[发明专利]一种集成天线耦合特性的射频综合模块

说明书

技术领域

本发明涉及射频综合技术领域，特别涉及航空无线电综合技术领域。

技术背景

ACAS(机载防撞系统)是防止飞机空中相撞的有效技术手段，是保障飞行安全的核心设备之一。ACAS通过接收、处理其它飞机应答机的应答信号，解算出其它飞机距离、高度和方位信息，对周围其它飞机进行监视，并通过计算监视范围内其它飞机相对本机的飞行趋势，给出交通告警和避让建议，防止空中飞机危险接近和相撞事故的发生。

一种集成天线耦合特性的射频综合模块可用于ACAS收发主机研发调试、功能验证和性能测试。它可以对ACAS收发主机设备进行故障快速定位和问题分析，减少故障排除时间，提高日常维护效率，缩短了产品的研发和维护周期，为科研生产和保障任务节约了宝贵的时间。

比相体制ACAS收发主机工作需进行幅度和相位校准，以保证其发射时波束指向以及接收定向解算的准确性。实际应用中ACAS收发主机通过ACAS专用四端口定向天线各端口之间的耦合特性完成校准。为此射频综合模块需在其内部建立天线耦合电路以满足收发主机测试的校准需求。

由于ACAS收发主机总共含有8个输入输出端口，传统的射频设计需要8路射频资源。同时射频设计时需配备结构件进行结构支撑及保持屏蔽特性。为此测试使用的射频综合模块不免体积大、重量重，不方便日常测试平台搭建及外场保障，严重限制测试系统的应用发展。为此需对射频模块进行综合设计，减轻系统重量、体积、功耗、成本。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术方案的不足，提供一种集成天线耦合特性的射频综合模块，通过设计天线耦合电路将ACAS天线端口间的射频耦合特性以平面微带电路的形式集成于射频综合模块实现满足比相体制ACAS收发主机综合测试需求的一体化设计。通过射频综合设计，优化所需射频电路架构，节省占用射频资源，降低系统的成本、重量、复杂度，提高了集成化和可靠性。

本发明为解决技术问题采用的技术方案是：

一种集成天线耦合特性的射频综合模块，包括频率源单元、天线网络单元、发射单元和接收单元；

所述频率源单元包含第一频率源电路和第二频率源电路，所述第一频率源电路用于产生四路脉冲调制信号发送到相应发射通道，所述第二频率源电路用于产生四路本振信号发送到相应接收通道；

所述发射单元包含四路发射通道，每路发射通道对应一路第一频率源电路发送的脉冲调制信号，发射通道将脉冲调制信号调制后发送到接收单元；

所述接收单元包含四路接收通道，每路接收通道包含依次连接的环形器及下变频电路，每个环形器还分别与相对应发射通道以及射频通道相连，所述下变频电路将接收信号与第二频率源电路发送的相应本振信号混频进行下变频处理；

所述天线网络单元包含四路射频通道和二个天线耦合电路，每路射频通道包含上下天线切换开关、上天线射频通道和下天线射频通道，上下天线切换开关的公共端与接收单元中相对应的环形器连接，上下天线切换开关的切换端分别连接上天线射频通道和下天线射频通道；所述上天线射频通道和下天线射频通道均包含功分器和校准切换开关矩阵，校准切换开关矩阵的公共端连接在功分器上，校准切换开关矩阵的切换端分别连接天线耦合电路和负载，功分器输入端还连接收发主机的相对应天线端口；所述二个天线耦合电路分别为上天线耦合电路和下天线耦合电路，所述上天线耦合电路包含与四个上天线射频通道的校准切换开关矩阵相连的四个上端口，相邻的二个上端口之间由若干个电阻和微带线组成；所述下天线耦合电路包含与四个下天线射频通道的校准切换开关矩阵相连的四个下端口，相邻的二个下端口之间由若干个电阻和微带线组成。

优选地，所述第一频率源电路包含第一锁相环电路和第一一分四功分器，第一锁相环电路用于产生1090MHz的脉冲调制信号，所述第一一分四功分器用于将第一锁相环电路产生的1090MHz的脉冲调制信号进行一分四功分、放大后送到发射单元的相应发射通道。

优选地，所述第一锁相环电路和第一一分四功分器之间还串接单刀双掷开关，第一锁相环电路输出端串接一个单刀双掷开关，所述单刀双掷开关用于将需要的脉冲调制信号送至第一一分四功分器，将不需要的信号送至负载。

优选地，所述第二频率源电路包含依次连接第二锁相环电路和第二一分四功分器，所述第二锁相环电路用于产生970MHz的本振信号，所述第二一分四功分器用于将970MHz的本振信号进行一分四功分、放大后分别送到接收单元的相应接收通道。

优选地，所述发射通道依次相连的移相器和可调衰减器。