一種集成天線耦合特性的射頻綜合模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及射頻綜合技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及航空無線電綜合技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]ACAS(機(jī)載防撞系統(tǒng))是防止飛機(jī)空中相撞的有效技術(shù)手段，是保障飛行安全的核心設(shè)備之一。ACAS通過接收、處理其它飛機(jī)應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答信號(hào)，解算出其它飛機(jī)距離、高度和方位信息，對(duì)周圍其它飛機(jī)進(jìn)行監(jiān)視，并通過計(jì)算監(jiān)視范圍內(nèi)其它飛機(jī)相對(duì)本機(jī)的飛行趨勢(shì)，給出交通告警和避讓建議，防止空中飛機(jī)危險(xiǎn)接近和相撞事故的發(fā)生。
[0003]—種集成天線耦合特性的射頻綜合模塊可用于ACAS收發(fā)主機(jī)研發(fā)調(diào)試、功能驗(yàn)證和性能測(cè)試。它可以對(duì)ACAS收發(fā)主機(jī)設(shè)備進(jìn)行故障快速定位和問題分析，減少故障排除時(shí)間，提高日常維護(hù)效率，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)和維護(hù)周期，為科研生產(chǎn)和保障任務(wù)節(jié)約了寶貴的時(shí)間。
[0004]比相體制ACAS收發(fā)主機(jī)工作需進(jìn)行幅度和相位校準(zhǔn)，以保證其發(fā)射時(shí)波束指向以及接收定向解算的準(zhǔn)確性。實(shí)際應(yīng)用中ACAS收發(fā)主機(jī)通過ACAS專用四端口定向天線各端口之間的耦合特性完成校準(zhǔn)。為此射頻綜合模塊需在其內(nèi)部建立天線耦合電路以滿足收發(fā)主機(jī)測(cè)試的校準(zhǔn)需求。
[0005]由于ACAS收發(fā)主機(jī)總共含有8個(gè)輸入輸出端口，傳統(tǒng)的射頻設(shè)計(jì)需要8路射頻資源。同時(shí)射頻設(shè)計(jì)時(shí)需配備結(jié)構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)支撐及保持屏蔽特性。為此測(cè)試使用的射頻綜合模塊不免體積大、重量重，不方便日常測(cè)試平臺(tái)搭建及外場(chǎng)保障，嚴(yán)重限制測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展。為此需對(duì)射頻模塊進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，減輕系統(tǒng)重量、體積、功耗、成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，提供一種集成天線耦合特性的射頻綜合模塊，通過設(shè)計(jì)天線耦合電路將ACAS天線端口間的射頻耦合特性以平面微帶電路的形式集成于射頻綜合模塊實(shí)現(xiàn)滿足比相體制ACAS收發(fā)主機(jī)綜合測(cè)試需求的一體化設(shè)計(jì)。通過射頻綜合設(shè)計(jì)，優(yōu)化所需射頻電路架構(gòu)，節(jié)省占用射頻資源，降低系統(tǒng)的成本、重量、復(fù)雜度，提高了集成化和可靠性。
[0007 ]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種集成天線耦合特性的射頻綜合模塊，包括頻率源單元、天線網(wǎng)絡(luò)單元、發(fā)射單元和接收單元；
[0009]所述頻率源單元包含第一頻率源電路和第二頻率源電路，所述第一頻率源電路用于產(chǎn)生四路脈沖調(diào)制信號(hào)發(fā)送到相應(yīng)發(fā)射通道，所述第二頻率源電路用于產(chǎn)生四路本振信號(hào)發(fā)送到相應(yīng)接收通道；
[0010]所述發(fā)射單元包含四路發(fā)射通道，每路發(fā)射通道對(duì)應(yīng)一路第一頻率源電路發(fā)送的脈沖調(diào)制信號(hào)，發(fā)射通道將脈沖調(diào)制信號(hào)調(diào)制后發(fā)送到接收單元；
