[发明专利]一种单发双收毫米波调频连续波收发系统

说明书

本发明涉及一种单发双收毫米波调频连续波收发系统，属于射频收发技术领域。包括数字接口、SPI接口、DAC、低噪声放大器、压控振荡器、二倍频器、功率放大器、混频器、90°移相器、压控衰减器、发射天线和接收天线；压控振荡器外接锁相环及滤波电路；各天线采用AOC封装，辐射信号经过外部物体反射，两路接收信号的处理过程完全一致。所述系统采用两路接收一路发射，共同构成了单发双收天线阵列，能有效提高天线方向性和处理增益，压控振荡器对外通过外接锁相环芯片和锁相滤波电路，进一步提高基频的稳定性；发收天线直接布设在氮化镓基材上并封装在系统内部，降低了122GHz极高频率下的传输损耗；天线的50um量级沟槽深度使得收发隔离度提高10dB，提高了检测能力。

技术领域

本发明涉及一种单发双收毫米波调频连续波收发系统，属于射频收发技术领域。

背景技术

现有的毫米波雷达系统中心频率有24GHz、77GHz等，目前市场上可见最高频率同类收发芯片中心频率为77GHz，具体频率范围为75GHz-81GHz。针对目前24GHz、77GHz频段拥挤，多设备间相互干扰严重。一方面，中心频率过低，虽然收发系统相对来说容易制作，然而天线尺寸增大，使用不方便，同时也不利于设备便携化及小型化。因此，需要探索中心频率更高的毫米波收发设备。然而，中心频率越高，制作难度越大。另一方面，芯片体积较大，难以满足微型精确测距系统的体积约束。然而，制作小型收发设备，难度很大，具体涉及到各类电路之间的信号传输与约束，例如：压控振荡器、混频以及倍频等电路的噪声抑制与交调失真消除。

本申请致力于研究120GHz中心频率波段，满足微型精确测距系统体积约束及干扰抑制需求的微型毫米波调频连续波收发系统。

发明内容

本发明的目的在于针对目前24GHz、77GHz频段拥挤，收发设备体积较大且设备间存在严重的相互干扰，难以满足微型精确测距系统体积约束的技术现状，提出了一种单发双收毫米波调频连续波收发系统。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

所述单发双收毫米波调频连续波收发系统，包括数字接口、SPI接口、DAC1、DAC2、低噪声放大器1、低噪声放大器2、压控振荡器、二倍频器、功率放大器、混频器1、混频器2、混频器3、混频器4、90°移相器1、90°移相器2、压控衰减器1、压控衰减器2、压控衰减器3、压控衰减器4、发射天线T、接收天线R1和接收天线R2；

其中，压控振荡器外接锁相环以及滤波电路，以提高压控振荡器输出基频的稳定性；发射天线T、接收天线R1和接收天线R2采用AOC封装；且发射天线T、接收天线R1和接收天线R2均布设在氮化镓基材上，封装在所述的收发系统内部，降低了本振的传输损耗；其中，AOC封装，即片上天线封装，全称为：Antenna on Chip；

发射天线T、接收天线R1和接收天线R2周边的氮化镓基材采取挖深槽措施，沟槽深度是50um量级，这使得收发天线的隔离度提高10dB；

所述单发双收毫米波调频连续波收发系统中各模块的连接关系如下：

数字接口与压控振荡器、功率放大器、压控衰减器1、压控衰减器2、压控衰减器3以及压控衰减器4相连，SPI接口分别与DAC1和DAC2相连，低噪声放大器1分别与接收天线R1以及混频器1和混频器2相连，低噪声放大器2分别与接收天线R2以及混频器3和混频器4相连，DAC1与压控振荡器相连，压控振荡器与二倍频器相连；二倍频器分别与90°移相器1、90°移相器2、混频器1以及混频器3相连，接收天线R1与低噪声放大器1相连；低噪声放大器1分别与混频器1和混频器2相连；接收天线R2与低噪声放大器2相连；低噪声放大器2分别与混频器3和混频器4相连，90°移相器1、90°移相器2分别与二倍频器、混频器3以及混频器4相连；混频器1与低噪声放大器1以及压控衰减器1相连；混频器2分别与低噪声放大器1、90°移相器1以及压控衰减器2相连。

所述毫米波调频连续系统中各组成部件的信号连接关系如下：