極化的旋轉(zhuǎn)(法拉第效應(yīng))，以及電磁波能量強(qiáng)烈吸收(鐵磁共振)。
[0005]從環(huán)形器原理來(lái)看，需要鐵氧體材料作介質(zhì)，加恒定磁場(chǎng)，可知制作比較復(fù)雜，難以小型化，并且不便于集成。另一方面隨著現(xiàn)在雷達(dá)的頻率越來(lái)越高，對(duì)鐵氧體材料制作工藝精度要求越來(lái)越高，且隔離度也很難做高。
[0006]由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的基于環(huán)形器的收發(fā)共用一副天線的結(jié)構(gòu)不能滿足雷達(dá)集成化要求，并且隨著雷達(dá)頻率越來(lái)越高也很難滿足收發(fā)隔離的要求。
[0007](2)使用電橋來(lái)隔離收發(fā)系統(tǒng)，將發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)分別接到電橋的一對(duì)隔離端口上，并將電橋的另一對(duì)隔離端口的一個(gè)或者兩個(gè)接到天線上，這種方案收發(fā)系統(tǒng)的隔離度僅由電橋的隔離度實(shí)現(xiàn)，雖然可以滿足高頻小型化的要求，但是單純的電橋，帶寬相對(duì)較窄，很容易偏離設(shè)定的頻率，應(yīng)用的場(chǎng)合受到很多限制。
[0008]綜上所述，如何有效提高調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)的收發(fā)隔離度，滿足使用要求，便成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的主要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)滿足雷達(dá)集成化和收發(fā)隔離的要求。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)，包括第一耦合器、第二耦合器、電橋以及用于接收系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)共用的天線;所述第一耦合器的輸入端連接雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射端口，直通端和電橋的一個(gè)輸入端口相連;所述第二耦合器的輸入端連接雷達(dá)系統(tǒng)的接收端口，直通端和電橋的另一個(gè)輸入端口相連;且所述第一耦合器的耦合端口與第二耦合器的隔離端口通過(guò)傳輸線相連;其中:
所述電橋用于將發(fā)射和接收兩路信號(hào)合成一路；
所述第一耦合器和第二耦合器用于取出一部分發(fā)射信號(hào)來(lái)對(duì)消接收信號(hào)中泄漏的發(fā)射信號(hào)，以增加滿足一定隔離度要求的帶寬。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述第一親合器和第二親合器均為Wilkinson功分器、直接親合式定向親合器、分支線親合器、Lange親合器和混合環(huán)親合器中的任意一種。
[0012]作為優(yōu)選，所述電橋?yàn)閃iIkinson功分器、90度電橋、180°電橋中的任意一種。
[0013]本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理在于，其在發(fā)射和接收通路上分別串聯(lián)一個(gè)耦合器，并將其中一個(gè)耦合器的耦合端和另一個(gè)耦合器的隔離端連接起來(lái)，通過(guò)調(diào)整電路參數(shù)，第一耦合器會(huì)將發(fā)射信號(hào)取出一部分，而這部分信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸線移相后，通過(guò)第二耦合器耦合到接收鏈路中，同發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)所述電橋和其他路徑泄漏到接收鏈路中的信號(hào)相抵消，如此一來(lái)，便可有效提高發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)之間的隔離度和隔離度帶寬。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)非常巧妙，其通過(guò)在信號(hào)通路中串入耦合器，并引入對(duì)消機(jī)制的方式，顯著增強(qiáng)了收發(fā)系統(tǒng)的隔離度，并提高了隔離度帶寬。以介質(zhì)為0.254mm厚、且材質(zhì)Rogers R04350B的PCB為例，本發(fā)明采用微帶線實(shí)現(xiàn)的90度電橋結(jié)合耦合器的方式，可使隔離度為_(kāi)30db的帶寬調(diào)整到IGhz以上，從而比單純使用90度電橋的方式所實(shí)現(xiàn)的隔離度帶寬提高了 30%。
[0015](2)本發(fā)明通過(guò)調(diào)整耦合器的耦合度，并調(diào)整耦合器的設(shè)置位置及連接兩個(gè)耦合器之間的傳輸長(zhǎng)度來(lái)獲得最佳的隔離度帶寬(仿真和調(diào)試都比較簡(jiǎn)單方便，技術(shù)和工藝上很容易實(shí)現(xiàn))，從而可以靈活微調(diào)最佳隔離度的頻點(diǎn)。
[0016](3)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)完全可以在PCB上實(shí)現(xiàn)，從而在能有效解決收發(fā)共用一副天線的隔離度問(wèn)題的同時(shí)，還能很好地滿足雷達(dá)小型化和集成化的要求，因而制造成本非常低廉，性價(jià)比相當(dāng)尚。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為基于環(huán)形器的收發(fā)共用一副天線方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的一種實(shí)施示意圖。
