一種多頻段毫米波防撞雷達信號源的製作方法
2023-05-13 09:26:16
一種多頻段毫米波防撞雷達信號源的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多頻段毫米波防撞雷達信號源，包括多頻段毫米波防撞雷達信號源電路和金屬屏蔽盒，多頻段毫米波防撞雷達信號源電路固定組裝在金屬屏蔽盒內。毫米波防撞雷達信號源電路包括第一倍頻器、多頻段帶通濾波器、第一功率放大器、第二倍頻器、第一帶通濾波器、第二功率放大器、第一驅動放大器、第三倍頻器、第二帶通濾波器、第三功率放大器、第一天線、第二天線和第三天線。本發明的多頻段毫米波防撞雷達信號源採用微波信號源共用的方式，有效的減少了微波信號源和濾波器的數量，從而使得該毫米波防撞雷達信號源的製作成本大幅降低。
【專利說明】一種多頻段毫米波防撞雷達信號源
【技術領域】
[0001] 本發明涉及近中遠距離汽車防撞雷達領域，尤其涉及一種多頻段毫米波防撞雷達 信號源。
【背景技術】
[0002] 隨著毫米波固態器件技術、計算機技術、光電子技術、信號處理技術以及毫米波集 成電路技術的迅猛發展，為汽車安全系統提供了堅實工業基礎。而汽車防撞雷達將是今後 幾年內汽車電子領域中需求增長最強勁的領域之一。研究發現，汽車防撞雷達是汽車安全 系統領域最具革命性的技術，具有重大的產業發展前景。
[0003] 汽車電子的快速發展推動了汽車防撞雷達的研發熱潮，世界各國都先後研發了 汽車防撞雷達裝置，由於沒有統一的標準，導致汽車防撞雷達的工作頻段比較多，但主要 集中在24GHz、60GH Z、77GHz。其中，歐洲郵政與電信管理委員會、歐洲電信標準院規定將 76-77GHZ用作車載雷達系統頻段，美國聯邦通信委員會規定46. 7-46. 9GHz和76-77GHZ為 車載防撞雷達頻段。日本郵政和電信部規定60-61GHZ和76-77GHZ用作車載防撞雷達頻段， 亞太平洋電信標準化計劃通過了將60-61GHZ和76-77GHZ用作車載防撞雷達頻段的議案， 國際電信聯盟推薦60-61GHZ和76-77GHZ用作車載防撞雷達頻段。中國則主要將24GHz和 77GHz作為汽車防撞雷達研發的頻段。
[0004] 目前，從事汽車防撞雷達系統開發的領先廠家有德國的ADC、西門子和Bosch公 司，美國的Amerigon、Delphi 和Eaton V0RAD 公司，日本的Denso、Epsilon Lambda、Fujitsu Ten、Hitachi、NEC和Omron公司。此外，還有瑞典的Autoliv Saab公司。
[0005] 儘管國際上較多的採用77GHz頻段作為防撞雷達系統的工作頻段，但是24GHz頻 段和60GHz頻段也具有77GHz頻段所不具備的優點，如24GHz防撞雷達系統具有體積小、集 成化程度高、感應靈敏等特點；60GHz防撞雷達系統具有傳輸速率高、抗幹擾能力強、方向 性好等優點。所以，可以通過將24GHz、60GH Z、77GHz等多個頻段組合在一起構成一種多頻 段毫米波防撞雷達信號源。這種信號源綜合了三個頻段的優勢，由此構成的多頻段防撞雷 達信號源，能夠極大地改善汽車防撞雷達的性能，使之具有近中遠防撞報警和市內規避碰 撞等安全等功能。
[0006]
【發明內容】
本發明的目的是為了解決現有技術中毫米波防撞雷達信號源多頻段共用的問題，而提 出一種多頻段毫米波防撞雷達信號源。
[0007] 本發明為解決上述技術問題所採用的方案： 一種多頻段毫米波防撞雷達信號源，包括多頻段毫米波防撞雷達信號源電路和金屬屏 蔽盒；多頻段毫米波防撞雷達信號源電路固定組裝在金屬屏蔽盒內； 所述的毫米波防撞雷達信號源電路包括第一倍頻器、多頻段帶通濾波器、第一功率放 大器、第二倍頻器、第一帶通濾波器、第二功率放大器、第一驅動放大器、第三倍頻器、第二 帶通濾波器、第三功率放大器、第一天線、第二天線和第三天線； 第一倍頻器通過微波連接器連接一個微波信號源，輸出端與多頻段帶通濾波器的輸入 