一种X波段合成孔径雷达/地面动目标显示集成化多模接收通道

本发明涉及机载合成孔径（SAR）雷达接收技术，为一种X波段SAR/GMTI（合成孔径雷达/地面动目标显示）集成化多模接收通道，应用于机载合成孔径雷达或星载合成孔径雷达系统。

机载合成孔径雷达（SAR）侦察系统由于其全天候、全天时、安全系数高等特点，正被国际市场广泛关注。目前SAR雷达系统接收机很难同时满足体积、重量、集成化及多模要求，本发明的接收机作为SAR雷达整机重要组成部分，其不仅采用MMIC器件的金丝互联技术，以实现微型化设计，而且，采用多模式增益控制及多模式带宽控制，以实现系统的多径向分辨率及多动态控制要求。同时，由于本接收通道包括宽带正交解调功能，为了减小体积重量，其内部采用表贴元器件，与其他部分采用嵌入式互联方式。随着机载SAR雷达系统的发展，其不仅对系统的体积、重量和可靠性要求不断提高，而且对地面目标的径向分辨率、动态要求也越来越高。由于受机载平台载荷能力的限制，X波段SAR/GMTI集成化多模接收通道必须实现大动态、集成化、微型化、多模融合及强电磁兼容性，本发明就是解决大动态、集成化、微型化、多模融合及强电磁兼容性设计问题。

本发明所要解决的技术问题是提供一种X波段SAR/GMTI集成化多模接收通道，该接收通道可为雷达系统实时实现回波接收处理，其发明特点是大动态设计、集成化设计、微型化设计、多模融合设计、强电磁兼容性设计，实现了集成化和通用模块化。

采用新技术设计了多模式幅度控制及多模式带宽控制超外差接收通道，此多模式控制不仅使接收机满足性能指标（包括大动态）的要求，而且，模式带宽控制采用的开关选择方法，大大减小了接收机的体积。为了满足接收机体积小、重量轻的要求，运用了裸芯片限幅器、MMIC放大器、MMIC补偿放大器、MMIC中频放大器的设计及金丝互联技术，同时，各功能电路采用了嵌入技术，特别是I/Q正交解调及模式控制电路的嵌入技术，使得整个接收机的体积、重量大大减小，满足机载SAR/GMTI雷达对接收机的体积、重量要求。

本发明所采用的技术方案是：一种X波段合成孔径雷达/地面动目标显示（SAR/GMTI）集成化多模接收通道由双定向耦合器1、限幅器2、放大器3、滤波器4、AGC（自动增益控制）5、补偿放大6、混频器7、第一中放8、模式控制9、数控衰减10、第二中放11、I/Q正交解调12组成。

双定向耦合器1输入端分别为回波、TR测试及接收测试信号入、其输出连接限幅器2、限幅器2输出连接放大器3、放大器3输出连接滤波器4、滤波器4输出连接AGC（自动增益控制）5、AGC自动增益控制5输出连接补偿放大6、补偿放大6输出连接混频器7、混频器7的另一输入为本振信号、混频器7的输出连接第一中放8、第一中放8的输出连接模式控制9、模式控制9的输出连接数控衰减10、数控衰减10的输出连接第二中放11、第二中放11的输出连接I/Q正交解调12、I/Q正交解调12的输入为相干本振信号、I/Q正交解调12的输出为I、Q正交信号；

所述一种X波段合成孔径雷达/地面动目标显示（SAR / GMTI）集成化多模接收通道:

[1]采用集成设计技术和微型化设计技术，以大大减小整个接收机的体积和重量，从而满足机载SAR/GMTI雷达对接收机体积和重量的要求；

[2]采用多模融合设计技术，从而大大减小了模式控制部分的体积和重量，提高了本发明的可靠性；

[3]采用强电磁容设计技术，有效的减小了辐射干扰，使本发明的可靠性进一步提高；

[4]射频采用AGC技术，中频采用数控衰减技术，使本发明实现了大动态特性。

本发明的单元电路均采用集成化设计技术；

本发明的模式控制9、I/Q正交解调12、采用了通用表面贴装接口，为表面贴装模块；模式控制9采用开关选择方式，大大减小了本发明的体积；I/Q正交解调12和模式控制9采用嵌入技术，以减小本发明的体积和重量；

