[發明專利]一種用于毫米波全息成像系統的開關

在審

• 申請號: 201410766523.7
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104569969A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 楊爽;顧建忠;楊明輝;孫曉瑋;高興振;陳敏華
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/36
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及毫米波全息成像技術領域，特別是涉及一種用于毫米波全息成像系統的開關。

背景技術

現有的一種主動毫米波成像系統具有高分辨率全聚焦三維成像的能力。系統中只有一套收發信機，在物平面采用天線陣列橫向電掃描(掃描由兩到三級單刀八擲電子開關控制)，結合縱向機械掃描和距離方向頻率采樣的形式，大大縮短了掃描時間。將所得到空間采樣信息和頻率采樣信息進行全息反演，即可實現三維全息成像。成像的分辨率提高依賴算法優化和使用更高頻率的成像系統。目前系統要使用更高的頻率瓶頸在于控制開關的隔離度、損耗兩個性能指標，在目前工藝下，毫米波開關在超過40GHz時兩個指標不能滿足成像系統的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于毫米波全息成像系統的開關，能夠將毫米波的頻率進一步提高，實現成像分辨率的提升。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種用于毫米波全息成像系統的開關，包括一個朗格耦合器和至少兩個低噪聲放大器，每個低噪聲放大器均與所述朗格耦合器相連，工作時只有一個低噪聲放大器；所述朗格耦合器用于使得每個低噪聲放大器輸出到朗格耦合器的輸出損耗相等，并且隔離低噪聲放大器的匹配網絡使得低噪聲放大器之間的匹配網絡互不干擾。

開關在接收信號的通路上，一個低噪聲放大器的輸出端跟朗格耦合器的輸入端相連,另一個低噪聲放大器的輸出端跟朗格耦合器的隔離端相連，每個低噪聲放大器的輸入端與各自的天線相連；所述朗格耦合器的耦合端通過電阻接地，直通端作為開關的輸出端。

開關在發射信號的通路上，一個低噪聲放大器的輸入端分別與朗格耦合器的直通端相連,另一個低噪聲放大器的輸入端和朗格耦合器的耦合端相連，兩個低噪聲放大器的輸出端與各自的天線相連；所述朗格耦合器的輸入端通過電阻接地，隔離端作為開關的射頻信號輸入端。

所述朗格耦合器輸入端和隔離端到直通端的插損都為3dB。

所述朗格耦合器耦合端和直通端的相位相差90°。

由于現有的毫米波三維全息成像系統采用的就是主動毫米波成像系統。成像系統分辨率受限于系統中使用毫米波的頻率跟成像算法。成像系統使用更高頻率的瓶頸技術在于控制開關的隔離度跟插損。市場供應的較好的單刀雙擲開關工作頻率也只能到40GHz。本發明的新型開關可以替換掉成像系統中使用的傳統毫米波開關，將毫米波的頻率進一步提高，實現成像分辨率的提升。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發明將成像系統中的傳統開關替換成低噪聲放大器和朗格(Lange)耦合器共同構成的開關，這種開關在更高頻率時隔離度能滿足系統使用，低噪聲本身具有信號放大能力，可以很好地抵消插損問題。

附圖說明

圖1是本發明中接收電路原理圖；

圖2是本發明中發射電路原理圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

本發明使用低噪聲放大器和Lange耦合器構成的新型開關替換了成像系統中的傳統毫米波控制開關。低噪聲放大器使用兩級級聯的結構，在關斷的時候隔離度能滿足系統要求，在打開時處于正常放大狀態由自身放大作用抵消開關引入的損耗問題。將兩個低噪聲放大器的輸出端分別連接到Lange耦合器，通過調整Lange耦合器的尺寸，可以實現兩個低噪聲放大器輸出到Lange耦合器的輸出損耗相等，而且可以讓兩個低噪聲放大器的匹配網絡互不干擾。

該新型開關的功能與單刀雙擲毫米波開關一致，整體構成一個基本單元。值得一提的是，利用四個低噪聲放大器還可通過級聯構成單刀四擲開關，在選通時可以利用24譯碼器選通相應的低噪聲放大器。

圖1是本發明的接收電路原理圖。由圖1可知，開關在接收信號的通路上，一個低噪聲放大器的輸入端分別與朗格耦合器的直通端相連,另一個低噪聲放大器的輸入端和朗格耦合器的耦合端相連，兩個低噪聲放大器的輸出端與各自的天線相連；所述朗格耦合器的耦合端通過電阻接地，直通端作為開關的輸出端。