端相連，多頻段帶通濾波器的第一頻段輸出端與第一功率放大器的輸入端相連，第一功率 放大器的輸出端通過第一毫米波信號接口連接第一天線；多頻段帶通濾波器的第二頻段輸 出端與第二倍頻器的輸入端相連，第二倍頻器的輸出端與第一帶通濾波器的一端相連，第 一帶通濾波器的另一端與第二功率放大器的輸入端相連，第二功率放大器的輸出端通過第 二毫米波信號接口連接第二天線；多頻段帶通濾波器的第三頻段輸出端與第一驅動放大器 的輸入端相連，第一驅動放大器的輸出端與第三倍頻器的輸入端相連，第三倍頻器的輸出 端與第二帶通濾波器的一端相連，第二帶通濾波器另一端與第三功率放大器相連，第三功 率放大器的輸出端通過第三毫米波信號接口連接第三天線。
[0008] 所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器結構相同，其為鋸齒狀微帶耦合結構， 包括兩個50歐姆微帶線、六根平行耦合線和五根耦合線連接線； 六根平行耦合線呈鋸齒狀排列，並通過耦合連接線串接，其中第一根和最後一根平行 耦合線通過漸變線分別與一根50歐姆微帶線連接； 所述的第一倍頻器採用四倍頻單片電路，實現信號源的四倍頻，以降低所需本地振蕩 信號的頻率來解決現有本地振蕩信號洩漏到天線，即射頻發射端的問題，提高頻率的穩定 度；第二倍頻器和第三倍頻器採用二倍頻單片電路，實現信號的二倍頻，以得到所需要的信 號頻率，提高信號穩定度。
[0009] 所述的微波連接器採用SMA同軸連接器；第一毫米波信號接口採用2. 92_同軸連 接器或者WR28微帶-波導連接器，第二毫米波信號接口採用1. 85mm同軸連接器或者WR15 微帶-波導連接器，第三毫米波信號接口採用1mm同軸連接器或者WR10微帶-波導連接 器； 所述的金屬屏蔽盒由黃銅加工而成。
[0010] 本發明對比已有技術具有以下創新點： 1、本發明的多頻段毫米波防撞雷達信號源採用微波信號源共用的方式，有效的減少了 信號源和濾波器的數量，從而使得該毫米波防撞雷達信號源的製作成本大幅降低。
[0011] 2、本發明的多頻段毫米波防撞雷達信號源可以將四倍頻後產生的諧波充分利用。 傳統的防撞信號源只利用倍頻後的主要頻率，即一個頻率，濾除了其餘不需要的諧波。而本 發明則將倍頻後的三路信號同時進行功率放大並發射，不僅提高了信號的利用率，而且可 以同時提供三個頻段信號以供防撞監測。
[0012] 3、本發明的多頻段毫米波防撞雷達信號源採用一體化研製理念，將多頻段毫米波 防撞雷達信號源電路放置於金屬屏蔽盒中，提高了電路的抗幹擾能力與防塵性。
[0013]
【專利附圖】
【附圖說明】 圖1為本發明多頻段毫米波防撞雷達信號源電路框圖； 圖2為本發明鋸齒形帶通濾波器結構圖。
[0014]
【具體實施方式】 為使本發明的目的，技術方案和優點更加清晰明白，下面結合附圖和具體實施例對本 發明進行詳細說明。
[0015] 如圖1所示，一種多頻段毫米波防撞雷達信號源，包括多頻段毫米波防撞雷達信 號源電路和金屬屏蔽盒；多頻段毫米波防撞雷達信號源電路固定在金屬屏蔽盒內。
[0016] 所述的多頻段毫米波防撞雷達信號源電路包括第一倍頻器2、多頻段帶通濾波器 3、第一功率放大器4、第二倍頻器6、第一帶通濾波器7、第二功率放大器8、第一驅動放大器 10、第三倍頻器11、第二帶通濾波器12、第三功率放大器13、第一天線5、第二天線9和第三 天線14 ; 第一倍頻器2通過微波連接器連接一個微波信號源1，輸出端與多頻段帶通濾波器3的 輸入端相連，多頻段帶通濾波器的第一頻段輸出端與第一功率放大器4的輸入端相連，第 一功率放大器4的輸出端通過第一毫米波信號接口連接第一天線5 ;多頻段帶通濾波器3 的第二頻段輸出端與第二倍頻器6的輸入端相連，第二倍頻器6的輸出端與第一帶通濾波 器7的一端相連，第一帶通濾波器的另一端與第二功率放大器8的輸入端相連，第二功率放 大器8的輸出端通過第二毫米波信號接口連接第二天線9 ;多頻段帶通濾波器3的第三頻 段輸出端與第一驅動放大器10的輸入端相連，第一驅動放大器10的輸出端與第三倍頻器 