星载Ka频段发射内定标器的制作方法

星载ka频段发射内定标器
技术领域
1.本发明涉及星载内定标器技术领域，具体地，涉及一种星载ka频段发射内定标器。


背景技术：

2.合成孔径雷达(synthetic aperture radar,sar)作为一种主动式微波成像传感器，因其作用距离远，成像范围广，能够全天时、全天候工作，在军事、民用等领域发挥着越来越重要的作用。
3.为获得高精度的sar系统，误差源必须被消除，因此，sar成像系统的校准刻不容缓。内定标器是sar系统校准的关键模块，随着sar系统性能的不断提升，对内定标器指标及性能提出了越来越高的要求。
4.对于应用于星载ka频段sar系统的发射内定标器，其技术难点主要体现在以下方面。首先，定标网络工作在较高频率，工程实现时带内平坦度和通道一致性指标较传统低频段差。其次，发射内定标器通常需要具有多种工作状态，不同通道之间的干扰将会影响隔离度指标。另一方面，输出信号稳定度决定着定标精度，发射内定标器需在工作环境温度变化时满足稳定度的要求。
5.目前，关于星载ka频段内定标的专利较少，且已有的相关专利未涉及发射内定标器的具体链路设计和关键性能指标。因此，为满足实际应用需求，设计一种具有多种工作状态，并且具备优良性能的星载ka频段发射内定标器成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种星载ka频段发射内定标器。
7.第一方面，本技术实施提供一种星载ka频段发射内定标器，包括：位于上层的射频模块和位于下层的电源模块，所述射频模块中设置有射频开关链路和开关驱动电路，所述电源模块包括：dc/dc电源转换电路、rs422接口电路、遥测电路；其中：
8.所述射频开关链路，用于根据上位机的指令完成射频通道状态切换，并为发射内定标器不同工作状态提供射频通道；
9.所述开关驱动电路，用于驱动射频开关工作；
10.所述dc/dc电源转换电路，用于将外部电源转换为射频模块所需电源；
11.所述rs422接口电路，用于将上位机输入的差分控制信号转换为单端脉冲信号，并将所述单端脉冲信号提供给所述开关驱动电路；
12.所述遥测电路，用于执行发射内定标器的温度遥测。
13.可选地，所述射频开关链路为发射天线的单t定标状态、全t定标状态、参考定标状态、同步发射状态、同步接收状态提供射频通道。
14.可选地，所述开关驱动电路采用gaas驱动器芯片，将输入的ttl单端脉冲信号转换为0v和-5v的互补脉冲信号输出。
15.可选地，所述射频开关链路增加射频通道之间隔离度的方式包括：
16.使用ka频段高隔离度gaas开关芯片；
17.关闭其他不工作链路中放大器的电源；
18.每条链路使用隔腔处理。
19.可选地，所述射频开关链路中使用的开关芯片、放大器芯片均为宽带ka频段器件。
20.可选地，所述射频开关链路在全t定标状态、参考定标状态和同步接收状态下，通过温度补偿衰减器进行工作温度范围内的增益补偿。
21.可选地，所述测电路使用mf501型精密测温负温度系数热敏电阻器进行温度遥测。
22.可选地，所述dc/dc电源转换电路包括：防浪涌电路、dc/dc稳压模块和emi滤波器，其中：
23.所述防浪涌电路使用瞬态抑制二极管保护后端电路；
24.所述dc/dc稳压模块，用于将+28v电源转换为+5v和-5v电源，并为射频模块及数字电路供电；
25.所述emi滤波器配合dc/dc稳压模块使用，用于对输入电源的纹波进行抑制。
26.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
27.1)本技术实施例提供的星载ka频段发射内定标器，提供了单t定标、全t定标、参考定标、同步发射、同步接收五种状态的射频通道，具备多种工作模式。
28.2)本技术实施例提供的星载ka频段发射内定标器，通过选用高隔离度开关、在链路处于未工作模式时，关闭该链路中放大器电源以及在每条链路之间采取隔腔处理的措施，大大提高了通道间的隔离度。
29.3)本技术实施例提供的星载ka频段发射内定标器中，射频开关链路所使用的开关芯片、放大器芯片均为ka频段宽带器件，因此在较窄的工作频带内平坦度较好。
30.4)本技术实施例提供的星载ka频段发射内定标器中的射频开关链路在全t定标、参考定标和同步接收状态下，通过温度补偿衰减器进行工作温度范围内的增益补偿，保证了输出信号稳定度。
31.5)本技术实施例提供的星载ka频段发射内定标器中使用的所有元器件，均采用了充分的降额设计，达到了i级降额，预留了足够的设计余量，即使在空间环境发生一定变化的情况下，也能够满足设备的降额设计要求。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
33.图1为本技术实施例提供的一种星载ka频段发射内定标器的结构框图；
34.图2为本技术实施例提供的一种星载ka频段发射内定标器中射频开关链路信号流示意图。
具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
37.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.图1为本技术实施例提供的一种星载ka频段发射内定标器的结构框图；如图1所示，本实施例中的星载ka频段发射内定标器包括：射频模块和电源模块组成。射频模块和电源模块在结构上采用上下分层设计，其中射频模块位于上层，电源模块位于下层。射频模块包括射频开关链路和开关驱动电路；电源模块包括dc/dc电源转换电路、rs422接口电路、遥测电路。本实施例中的星载ka频段发射内定标器具备高隔离度，低平坦度和高输出信号稳定度的优良性能，实现了星载ka频段sar系统的单t定标、全t定标、参考定标，并且能够为同步信号收发提供射频通道，配合其他单机完成内定标和同步信号收发任务。