[0011]所述接收單元包含四路接收通道，每路接收通道包含依次連接的環(huán)形器及下變頻電路，每個(gè)環(huán)形器還分別與相對(duì)應(yīng)發(fā)射通道以及射頻通道相連，所述下變頻電路將接收信號(hào)與第二頻率源電路發(fā)送的相應(yīng)本振信號(hào)混頻進(jìn)行下變頻處理；
[0012]所述天線網(wǎng)絡(luò)單元包含四路射頻通道和二個(gè)天線耦合電路，每路射頻通道包含上下天線切換開關(guān)、上天線射頻通道和下天線射頻通道，上下天線切換開關(guān)的公共端與接收單元中相對(duì)應(yīng)的環(huán)形器連接，上下天線切換開關(guān)的切換端分別連接上天線射頻通道和下天線射頻通道;所述上天線射頻通道和下天線射頻通道均包含功分器和校準(zhǔn)切換開關(guān)矩陣，校準(zhǔn)切換開關(guān)矩陣的公共端連接在功分器上，校準(zhǔn)切換開關(guān)矩陣的切換端分別連接天線耦合電路和負(fù)載，功分器輸入端還連接收發(fā)主機(jī)的相對(duì)應(yīng)天線端口；所述二個(gè)天線耦合電路分別為上天線耦合電路和上天線耦合電路，所述上天線耦合電路包含與四個(gè)上天線射頻通道的校準(zhǔn)切換開關(guān)矩陣相連的四個(gè)上端口，相鄰的二個(gè)上端口之間由若干個(gè)電阻和微帶線組成;所述下天線耦合電路包含與四個(gè)下天線射頻通道的校準(zhǔn)切換開關(guān)矩陣相連的四個(gè)下端口，相鄰的二個(gè)下端口之間由若干個(gè)電阻和微帶線組成。
[0013]優(yōu)選地，所述第一頻率源電路包含依次連接的第一鎖相環(huán)電路和第一一分四功分器，第一鎖相環(huán)電路用于產(chǎn)生1090MHz的脈沖調(diào)制信號(hào)，所述第一一分四功分器用于將1090MHz的脈沖調(diào)制信號(hào)進(jìn)行一分四功分、放大后送到發(fā)射單元的相應(yīng)發(fā)射通道。
[0014]優(yōu)選地，所述第一鎖相環(huán)電路和第一一分四功分器之間還串接單刀雙擲開關(guān)，第一鎖相環(huán)電路輸出端串接一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，所述單刀雙擲開關(guān)用于將需要的脈沖調(diào)制信號(hào)送至第一一分四功分器，將不需要的信號(hào)送至負(fù)載。
[0015]優(yōu)選地，所述第二頻率源電路包含依次連接第二鎖相環(huán)電路和第二一分四功分器，所述第二鎖相環(huán)電路用于產(chǎn)生970MHz的本振信號(hào)，所述第二一分四功分器用于將970MHz的本振信號(hào)進(jìn)行一分四功分、放大后分別送到接收單元的相應(yīng)接收通道。
[0016]優(yōu)選地，所述發(fā)射通道依次相連的移相器和可調(diào)衰減器。
[0017]優(yōu)選地，所述可調(diào)衰減器后還串接隔離器。
[0018]優(yōu)選地，所述下變頻電路包含依次連接的大功率衰減器、介質(zhì)濾波器和混頻器。
[0019]優(yōu)選地，所述功分器中的隔離電阻為功率電阻。
[0020]優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)切換開關(guān)矩陣為PIN二極管開關(guān)。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過天線耦合電路將ACAS天線端口間的射頻耦合特性以平面微帶電路的形式集成于射頻綜合模塊實(shí)現(xiàn)滿足比相體制ACAS收發(fā)主機(jī)綜合測(cè)試系統(tǒng)射頻資源的一體化設(shè)計(jì)。通過射頻綜合設(shè)計(jì)，優(yōu)化所需射頻電路架構(gòu)，節(jié)省占用射頻資源，降低系統(tǒng)的成本、重量、復(fù)雜度，提高了集成化和可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明中頻率源單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明中天線網(wǎng)絡(luò)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明中天線耦合電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6為本發(fā)明中接收單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7為本發(fā)明中發(fā)射單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明。本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施實(shí)例。