11的輸入端相連，第三倍頻器11的輸出端與第二帶通濾波器12的一端相連，第二帶通濾波 器12另一端與第三功率放大器13相連，第三功率放大器的輸出端通過第三毫米波信號接 口連接第三天線14 ; 如圖2所示，所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器結構相同，其為鋸齒狀微帶耦 合結構，包括兩個50歐姆微帶線、六根平行耦合線和五根耦合線連接線； 六根平行耦合線呈鋸齒狀排列，並通過耦合連接線串接，其中第一根和最後一根平行 耦合線通過漸變線分別與一根50歐姆微帶線連接； 所述的第一倍頻器採用四倍頻單片電路，實現信號源的四倍頻，以降低所需本地振蕩 信號的頻率來解決現有本地振蕩信號洩漏到天線，即射頻發射端的問題，提高頻率的穩定 度；第二倍頻器和第三倍頻器採用二倍頻單片電路，實現信號的二倍頻，以得到所需要的信 號頻率，提高信號穩定度。
[0017] 所述的微波連接器採用SMA同軸連接器；第一毫米波信號接口採用2. 92_同軸連 接器或者WR28微帶-波導連接器，第二毫米波信號接口採用1. 85mm同軸連接器或者WR15 微帶-波導連接器，第三毫米波信號接口採用1_同軸連接器或者WR10微帶-波導連接器； 電源接頭採用穿心電容。
[0018] 以22. 8GHz、60. 8GHz、76GHz三頻段毫米波防撞雷達信號源為例對本發明進行描 述。
[0019] 微波信號源1採用7.6GHz的正弦信號或者三角信號，經過四倍頻器2的四倍頻 後，得到7. 6GHz的各次諧波。多頻段帶通濾波器3將四倍頻後的信號分離成三路不同頻 段的信號，頻率分別是22. 8GHz、30. 4GHz、38GHz，即7. 6GHz的三倍頻、四倍頻、五倍頻。由 於四倍頻器產生的信號中除四倍信號外各諧波輸出功率都很小，所以第一頻段信號，即 22. 8GHz信號經過第一功率放大器4提高發射功率後由天線5發射出去；第二頻段信號，即 30. 4GHz信號經過二倍頻器6倍頻後通過第一帶通濾波器濾波7,第一帶通濾波器7中心頻 率60. 8GHz，帶寬2GHz，用以提取60. 8GHz的射頻信號，最後通過第二功率放大器8提高發 射功率後由天線9發射出去；第三頻段信號，即38GHz信號經過第一驅動放大器10放大信 號功率，經過二倍頻器11倍頻後通過第二帶通濾波器濾波12,第二帶通濾波器12中心頻率 76GHz，帶寬2GHz，用以提取76GHz的射頻信號，最後通過第三功率放大器13提高發射功率 後由天線14發射出去。三路信號是同時發射的，所以可以根據相應的應用頻段和所需信號 的發射距離來進行選擇和搭配。
[0020] 實施例中的第一倍頻器2採用UMS公司的單片四倍頻晶片，輸入頻率範圍為 6. 25-8. 25GHz，四倍頻後輸出頻率範圍為25-33GHZ。當輸入信號採用7. 6GHz，功率12dBm 信號時，輸出端可以得到一個30. 4GHz，功率lldBm的信號。第二倍頻器6採用UMS公司的 單片二倍頻晶片，輸入頻率範圍27-33GHZ，二倍頻後輸出頻率範圍54-66GHZ。當輸入信號 採用30. 8GHz，功率12dBm信號時，輸出端可以得到一個60. 8GHz，功率lldBm的信號。第 三倍頻器11採用UMS公司的W波段單片二倍頻晶片，輸入頻率範圍38-38. 5GHz，二倍頻後 輸出頻率範圍76-77GHZ。當輸入信號採用38GHz，功率5dBm信號時，輸出端可以得到一個 76GHz，功率13dBm的信號。以上倍頻器均用以產生相對應倍頻後的信號，減小信號源的頻 率，提高頻率穩定度； 實施例中的第一帶通濾波器7和第二帶通濾波器12使得帶通濾波器與晶片之間的互 連更加的穩定和方便。第一帶通濾波器工作在60. 8GHz，帶寬2GHz，用於提取60. 8GHz的信 號，濾除各次諧波和雜波；第二帶通濾波器工作在76GHz，帶寬2GHz，用於提取76GHz信號， 濾除不需要的各次諧波和雜波。多頻段帶通濾波器3用於提取三倍頻、四倍頻、五倍頻信 號，提供給後級電路使用。以上帶通濾波器均利用Advanced Design System和HFSS進行 電磁場仿真以接近實際性能。