40.示例性的，射频模块中的开关链路通过单刀双掷开关芯片完成不同状态射频通道切换，实现单t定标、全t定标、参考定标、和同步信号收发任务。射频模块中的开关驱动电路使用抗辐射、低功耗gaas驱动器芯片。
41.示例性的，电源模块通过dc/dc电源转换电路将外部提供的母线+28v电源稳压至射频模块所需各种供电电源。其中，dc/dc电源转换电路主要包括防浪涌电路、dc/dc稳压模块和emi滤波器几部分。防浪涌电路使用瞬态抑制二极管保护后端电路；dc/dc稳压模块用于将+28v电源转换为+5v和-5v电源，为射频模块及数字电路供电。emi滤波器配合dc/dc稳压模块使用，emi滤波器对输入电源的纹波有抑制作用。
42.示例性的，rs422接口电路用于接收上位机输入的差分控制信号，rs422接收芯片硬件接口电气规范遵循eia rs-422规范，差分信号通过芯片后转换为单端信号，该信号提供给开关驱动芯片。遥测电路提供温度遥测信号给上位机处理，监测发射内定标器的工作温度，温度遥测使用mf501型精密测温负温度系数热敏电阻器。
43.图2为本技术实施例提供的一种星载ka频段发射内定标器中射频开关链路信号流示意图，如图2所示，单t定标状态时，射频开关链路开关k1切换至b端口，开关k2切换至b端口，开关k3切换至a端口，开关k4切换至a端口，开关k5切换至a端口。信号由端口x01g输入，
依次经隔离器、开关k4、开关k2、开关k1、隔离器后由端口x02g输出。所述隔离器插损均为1db，开关插损均为2db，链路损耗为8db。单t定标状态的输出信号平坦度主要由开关引起，3个开关引入的平坦度约为0.3db。
44.示例性的，如图2所示，全t定标状态时，射频开关链路开关k1切换至b端口，开关k2切换至a端口，开关k3切换至a端口，开关k4切换至b端口，开关k5切换至a端口。信号由端口x01g输入，依次经隔离器、开关k4、开关k3、温度补偿衰减器t1、开关k2、开关k1、隔离器后由端口x02g输出。链路中隔离器插损共2db，开关插损共8db，温度补偿衰减器t1衰减量30db，链路损耗为40db。全t定标状态的输出信号平坦度主要由开关引起，4个开关引入的平坦度约为0.4db。链路中使用温度补偿衰减器t1，进行工作温度范围内的增益补偿，保证输出信号稳定度。
45.示例性的，如图2所示，参考定标状态时，射频开关链路开关k1切换至a端口，开关k2切换至a端口，开关k3切换至b端口，开关k4切换至b端口，开关k5切换至b端口。信号由端口x01g输入，依次经隔离器、开关k4、开关k3、放大器a1、温度补偿衰减器t3、开关k5、放大器a2、环形器后由端口x03g输出。链路中隔离器、环形器插损共2db，开关插损共6db，放大器a1增益为22db，温度补偿衰减器t3衰减量5db，放大器a2增益为16db，链路增益为25db。工作带宽内，放大器a2增益相对较平，三个开关引入的平坦度为0.3db。放大器a1增益随频率升高而下降，与开关引入的平坦度相抵消，参考定标状态输出信号平坦度理论值为0db。链路中使用温度补偿衰减器t3，进行工作温度范围内的增益补偿，保证输出信号稳定度。
46.示例性的，如图2所示，同步发射状态时，射频开关链路开关k1切换至b端口，开关k2切换至a端口，开关k3切换至a端口，开关k4切换至b端口，开关k5切换至a端口。信号由端口x04g输入，依次经隔离器、开关k5、放大器a2、环形器后由端口x03g输出。链路中隔离器、环形器插损共2db，开关插损2db，放大器a2增益为16db，链路增益为12db。工作带宽内，放大器a2增益相对较平，同步发射状态输出信号平坦度主要由开关决定，平坦度约为0.1db。
47.示例性的，如图2所示，同步接收状态时，射频开关链路开关k1切换至a端口，开关k2切换至a端口，开关k3切换至b端口，开关k4切换至a端口，开关k5切换至b端口。信号由端口x03g输入，依次经环形器、放大器a4、温度补偿衰减器t2、放大器a3、开关k1、隔离器后由端口x02g输出。链路中隔离器、环形器插损共2db，放大器a4增益为22db，温度补偿衰减器t2衰减量为15db，放大器a3增益为22db，开关插损为2db，链路增益25db。同步接收状态输出信号平坦度主要由开关、放大器a4、放大器a3引起，平坦度约为0.1db。链路中使用温度补偿衰减器t2，进行工作温度范围内的增益补偿，保证输出信号稳定度。
48.需要说明的是，开关k1、k2、k3、k4、k5为同一规格；所述放大器a1、a3、a4为同一规格。开关所需互补脉冲信号由开关驱动电路提供，放大器所需电源由电源模块提供。
49.本实施例中，发射内定标器提供了单t定标、全t定标、参考定标、同步发射、同步接收五种状态的射频通道，具备多种工作模式。通过选用高隔离度开关、在链路处于未工作状态时，关闭该链路中放大器电源以及在每条链路之间采取隔腔处理的措施，大大提高了通道间的隔离度。
50.本实施例中，射频开关链路中所使用的开关芯片、放大器芯片均为ka频段宽带器件，在较窄的工作频带内平坦度较好。
51.本实施例中，发射内定标器射频开关链路在全t定标、参考定标、和同步接收状态
通过温度补偿衰减器进行工作温度范围内的增益补偿，保证了输出信号稳定度。
52.本实施例中，发射内定标器中使用的所有元器件，均采用了充分的降额设计，达到了i级降额，预留了足够的设计余量，即使在空间环境发生一定变化的情况下，也能够满足设备的降额设计要求。
53.以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
55.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

