[发明专利]毫米波频段引制一体化收发前端

说明书

技术领域

本发明是关于一种可广泛应用于通信、雷达、多种领域的毫米波频段引制一体化收发前端架构，特别适用于毫米波频段雷达导引头和近炸引信复合一体化集成的收发前端设计。

背景技术

在毫米波系统中，收发前端对系统的性能起关键作用。毫米波收发前端无源电路的理论设计主要涉及到毫米波带通滤波器及波导一微带过渡，主要包括放大器、混频器和开关。毫米波前端系统主要由发射机、接收机、信号源、基带信号处理机以及各种接口设备组成。毫米波收发前端就是把毫米波发射模块和接收模块集成为一个毫米波集成电路。做为一个系统，毫米波收发前端组成的基本单元——毫米波器件就在很大程度上决定了毫米波收发前端性能的优劣。随着毫米波器件的发展，毫米波收发前端经历了从最初的由微波印制电路和分立器件组成到混合微波集成电路(HMIC)直到当今流行的单片微波集成电路，重量和体积一再缩小，功率和频率则不断提高。毫米波是波长介于1～10mm之间的电磁波谱，对应频率范围3GHz～30GHz。从频率来看，毫米波低端与微波衔接，高端与红外、光波相连，所以毫米波逐渐发展成为一门集微波、光学两门学科知识的综合性分支学科，其特点是波束窄、保密和抗干扰能力强、带宽容量大、容易实现图像、数字兼容。毫米波设备的加工精度要求极高，元器件的寄生参数对性能影响也很大要减小到最低程度，这就导致毫米波元器件价格相对昂贵。

随着航空航天技术的飞速发展,要求以多种类、大范围、高速度、强机动等趋势发展,使得飞行器与目标的交会情况变得十分复杂。近年来，出现了将雷达引信的工作频段提高到毫米波频段的趋势。毫米波技术和应用经过数十年的发展已取得了令人注目的突破，但目前仍处在成长发展时期。新材料、新型元器件和传输线不断涌现以及新的制造工艺和技术将毫米波集成电路提高到新水平。成本高仍旧是制约毫米波技术大量应用的主要难题，降低成本和提高可靠性是毫米波技术重要的研究方向。

毫米波导引头是雷达制导领域的主要研究方向，如果能够复合近炸引信功能，将有效提高目标命中精度。在毫米波导引头构架中的关键部分是收发前端，在整个系统中起着非常重要的作用，它的性能直接影响整个系统的指标能否达到。毫米波收发前端的国内外研究正在逐步向小型化，轻量化，固态化以及高可靠性方向发展。如果能够在收发前端中复合引信探测功能，便可以实现引制一体复合功能；而且所需附加成本极低，性能稳定，技术成熟，具备在工程应用中推广的条件。但是，如何实现适用于毫米波脉冲体制的引制一体化的收发前端，便成为了一个亟待突破的难题。

目前，国内外对引制一体化技术的研究，还停留在技术方案论证阶段，尚未见到成功的实验样机或相关产品。这些技术方案大多采用两套分立的探测系统来实现导引头和引信两种功能，并在系统级进行信号融合。这样两套分立的探测系统造成了成本大幅增加，两系统间兼容性差，引起性能不稳定等问题。而且，系统的接收方式主要采用毫米波主被动复合或者红外被动接收等方式，并结合导引头功能提供的弹目距离信息，来分析并提高引信功能的引爆精度和抗干扰性。但是在这些体制下，由于分析算法复杂，外界环境影响因素多，时域控制精度不高，造成了引信功能的最小探测距离以及探测精度都远低于毫米波窄脉冲体制。至今，尚未见到适用于毫米波脉冲体制的引制一体化收发前端的相关报道。

发明内容

本发明目的是提供一种附加成本低，性能稳定；双模切换易控制且速度快，收发切换速率高，调制深度大，接收恢复时间短，探测盲区小且精度高；适用于毫米波脉冲雷达体制的引制一体化收发前端。

本发明的上述目的可以通过以下技术方案予以实现，一种毫米波频段引制一体的收发前端，包括集成了导引头与引信两种工作模式并具有收发控制功能的射频发射支路和在限幅器保护下的射频接收支路，其特征在于：在射频发射支路，发射中频输入信号与本振信号经混频器进行超外差上混频，通过带通滤波器和驱动放大器对发射信号进行滤波和放大后，利用引信模式驱动器响应引信模式驱动信号来控制吸收式开关，以实现导引头模式与引信模式的转换，并在功率放大器前后分别引入两级高速射频开关对收发状态进行高速切换；在射频接收支路前端引入限幅器，使接收通道处于线性状态，保证了极短的接收机恢复时间，接收信号顺次通过低噪声放大器、带通滤波器和混频器，进入中频输出通道。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：