[0030]本發(fā)明公開了一種集成天線耦合特性的射頻綜合模塊，它包括頻率源單元、天線網(wǎng)絡(luò)單元、發(fā)射單元和接收單元四個(gè)部分，如圖1所示。射頻綜合模塊根據(jù)基帶處理模塊的控制完成信號(hào)的發(fā)射、接收和校準(zhǔn)等功能。
[0031]如圖2，所述頻率源單元包含第一頻率源電路和第二頻率源電路，所述第一頻率源電路包含第一鎖相環(huán)電路和第一一分四功分器，第一鎖相環(huán)電路受基帶處理模塊控制產(chǎn)生1090MHz的脈沖調(diào)制信號(hào)后送至第一一分四功分器進(jìn)行一分四功分、放大后送到發(fā)射單元的A路發(fā)射通道、B路發(fā)射通道、C路發(fā)射通道、D路發(fā)射通道，提供發(fā)射模塊進(jìn)行下一步的幅度調(diào)制和相位調(diào)制。所述第二頻率源電路包含第二鎖相環(huán)電路和第二一分四功分器，第二鎖相環(huán)電路受基帶處理模塊控制產(chǎn)生970MHz的本振信號(hào)后送至第二一分四功分器進(jìn)行一分四功分、放大后分別送到接收單元的A路接收通道、B接收通道、C路接收通道、D路接收通道。提供給發(fā)射單元的脈沖調(diào)制信號(hào)和接收單元的本振信號(hào)在設(shè)計(jì)上選取不同頻率，可以有效避免射頻系統(tǒng)同頻干擾。
[0032]如圖3所示，作為優(yōu)選，第一鎖相環(huán)電路輸出端串接一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)的輸出端一個(gè)連接功分器，另一個(gè)連接負(fù)載。理想的PPM調(diào)制頻率源為在所需的脈沖位置有特定幅度的信號(hào)輸出，而不需要的脈沖位置需將射頻信號(hào)幅度降至最低。此時(shí)不需要的射頻信號(hào)將成為頻率源的噪聲，抬升系統(tǒng)的底噪(噪聲)，造成噪聲信號(hào)幅度過大，不能滿足測(cè)試系統(tǒng)的需求。為進(jìn)一步降低了頻率源噪聲，在第一鎖相環(huán)電路的輸出端串接一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，通過改變第一鎖相環(huán)電路的功率關(guān)斷管腳控制單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)控制電平為高時(shí)，單刀雙擲開關(guān)接通功分器，鎖相環(huán)電路輸出特定幅度信號(hào)送至射頻通道。當(dāng)控制電平為低時(shí)，單刀雙擲開關(guān)接通負(fù)載，鎖相環(huán)電路輸出的頻率源被負(fù)載吸收掉，極大降低了頻率源噪底，滿足機(jī)載防撞系統(tǒng)主機(jī)低靈敏度的測(cè)試功能。
[0033]如圖2和圖4所示，天線網(wǎng)絡(luò)單元主要用于實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能:一是實(shí)現(xiàn)接收單元和發(fā)射單元與收發(fā)主機(jī)的射頻通道。二是通過天線網(wǎng)絡(luò)單元的天線耦合電路實(shí)現(xiàn)了收發(fā)主機(jī)定向天線四個(gè)天線端口間的耦合特性模擬，提供收發(fā)主機(jī)校準(zhǔn)通路。三是通過上下天線切換開關(guān)選擇實(shí)現(xiàn)收發(fā)主機(jī)上天線端口四路射頻通道和下天線端口四路射頻通道之間的切換選擇。收發(fā)主機(jī)的天線端口包含分別連接至上四端口定向天線和下四端口定向天線的八個(gè)天線端口，即上天線A、上天線B、上天線C、上天線D、下天線A、下天線B、下天線C、下天線D，因此，天線網(wǎng)絡(luò)單元包