技术特征：
1.一种星载ka频段发射内定标器，其特征在于，包括：位于上层的射频模块和位于下层的电源模块，所述射频模块中设置有射频开关链路和开关驱动电路，所述电源模块包括：dc/dc电源转换电路、rs422接口电路、遥测电路；其中：所述射频开关链路，用于根据上位机的指令完成射频通道状态切换，并为发射内定标器不同工作状态提供射频通道；所述开关驱动电路，用于驱动射频开关工作；所述dc/dc电源转换电路，用于将外部电源转换为射频模块所需电源；所述rs422接口电路，用于将上位机输入的差分控制信号转换为单端脉冲信号，并将所述单端脉冲信号提供给所述开关驱动电路；所述遥测电路，用于执行发射内定标器的温度遥测。2.根据权利要求1所述的星载ka频段发射内定标器，其特征在于，所述射频开关链路为发射天线的单t定标状态、全t定标状态、参考定标状态、同步发射状态、同步接收状态提供射频通道。3.根据权利要求1所述的星载ka频段发射内定标器，其特征在于，所述开关驱动电路采用gaas驱动器芯片，将输入的ttl单端脉冲信号转换为0v和-5v的互补脉冲信号输出。4.根据权利要求2所述的星载ka频段发射内定标器，其特征在于，所述射频开关链路增加射频通道之间隔离度的方式包括：使用ka频段高隔离度gaas开关芯片；关闭其他不工作链路中放大器的电源；每条链路使用隔腔处理。5.根据权利要求2所述的星载ka频段发射内定标器，其特征在于，所述射频开关链路中使用的开关芯片、放大器芯片均为宽带ka频段器件。6.根据权利要求2所述的星载ka频段发射内定标器，其特征在于，所述射频开关链路在全t定标状态、参考定标状态和同步接收状态下，通过温度补偿衰减器进行工作温度范围内的增益补偿。7.根据权利要求1所述的星载ka频段发射内定标器，其特征在于，所述测电路使用mf501型精密测温负温度系数热敏电阻器进行温度遥测。8.根据权利要求1所述的星载ka频段发射内定标器，其特征在于，所述dc/dc电源转换电路包括：防浪涌电路、dc/dc稳压模块和emi滤波器，其中：所述防浪涌电路使用瞬态抑制二极管保护后端电路；所述dc/dc稳压模块，用于将+28v电源转换为+5v和-5v电源，并为射频模块及数字电路供电；所述emi滤波器配合dc/dc稳压模块使用，用于对输入电源的纹波进行抑制。

技术总结
本发明提供了一种星载Ka频段发射内定标器，包括：射频模块和电源模块，射频模块包括射频开关链路和开关驱动电路；电源模块包括DC/DC电源转换电路、RS422接口电路、遥测电路，射频开关链路根据上位机的指令完成射频通道状态切换，为发射内定标器提供射频通道；开关驱动电路驱动射频开关工作；DC/DC电源转换电路将外部电源转换为射频模块所需电源；RS422接口电路将上位机输入差分控制信号转换为单端脉冲信号，提供给开关驱动电路；遥测电路用于实现发射内定标器温度遥测。本发明中的发射内定标器存在多种工作状态，并且具备高隔离度，低平坦度和高输出信号稳定度的优良性能。低平坦度和高输出信号稳定度的优良性能。低平坦度和高输出信号稳定度的优良性能。


技术研发人员：胡中 麻仕豪 沈亚飞 吴毓颖 兰航 化宁 陈凯
受保护的技术使用者：上海航天电子通讯设备研究所
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/10/8