[0021] 實施例中第一功率放大器4和第一驅動放大器10米用UMS公司的四級GaAs功 率放大器晶片，該四級功率放大器工作頻率在20-40GHZ，增益22dB，飽和輸出功率20dBm， 具有良好的輸入寬帶匹配，用於提高倍頻後的三倍信號和五倍信號功率。第二功率放大 器8採用Hittite公司的四級GaAs功率放大器，該四級功率放大器工作在50-66GHZ，增益 24dB，輸出ldB壓縮功率17dBm，用於提高第二路射頻信號的發射功率。第三功率放大器 13採用Hittite公司的四級GaAs功率放大器，該四級功率放大器工作在71-86GHZ，增益 15dB，輸出ldB壓縮功率15dBm，用於提高第三路射頻信號的發射功率。
[0022] 以上內容是結合具體的實施案例對本發明作的詳細說明，不能認定本發明具體實 施僅限於這些說明。對於本發明所述【技術領域】的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前 提下，對本發明的各組成部件、位置關係及連接方式在不改變其功能的情況下，進行的等效 變換或替代，也落入本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種多頻段毫米波防撞雷達信號源，包括多頻段毫米波防撞雷達信號源電路和金屬 屏蔽盒；多頻段毫米波防撞雷達信號源電路固定組裝在金屬屏蔽盒內； 其特徵在於：所述的毫米波防撞雷達信號源電路包括第一倍頻器、多頻段帶通濾波器、 第一功率放大器、第二倍頻器、第一帶通濾波器、第二功率放大器、第一驅動放大器、第三倍 頻器、第二帶通濾波器、第三功率放大器、第一天線、第二天線和第三天線； 第一倍頻器通過微波連接器連接一個微波信號源，輸出端與多頻段帶通濾波器的輸入 端相連，多頻段帶通濾波器的第一頻段輸出端與第一功率放大器的輸入端相連，第一功率 放大器的輸出端通過第一毫米波信號接口連接第一天線；多頻段帶通濾波器的第二頻段輸 出端與第二倍頻器的輸入端相連，第二倍頻器的輸出端與第一帶通濾波器的一端相連，第 一帶通濾波器的另一端與第二功率放大器的輸入端相連，第二功率放大器的輸出端通過第 二毫米波信號接口連接第二天線；多頻段帶通濾波器的第三頻段輸出端與第一驅動放大器 的輸入端相連，第一驅動放大器的輸出端與第三倍頻器的輸入端相連，第三倍頻器的輸出 端與第二帶通濾波器的一端相連，第二帶通濾波器另一端與第三功率放大器相連，第三功 率放大器的輸出端通過第三毫米波信號接口連接第三天線。
2. 根據權利要求1所述的一種多頻段毫米波防撞雷達信號源，其特徵在於：所述的第 一帶通濾波器和第二帶通濾波器結構相同，其為鋸齒狀微帶耦合結構，包括兩個50歐姆微 帶線、六根平行耦合線和五根耦合線連接線； 六根平行耦合線呈鋸齒狀排列，並通過耦合連接線串接，其中第一根和最後一根平行 耦合線通過漸變線分別與一根50歐姆微帶線連接。
3. 根據權利要求1所述的一種多頻段毫米波防撞雷達信號源，其特徵在於：所述的第 一倍頻器採用四倍頻單片電路，第二倍頻器和第三倍頻器採用二倍頻單片電路。
4. 根據權利要求1所述的一種多頻段毫米波防撞雷達信號源，其特徵在於：所述的微 波連接器採用SMA同軸連接器；第一毫米波信號接口採用2. 92_同軸連接器或者WR28微 帶-波導連接器，第二毫米波信號接口採用1. 85_同軸連接器或者WR15微帶-波導連接 器，第三毫米波信號接口採用1_同軸連接器或者WR10微帶-波導連接器。
5. 根據權利要求1所述的一種多頻段毫米波防撞雷達信號源，其特徵在於：所述的金 屬屏蔽盒由黃銅加工而成。
【文檔編號】G01S7/282GK104101867SQ201410280425
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】文進才 申請人:杭州電子科技大學