[发明专利]一种用于云目标探测实验的Ka波段MIMO收发装置

说明书

本发明公开一种用于云目标探测实验的Ka波段MIMO收发装置，其包括信号发送模块和信号接收模块；信号发送模块包括依次连接的上变频混频器、Ka波段带通滤波器和多通道开关选择输出单元；多通道开关选择输出单元包括输出选择开关、第一开关驱动单元，和至少2个信号输出支路；信号接收模块包括依次连接的多通道开关选择输入单元、低噪声放大器、下变频混频器、低通滤波器和中频放大器；多通道开关选择输入单元包括输入选择开关、第二开关驱动单元，和至少2个信号输入支路。本发明可以从多个接收通道收发电磁波，并把接收到的回波信号由毫米波信号转变为中频信号，便于对回波信号的后续处理，同时本发明装置可实现全相参体制，能够获取目标探测信号的相位信息。

技术领域

本发明涉及毫米波MIMO探测技术领域，特别是一种用于云目标探测实验的Ka波段MIMO收发装置。

背景技术

毫米波MIMO技术在通信、成像、大气探测等方面表现出了广阔的应用前景。其中，在大气探测领域，尤其是云目标探测领域，该技术既利用了毫米波探测精度高的优点，又利用了MIMO技术在空间资源利用方面的优势，可以从多个角度观测云目标的结构与特征，获取高精度云内微观参数。

利用毫米波MIMO技术进行云目标探测尚属新的研究领域，需要进行大量的实验操作，因此研究用于云目标探测实验研究的Ka波段MIMO收发装置具有非常重要的意义。Ka波段MIMO收发装置主要实现多路Ka波段信号的发送与接收，并把接收信号下变频为便于处理的中频信号，整个装置需要满足利用MIMO技术进行云目标探测的实验要求。

目前，国内现有的Ka波段MIMO收发装置基本都是用于毫米波MIMO通信技术研究，系统庞大而复杂，如文献“宽带毫米波通信接收前端的研究”中的Ka波段MIMO接收前端设计指标与系统结构都针对于5G通信，不适用于云目标探测的实验研究。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于云目标探测实验的Ka波段MIMO收发装置，其可以从多个天线通道收发电磁波，并把接收到的回波信号由毫米波信号转变为中频信号，便于对回波信号的后续处理，同时可实现全相参体制，以获取目标探测信号的相位信息。

本发明采取的技术方案具体为：一种用于云目标探测实验的Ka波段MIMO收发装置，包括信号发送模块和信号接收模块；

信号发送模块包括依次连接的上变频混频器、Ka波段带通滤波器和多通道开关选择输出单元；上变频混频器的输入端输入中频信号和第一本振信号；多通道开关选择输出单元包括输出选择开关、第一开关驱动单元，和至少2个输入端分别连接输出选择开关输出端的信号输出支路；Ka波段带通滤波器的输出端连接输出选择开关的输入端，第一开关驱动单元控制输出选择开关循环的依次接通各输出支路；

信号接收模块包括依次连接的多通道开关选择输入单元、低噪声放大器、下变频混频器、低通滤波器和中频放大器；多通道开关选择输入单元包括输入选择开关、第二开关驱动单元，和至少2个输出端分别连接输入选择开关输入端的信号输入支路，第二开关驱动单元控制输入选择开关循环的依次接通各输入支路；输入选择开关的输出端连接低噪声放大器的输入端，下变频混频器的输入端还输入有第二本振信号，中频放大器的输出端输出中频信号；

所述第一本振信号与第二本振信号为频率、振幅和相位皆相同的信号；输入支路与输出支路的数量相同。

本发明中，上变频混频器用于将基带信号与本振信号进行混频，输出Ka波段的射频信号，提供给Ka波段带通滤波器，Ka波段带通滤波器用于滤除上变频混频器输出端的本振泄露信号、基带泄露信号以及谐波，保证输出纯净的Ka波段射频信号。低噪声放大器用于放大接收到的信号，同时保证接收端具有低噪声系数，增强整个接收部分的灵敏度。下变频混频器用于将接收信号与本振信号进行混频，输出中频信号。低通滤波器用于滤除下变频混频器中频输出端的本振泄露信号、射频泄露信号以及谐波信号，保证中频输出信号的纯净。