[发明专利]一种3mm波段小型探测器前端在审
申请号: | 201510101524.4 | 申请日: | 2015-03-09 |
公开(公告)号: | CN104833955A | 公开(公告)日: | 2015-08-12 |
发明(设计)人: | 王伟;崔恒荣;孙芸;孙浩;钱蓉;吴亮;孙晓玮 | 申请(专利权)人: | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 |
主分类号: | G01S7/02 | 分类号: | G01S7/02 |
代理公司: | 上海泰能知识产权代理事务所 31233 | 代理人: | 宋缨;孙健 |
地址: | 200050 上海市*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 mm 波段 小型 探测器 前端 | ||
技术领域
本发明涉及毫米波探测技术领域,特别是涉及一种3mm波段小型探测器前端,运用于短距离探测与运动目标速度检测。
背景技术
3mm波段作为毫米波大气窗口,具有较小的传播衰减和较短的波长,特别适合于全天候分辨小目标或者清晰地观察目标的细节,可用于高分辨率防碰撞雷达以及防入侵传感系统等。3mm波段探测器前端作为毫米波系统的重要组成部分,产生和发射3mm波段探测信号,并接收探测目标的回波信号,将3mm波段回波信号下变频至中频信号给后端进行信号处理,根据探测过程中由时间延迟效应和多普勒效应产生的频率差来测量运动目标的瞬时速度和距离。通过后端数字信号处理部分获取和提取信息,从而做出相应的决策。3mm波段探测器前端可广泛运用于交通监测、测速,防碰撞、防控系统等领域。
现有的3mm波段探测器前端,包括3mm接收机、3mm信号源等采用波导结构,存在成本高、集成度低、体积大等缺点,无法满足毫米波系统小型化、低成本的运用需求。因此,急需一种低成本具有良好性能、结构紧凑3mm波段单片集成的探测器前端。
发明内容
本发明提供一种3mm波段小型探测器前端,解决现有波导结构3mm波段探测器前端成本高、集成度低、体积大的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种3mm波段小型探测器前端,包括3mm小型化双天线、发射支路、接收支路、微带功率分配器和本振源倍频链路,所述3mm小型化双天线包括发射天线和接收天线;所述本振源倍频链路用于提供可调频的本振信号;所述微带功率分配器将所述本振信号分成两路,一路馈给所述发射支路提供振荡信号,另一路馈给所述接收支路提供本振输入;所述发射支路用于将所述微带功率分配器输出的一路信号再次进行倍频和放大,得到3mm波段射频信号送至所述发射天线进行发射;所述接收支路用于将所述接收天线收到的3mm波段回波信号放大,再与所述本振输入信号进行二次谐波有源混频得到中频输出信号。
所述接收天线和发射天线均为石英介质微带天线。
所述石英介质微带天线采用低损耗石英作为介质基片,利用半导体微细加工技术制作高精度微小尺寸的微带线和金属贴片。
所述本振源倍频链路包括级联的K波段压控振荡器和U波段宽带有源倍频器,所述K波段压控振荡器用于产生可调频的微波振荡信号;所述U波段宽带有源倍频器用于将所述微波振荡信号进行倍频和放大。
所述K波段压控振荡器和U波段宽带有源倍频器之间的级联方式为微带线平面连接或射频绝缘子连接。
所述微带功率分配器为U波段宽带Wilkinson功分器,采用低损耗的高频PCB板设计实现,连接于U波段宽带有源倍频器的输出端。
所述发射支路由W波段宽带有源倍频器单片集成电路构成,连接于微带功率分配器一个输出端口;所述接收支路由W波段宽接收机单片集成电路构成,连接于微带功率分配器另一个输出端口。
所述的3mm波段小型探测器前端还包括电源供电模块,所述电源供电模块通过直流穿芯电容向所述本振源倍频链路、发射支路和接收支路提供直流偏置电压。
所述U波段宽带有源倍频器、W波段宽带有源倍频器和W波段宽接收机通过金丝或金带键合与高频PCB板上微带线互连封装于金属屏蔽盒内;所述K波段压控振荡器直接表面贴装于高频PCB板上。
所述的3mm波段小型探测器前端还包括由聚四氟乙烯介质薄板构成的平面天线罩,所述平面天线罩用于保护各部件。
有益效果
由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:
本发明的3mm波段小型探测器前端由单片集成电路和石英介质微带天线集成,而非采用波导器件集成或芯片波导器件的混和集成。四块毫米波功能芯片集成在高频PCB板上,并与石英介质微带双天线、微带功率分配器等一体化集成。因此,所述3mm波段小型探测器前端具有结构紧凑、体积小、成本低的优点,更利于大规模生产,降低成本,提高产品性能一致性。
本发明的3mm波段小型探测器前端由四块毫米波功能芯片实现3mm波段信号产生、发射和接收,前端系统集成度较高,消耗直流功耗低,具有低功耗的特点。
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