本发明的数控衰减10、第二中放11、I/Q正交解调12单元电路采用表面贴装器件和数字电路集成技术，集成于一块印制板上。

限幅器2、放大器3、补偿放大6、混频器7、第一中放8、数控衰减10采用MMIC（单片微波集成电路技术），其MMIC芯片与外电路采用0.25um金丝连接，从而提高了本发明的微型化程度，减小了体积和重量。

模式控制9采用五模式合用输入、输出开关形式（多模融合设计），开关与模式选择间均采用细柔性电缆直接焊接，大大减小了模式控制部分的体积和重量。

本发明的各单元电路均采用电磁兼容性设计技术，各单元电路均置于屏蔽腔体内；各模块微带及印制板接地，并采用多点分布的小金属化孔的方法来提高接地性能，减小接地回路的距离；对于电源线采用外带屏蔽层的两芯或多芯线，减小辐射干扰；对于信号连线，采用外带半硬的同轴线。

本发明的积极效果是：

本发明采用大动态、集成化、微型化设计、多模融合、强电磁兼容性设计等技术，提供了X波段SAR/GMTI集成化多模接收通道，该通道内的双定向耦合器、限幅器、放大器、滤波器、AGC（自动增益控制）、补偿放大、混频器、中放、模式控制、数控衰减、I/Q正交解调均采用了集成化设计技术，其中限幅器、放大器、补偿放大、混频器、中放、数控衰减均采用了MMIC（单片微波集成电路）技术，其MMIC芯片与外电路采用0.25μm的金丝连接，提高了通道的微型化程度。模式控制、I/Q正交解调均采用了通用表贴接口，为表贴模块，减小了体积及重量。限幅器、放大器、滤波器、AGC（自动增益控制）、补偿放大、混频器、中放、模式控制、数控衰减、I/Q正交解调均采用了电磁兼容性设计技术，首先该系统放置于金属箱体内，对外界的电磁干扰已有很好的屏蔽作用，提高了系统的电磁兼容性。本发明的电磁兼容设计技术还包括各模块微带及印制板接地，采用多点分布的小金属化孔的方法来提高接地性能，减短接地回路的距离，对于电源线采用外带屏蔽层的两芯或多芯线，减小辐射干扰，对于信号连线，采用外带半硬的同轴线等。本发明的射频采用AGC技术，中频采用数控衰减技术，使本发明实现了大动态特性。

本发明具有很高的工程实用价值，其社会价值、军事价值和经济价值十分可观。

图1为本发明的结构原理图。

图2为本发明的双定向耦合器原理图。

图3为本发明混放原理图。

图4为本发明解调器原理图（第一部分）。

图5为本发明解调器原理图（第二部分）。

图6为本发明解调器原理图（第三部分）。

如图1-图6所示

本发明的设计思想：采用了集成化、微型化、多模融合、大动态、及强电磁兼容设计技术，实现了实时实现回波接收处理。

接收通道的主要功能是回波信号经双定向耦合器直通到限幅器，经放大、滤波、AGC选择5位增益模式、补偿放大、混频、中频放大、模式控制选择信号带宽后，由数控衰减选择幅度模式，经中放及I/Q正交解调后输出零中频I、Q信号输出。接收测试及T/R测试信号双定向耦合器入限幅器后，经过上面相同电路后，分别检测接收机及T/R组件的故障情况。

本发明的硬件的组成如图1所示：其由双定向耦合器1、限幅器2、放大器3、滤波器4、AGC自动增益控制5、补偿放大6、混频器7、第一中放8、模式控制9、数控衰减10、第二中放11、I/Q正交解调12组成。其中:

双定向耦合器1输入端分别为回波、TR测试及接收测试信号入、其输出连接限幅器2、限幅器2输出连接放大器3、放大器3输出连接滤波器4、滤波器4输出连接AGC自动增益控制5、AGC自动增益控制5输出连接补偿放大6、补偿放大6输出连接混频器7、混频器7的另一输入为本振信号、混频器7的输出连接第一中放8、第一中放8的输出连接模式控制9、模式控制9的输出连接数控衰减10、数控衰减10的输出连接第二中放11、第二中放11的输出连接I/Q正交解调12、I/Q正交解调12的输入为相干本振信号、I/Q正交解调12的输出为I、Q正交信号，其中双定向耦合器为平面微带电路，限幅器是PIN二极管芯基座由导电胶粘接在盒体上，二极管另一极由金丝焊接在微带电路上，AGC及数控衰减为MMIC单片衰减器，控制增益模式，补偿放大及中放为MMIC电路，其互联为金丝焊接，模式控制可五种模式改变接收机的带宽。

