相控阵接收器、雷达系统以及运载工具技术方案

一种相控阵接收器包括多个模拟波束形成接收信道（602），每个包括被布置成接收射频信号的天线元件（610）和被布置成提供模拟信道输出信号的信道输出（628）。所述多个模拟波束形成接收信道中的至少一个包括同相下变频混合电路（614），同相下变频混合电路（614）被连接到所述天线元件和本地振荡器源（616）并且被布置成向相位旋转电路（612）提供同相下变频信号；以及正交下变频混合电路（620），正交下变频混合电路（620）被连接到所述天线元件和所述本地振荡器源并且被布置成向所述相位旋转电路提供下变频正交信号。所述相位旋转电路被布置成向所述信道输出提供从所述下变频同相信号和所述下变频正交信号生成的相移模拟输出信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相控阵接收器、雷达系统以及运载工具
本专利技术涉及相控阵接收器、雷达系统以及运载工具。
技术介绍
相控阵或智能天线是用于例如在雷达中或在无线通信系统中的电子可操纵定向天线。相控阵接收器包含天线元件组或矩阵和关联的接收信道电路，在关联的接收信道电路中，接收到的信号的相对相位以阵列的有效接收图案在期望的方向被引导以及在不期望的方向被抑制这样的方式而变化。波束形成被用于定向信号传输或接收的传感器阵列。这种空间选择性是通过使用自适应的或固定的接收/发射波束图案实现的。信号可以是随时间变化的物理数量携带信息，例如，变化电压电平，例如当接收电磁波的时候在天线元件处所发生的。采用波束形成的相控阵接收器控制了每个天线元件接收到的输入信号的相位和相对幅度，并以可以优先观察到特定的辐射方向图这样的方式组合由与每个天线元件相关联的接收信道传送的输出信号。相控阵接收器使用在天线矩阵的不同天线元件处接收到的输入信号的相位差来确定目标的角度位置。相控阵接收器例如被用于雷达系统中，其中带宽是中心频率的一小部分，并且由接收天线元件之间的空间距离引入的时间延迟可以被映射到接收到的信号之间的相移。空间差异转换成接收信道的输出信号的相位差，其可以例如是下变频信号，即频率可以低于接收到的信号的频率。这个原理可以被用于通过在接收信道处引入相移而控制天线波束。该相移可以在采样之后使用数字域中的数字波束形成（DBF），或在采样之前使用模拟域中的模拟波束形成（ABF）被实现。将输入信号转换成不同频率范围可以通过混合电路的手段被实现，该混合电路被布置成将输入或接收到的信号与由本地振荡器电路生成的信号混合。如图1中所示出的，第一相控阵接收器的第一现有技术接收信道100可以包含将射频（RF）信号传送到相移器电路112的天线元件110，该相移器电路112被布置成相移RF域中的信号并且将其提供给耦合到本地振荡器（LO）电路116的混合器电路114。生成的输出信号被传送到模拟或数字后处理118。后处理可以包括对由多个接收信道传送的输出信号进行求和。替代地，如图2中所示出的，第二现有技术相控阵接收器200具有多个接收信道，每个都包含天线元件210、220、224，该天线元件将射频信号（RF1、RF2、RF3）传送到对应的相移器电路212、222、226，该相移器电路212、222、226被布置成相移信号并且在提供给耦合到本机振荡器电路216的混合器电路214之前将其提供给求和电路228以用于RF域中的功率整合。然后，生成的输出信号被传送到模拟或数字后处理218。在Koh等人的2008年6月第6号第43卷第1360-1371页的固态电路IEEE杂志中的“AnX-andKu-Band8-ElementPhased-ArrayReceiverin0.18-μmSiGeBiCMOSTechnology（在0.18-μm的SiGeBiCMOS技术中的X-波段和Ku波段8元相控阵接收器）”中示出了使用所有RF架构实现的相控阵接收器，其中在RF级执行相移和功率整合。类似地，在Koh等人的2008年9月第9号第56卷第2046-2053页的微波理论与技术的IEEE事务中的“AQ-BandFour-ElementPhased-ArrayFront-EndReceiverwithIntegratedWilkinsonPowerCombinersin0.18-μmSiGeBiCMOSTechnology（在0.18-μm的SiGeBiCMOS技术中的带有集成Wilkinson功率整合器的Q-波段4元相控阵前端接收器）”中示出了所有RF架构，其中相移在接收到的信号路径中被应用。在Yu等人的2008年9月第9号第43卷第2134-2143页的固态电路IEEE杂志中的“A22-24GHz4-ElementCMOSPhasedArrayWithOn-ChipCouplingCharacterization（带有片上耦合特性的22-24GHz的4元CMOS相控阵）”中，输入信号被分割成同相（I）和相移正交（Q）分量。I和Q信号的生成和求和在RF信号路径中完成。如图3中所示出的，第三相控阵接收器的第三现有技术接收信道300可以包含将射频（RF）信号传送到混合器电路314的天线元件310。