[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于收發(fā)雙源本振的毫米波收發(fā)前端

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410667842.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104467904A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊明輝;孫蕓;王志高;孫曉瑋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04B1/40
• 分類(lèi)號(hào): H04B1/40
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及毫米波探測(cè)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于收發(fā)雙源本振的毫米波收發(fā)前端。

背景技術(shù)

在一些毫米波雷達(dá)或者毫米波三維成像等毫米波探測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域中，都需要檢測(cè)出回波信號(hào)的幅度和相位，以重構(gòu)探測(cè)目標(biāo)，通常都是通過(guò)將毫米波頻率變頻到可處理的正交IQ中頻信號(hào)，再通過(guò)對(duì)IQ信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理獲得回波信號(hào)的幅度和相位，因此如何獲得高信噪比的IQ信號(hào)以及盡量簡(jiǎn)單的后端數(shù)字信號(hào)處理過(guò)程則非常重要。

一種常用的毫米波收發(fā)前端是通過(guò)對(duì)毫米波回波信進(jìn)行一次正交混頻直接變頻到零中頻IQ信號(hào)。該結(jié)構(gòu)由于是采用發(fā)射信號(hào)作為混頻本振，本振信號(hào)和回波信號(hào)自相關(guān)，因此可以直接對(duì)零中頻的IQ信號(hào)通過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算獲得回波信號(hào)的幅度和相位，但該結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)在于從毫米波直接變頻到零中頻會(huì)引入大量的低頻噪聲和直流噪聲，無(wú)法獲得比超外差接收機(jī)好的信噪比。

另一種毫米波收發(fā)前端則是在接收端作二次變頻的超外差結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的兩次混頻的本振都與發(fā)射信號(hào)獨(dú)立，此時(shí)回波信號(hào)的幅度和相位都是隨時(shí)間變化的隨機(jī)值，需要在數(shù)字域?qū)Q信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜信號(hào)處理，增加了信號(hào)處理復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于收發(fā)雙源本振的毫米波收發(fā)前端，可獲得高信噪比的零中頻IQ信號(hào)，并且該零中頻IQ信號(hào)可以直接通過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算獲得回波信號(hào)的幅度和相位。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于收發(fā)雙源本振的毫米波收發(fā)前端，包括發(fā)射本振基頻源、接收本振基頻源、發(fā)射倍頻單元、接收第一本振倍頻單元、接收第二本振產(chǎn)生單元和超外差接收單元，所述發(fā)射本振基頻源用于產(chǎn)生發(fā)射工作頻率信號(hào)，所述接收本振基頻源用于產(chǎn)生接收工作頻率信號(hào)；所述發(fā)射工作頻率信號(hào)和接收工作頻率信號(hào)的頻率不相等；所述發(fā)射本振基頻源的輸出端與所述發(fā)射倍頻單元的輸入端相連，所述發(fā)射倍頻單元用于將發(fā)射工作頻率信號(hào)的頻率擴(kuò)大N倍；所述發(fā)射倍頻單元的輸出端與功放或發(fā)射天線相連；所述接收本振基頻源的輸出端與所述接收第一本振倍頻單元的輸入端相連，所述接收第一本振倍頻單元用于將接收工作頻率信號(hào)的頻率擴(kuò)大N倍；所述接收第一本振倍頻單元的輸出端與所述超外差接收單元的第一本振輸入端相連；所述超外差接收單元的輸入端連接接收天線用于接收回波信號(hào)，第二本振輸入端與所述接收第二本振產(chǎn)生單元的輸出端相連；所述超外差接收單元用于產(chǎn)生零中頻IQ信號(hào)；所述接收第二本振產(chǎn)生單元的兩個(gè)輸入端分別接收發(fā)射工作頻率信號(hào)和接收工作頻率信號(hào)；所述接收第二本振產(chǎn)生單元用于將發(fā)射工作頻率信號(hào)和接收工作頻率信號(hào)的頻率差擴(kuò)大N倍。

所述發(fā)射本振基頻源與接收本振基頻源的輸出信號(hào)均由鎖相環(huán)電路產(chǎn)生，并由外部數(shù)字控制單元通過(guò)數(shù)字接口改變工作頻率。

所述發(fā)射倍頻單元包括第一功分器和第一多級(jí)倍頻鏈路；所述第一功分器的輸入端與所述發(fā)射本振基頻源的輸出端相連，所述第一功分器的一個(gè)輸出端與第一多級(jí)倍頻鏈路的輸入端相連，另一個(gè)輸出端與接收第二本振產(chǎn)生單元的一個(gè)輸入端相連；所述第一多級(jí)倍頻鏈路的輸出端與功放或發(fā)射天線相連；所述接收第一本振倍頻單元包括第二功分器和第二多級(jí)倍頻鏈路；所述第二功分器的輸入端與所述接收本振基頻源的輸出端相連，所述第二功分器的一個(gè)輸出端與第二多級(jí)倍頻鏈路的輸入端相連，另一個(gè)輸出端與接收第二本振產(chǎn)生單元的另一個(gè)輸入端相連；所述第二多級(jí)倍頻鏈路的輸出端與超外差接收單元的第一本振輸入端相連。

所述接收第二本振產(chǎn)生單元包括依次連接的本振基頻混頻器和第三多級(jí)倍頻鏈路；所述本振基頻混頻器用于對(duì)發(fā)射工作頻率信號(hào)和接收工作頻率信號(hào)進(jìn)行混頻得到發(fā)射工作頻率信號(hào)和接收工作頻率信號(hào)的頻率差的信號(hào)。

所述超外差接收單元包括依次連接的低噪聲放大器、單端混頻器、中頻帶通濾波器、中頻放大器和正交IQ混頻器。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本發(fā)明在采用超外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在第二級(jí)混頻本振中引入發(fā)射信號(hào)基頻源，從而使回波信號(hào)與本振具有相關(guān)性，使得最終混頻得到的零中頻IQ信號(hào)可以與直接混頻得到的零中頻IQ信號(hào)一樣，通過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算獲得回波信號(hào)的幅度和相位。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中發(fā)射倍頻單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中接收第二本振產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中超外差接收單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式