本发明的具体工作原理是：

接收通道的工作过程：

回波、TR测试信号及接收测试信号经双定向耦合器1输入限幅器2送放大器3放大后，由滤波器4滤波，信号输出给AGC自动增益控制5控制后，送补偿放大6放大、由混频器7将其与本振信号混频得中频信号、此中频信号经第一中放8放大后，由模式控制9进行模式选择，选择后的信号送数控衰减10进行幅度控制，控制后的中频信号经第二中放11放大后由I/Q正交解调12进行解调，输出I、Q正交信号。

系统集成化、微型化、多模融合、大动态、及强电磁兼容设计技术原理是：

集成化设计技术一：通道内的双定向耦合器、限幅器、放大器、滤波器、AGC自动增益控制、补偿放大、混频器、中放、模式控制、数控衰减、I/Q正交解调均采用了集成化设计技术。

集成化设计技术二：数控衰减10、第二中放11、I/Q正交解调12单元电路均采用表贴器件，采用模拟及数字电路集成技术，集成于一块双面印制板上。

集成化设计技术三：模式控制、I/Q正交解调模块采用了通用表贴接口，为表贴模块，模式带宽控制采用的开关选择方法，大大减小了接收机的体积。减小了体积及重量，I/Q正交解调及模式控制电路的嵌入技术，使得整个接收机的体积、重量大大减小，满足机载SAR/GMTI雷达对接收机的体积、重量要求。

微型化设计技术：限幅器、放大器、补偿放大、混频器、数控衰减均采用了MMIC单片微波集成电路技术，其MMIC芯片与外电路采用0.25μm的金丝连接，提高了通道的微型化程度，减小了体积及重量。

多模融合设计技术：模式控制采用五模式合用输入、输出开关形式，开关与模式选择间均采用细柔性电缆直接焊接的方法，大大减小了模式控制部分的体积、重量及可靠性。

强电磁兼容设计技术：限幅器、放大器、滤波器、AGC自动增益控制、补偿放大、混频器、中放、模式控制、数控衰减、I/Q正交解调均采用了电磁兼容性设计技术，该系统放置于金属箱体内，对外界的电磁干扰已有很好的屏蔽作用，提高了系统的电磁兼容性。电磁兼容设计技术还包括各模块微带及印制板接地，采用多点分布的小金属化孔的方法来提高接地性能，减短接地回路的距离，对于电源线采用外带屏蔽层的两芯或多芯线，减小辐射干扰，对于信号连线，采用外带半硬的同轴线等。

大动态设计技术：射频采用AGC技术，中频采用数控衰减技术，使本发明实现了大动态特性。

X波段SAR/GMTI集成化多模接收通道内各部分的工作原理如下：

双定向耦合器

双定向耦合器原理图如图2所示：

T/R测试信号及接收测试信号分别接入双定向耦合器的第一耦合端及第二耦合端，回波信号接入直通端，此三个信号均通过集成限幅器输出。

混放

混放原理图如图3所示：

T/R测试信号、接收测试信号及回波信号经隔离器W1（隔离器主要是为了匹配）、单片LNA（低噪声放大器）放大，隔离器W2，由滤波器Z1滤波后送AGC（自动增益控制），经隔离器W3、单片LNA（补偿放大）、隔离器W4后，与由隔离器W5来的一本振信号经混频器U1混频得到中频信号，此信号由单片放大器ERA-5放大后，由滤波器Z2滤波后输出给N5数控衰减器（控制增益），此信号由第二中放N6放大后输出中频信号，后外接五级开关滤波器（模式控制）后，输出中频信号给解调器。

解调器：

来自前端系统的中频信号和经过放大后的相干本振信号同时输入混频器的两端，混频器的输出形成两路正交的I、Q基带信号,经过视频放大后一路I、Q基带信号送A/D采样,另一路I、Q基带信号送检测电路形成故障报警信号送监控。其原理图如图4、图5、图6。