生成的输出信号被传送用于模拟或数字后处理318。本地振荡器电路316通过相移器电路312耦合到混合器电路314；该相移器电路312被布置成相移本地振荡器(LO)信号，即相移可以替代地不在接收到的信号路径中执行，而是在将LO信号应用到混合器器件以用于与接收到的RF信号混合之前在LO路径中执行。在Jeon等人的2008年12月第12号第43卷第2660-2673页的固态电路IEEE杂志中的“AScalable6-to-18GHzConcurrentDual-BandQuad-BeamPhased-ArrayReceiverinCMOS（在可伸缩的6至18GHz的并发双波段四核光束CMOS相控阵接收器）”中示出了集成相控阵接收器，其中在本地振荡器路径中执行相移。参照图4，示出了现有技术接收信道400，其中天线元件410将射频（RF）信号传送到功率分配器电路412。通过使用定向耦合器418和I-以及Q-混合器414、424与本地振荡器416信号混合来生成同相（I）和正交（Q）信号。I-和Q-信号被分离地应用于专用模数转换器（ADC）420、422以用于采样I-和Q-信号以及随后的数字处理。在PCT/US2006/046792中，陈述了线性FM雷达系统，其中两个模数转换（ADC）电路被用于采样IQ混合器的输出信号。如图5中所示出的，相控阵接收器的另一种现有技术接收信道500可以包含混合器电路514，该混合器电路514用于混合在天线元件510接收到的接收到的射频（RF）信号和本地振荡器516信号，以便将接收到的信号频移到不同频率，例如，低于RF的中间频率（IF）。然后，生成的IF信号可以通过使用IQ生成模块518被分割成同相信号520和90°相移正交信号522，然后同相信号520和90°相移正交信号522可以被应用到向量调制器或相移器或相位旋转器512以及加权放大器524。换句话说，输入RF信号首先被下变频成IF信号，以及IQ-生成和相移后来被应用于IF域中。在PCT/GB95/01607中，示出了相控阵雷达的电路模块，其中使用了超外差、单边带接收信道模块，每个I-和Q-输出具有专用ADC。在Erkens等人的IEEE2009中的“ALow-Cost,HighResolution,360°Phase/GainShifterinSiGeBiCMOS（SiGeBiCMOS中的低成本、高分辨率、360°相位/增益移位器）”中，多相滤波器被用于I-和Q-信号生成。
技术实现思路
如所附权利要求中所描述的，本专利技术提供了相控阵接收器、雷达系统以及运载工具。本专利技术的具体实施例在从属权利要求中被阐述。根据下文中描述的实施例，本专利技术的这些或其它方面将显而易见，并且参照下文中描述的实施例被阐述。附图说明根据附图，仅仅通过举例的方式，本专利技术的进一步细节、方面和实施例将被描述。在附图中，类似的附图标记被用于表示相同的或功能相似的元素。附图中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种雷达系统中的相控阵接收器(600)，包括多个模拟波束形成接收信道(602)，每个能够被连接到天线元件(610)和信道输出(628)，所述天线元件(610)被布置成接收射频信号，所述信道输出(628)被布置成提供模拟信道输出信号，其中所述多个模拟波束形成接收信道中的至少一个包括：同相下变频混合电路(614)，所述同相下变频混合电路(614)被连接到所述天线元件和本地振荡器源(616)并且被布置成将同相下变频信号提供给相位旋转电路(612)；相位旋转电路(612)；以及正交下变频混合电路(620)，所述正交下变频混合电路(620)能够被连接到所述天线元件和所述本地振荡器源并且被布置成向所述相位旋转电路提供下变频正交信号；所述相位旋转电路被布置成向所述信道输出提供从所述下变频同相信号和所述下变频正交信号生成的相移模拟输出信号；其中所述相位旋转电路(612)被布置成将相控阵的接收模式的波束形成所需的定义的相移引入到通过组合同相和正交信号而生成的输出信号。2.根据权利要求1所述的相控阵接收器，其中所述多个模拟波束形成接收信道中的至少一个包括加权放大器电路(624)，所述加权放大器电路(624)被连接以在提供给所述信道输出之前放大所述相移模拟输出信号。3.根据权利要求1或权利要求2所述的相控阵接收器，包括第一求和电路(628)，所述第一求和电路(628)被连接到所述多个模拟波束形成接收信道的所述信道输出并且被布置成提供模拟求和输出信号(638)。4.根据权利要求3所述的相控阵接收器，包括一个模数转换电路(640)，所述模数转换电路被连接以接收所述模拟求和输出信号并且提供数字求和输出信号。5.根据权利要求1或权利要求2所述的相控阵接收器，其中所述多个模拟波束形成接收信道中的至少一个包括连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩哈德·德林克，萨韦里奥·特罗塔，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：
国别省市：