[0020]其中，附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的名稱為:
1-第一親合器，2-第二親合器，3-電橋，4-天線。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例
[0022]如圖2所示，本發(fā)明提供了一種便于集成、且小型化的收發(fā)共用天線結(jié)構(gòu)，其包括第一親合器1、第二親合器2、電橋3和天線4。
[0023]所述電橋3輸出端連接天線4，與輸出端口對(duì)應(yīng)的隔離端口接匹配負(fù)載，天線4為接收系統(tǒng)及發(fā)射系統(tǒng)復(fù)用的天線。
[0024]所述第一耦合器I的輸入端連接雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射端口，直通端和電橋3的一個(gè)輸入端口相連;所述第二耦合器2的輸入端連接雷達(dá)系統(tǒng)的接收端口，直通端和電橋3的另一個(gè)輸入端口相連。并且，所述第一耦合器I的耦合端口與第二耦合器2的隔離端口通過(guò)微帶線相連。本實(shí)施例中，第一耦合器I通過(guò)微帶線與第二耦合器2連接，通過(guò)調(diào)整第一耦合器和第二耦合器的耦合度，以及兩個(gè)耦合器分別在發(fā)射和接收通路之中的位置，并調(diào)整微帶線的電長(zhǎng)度，可以使得上述兩部分進(jìn)入接收通路的發(fā)射信號(hào)大小相等、且相位相差180°，進(jìn)而可使兩路發(fā)射信號(hào)相互抵消，由此來(lái)提高發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)之間的隔離度，并增加隔離度帶寬。
[0025]本實(shí)施例中，上述第一耦合器I和第二耦合器2均為Wilkinson功分器、直接耦合式定向耦合器、分支線耦合器、Lange耦合器和混合環(huán)耦合器中的任意一種；而電橋3則為Wilkinson功分器、90度電橋、180°電橋中的任意一種。
[0026]以K波段為例，對(duì)本發(fā)明所述的天線結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行闡述。
[0027]所述的電橋采用90°電橋，PCB板材采用R04350B，基板厚度0.254mm,90°電橋、耦合器均用微帶線實(shí)現(xiàn)連接，如圖3所示。按照本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成的基于電橋的K波段收發(fā)共用一副天線的結(jié)構(gòu)，收發(fā)隔離度可以做到30dB以上，帶寬可達(dá)IGHz，比單純使用90度電橋的方式，帶寬提高了 30%，而整體天線的尺寸僅有11.2mm X 7.5mm。
[0028]本發(fā)明結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但是并不容易想到，其細(xì)節(jié)上的考慮和設(shè)計(jì)，緊密性非常強(qiáng)，環(huán)環(huán)相扣，而由細(xì)節(jié)構(gòu)成的整體也大幅優(yōu)化了雷達(dá)的性能，為滿足雷達(dá)的集成化和小型化提供了良好的鋪墊，并做到了技術(shù)與成本的相對(duì)平衡。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，技術(shù)進(jìn)步明顯，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
[0029]上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一，不應(yīng)當(dāng)用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的主體設(shè)計(jì)思想和精神上作出的毫無(wú)實(shí)質(zhì)意義的改動(dòng)或潤(rùn)色，其所解決的技術(shù)問(wèn)題仍然與本發(fā)明一致的，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一耦合器(1)、第二耦合器(2)、電橋(3)以及用于接收系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)共用的天線(4);所述第一耦合器(I)的輸入端連接雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射端口，直通端和電橋(3)的一個(gè)輸入端口相連；所述第二耦合器(2)的輸入端連接雷達(dá)系統(tǒng)的接收端口，直通端和電橋(3)的另一個(gè)輸入端口相連;且所述第一耦合器(I)的耦合端口與第二耦合器(2)的隔離端口通過(guò)傳輸線相連；其中: 所述電橋用于將發(fā)射和接收兩路信號(hào)合成一路； 所述第一耦合器和第二耦合器用于取出一部分發(fā)射信號(hào)來(lái)對(duì)消接收信號(hào)中泄漏的發(fā)射信號(hào)，以增加滿足一定隔離度要求的帶寬。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一耦合器(I)和第二耦合器(2)均為Wilkinson功分器、直接耦合式定向親合器、分支線親合器、Lange親合器和混合環(huán)親合器中的任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)隔離度的收發(fā)共用型天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電橋(3)為Wilkinson功分器、90度電橋、180°電橋中的任意一種。
【文檔編號(hào)】G01S7/35GK105824012SQ201610315381
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月15日
【發(fā)明人】左麗花, 李再興, 張建軍
【申請(qǐng)人】成都安智杰科技有限公司