一种K波段气象雷达射频前端系统的制作方法

本技术涉及k波段气象雷达射频处理，具体的是一种k波段气象雷达射频前端系统。

背景技术：

1、频率调制连续波（fmcw）雷达是一种比较常见的雷达技术，它的原理是通过频率调制的方式来测量物体的距离、速度等相关特性。与传统的脉冲雷达不同，fmcw雷达是通过连续发射一个频率跳变的信号，而不是发射短暂的脉冲。fmcw雷达通过测量发射信号和接收信号之间的时间延迟来确定目标距离，同时也可以利用物体的运动所引起的频率偏移来估算目标的速度。fmcw雷达的主要优点是能够以相对简单的硬件和较低的功耗提供精确的距离测量，这使得它广泛应用于汽车（如碰撞避免和自适应巡航控制）、工业监测以及其他距离传感应用。

2、在k波段气象雷达系统的整个链路中，接收机作为回波信号获取的关键环节具有不可替代的功能。电磁波经目标反射形成的低强度回波信号进入接收通道后，需经历多级处理流程。

3、同时，k波段气象雷达系统的整个链路中发射系统性能的优劣直接影响雷达的探测能力，通常其采用两个锁相环生成所需的信号频率。通过一次频率上变频，将线性调频信号和本振信号混频，从而生成目标k波段的高频信号。

4、现有的k波段气象雷达射频前端系统在结构方面，多采用的是发射前端机构和接收前端机构实用独立的频率源提供本振，发射lo与接收lo因器件分散性，长期工作或环境变化时易出现频率漂移步调差异。这种差异会直接导致，发射载波与接收下变频基准的频率差扩大，超出接收端带通滤波器带宽，造成气象回波信号“失锁丢失”，k波段高分辨率探测对频率精度敏感，本振漂移会导致距离/多普勒测距误差持续累积。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种k波段气象雷达射频前端系统。

2、本实用新型采用的技术方案如下，一种k波段气象雷达射频前端系统，包括壳体和底座，所述壳体安装于底座上，所示底座用于前端系统的固定，其中所述壳体内设置有发射前端机构、接收前端机构和频率源；

3、所述频率源设于发射前端机构和接收前端机构间，且能对发射前端机构和接收前端机构输出信号；

4、所述发射前端机构用于接收频率源发出的发射中频信号if和第一本振信号lo1，经混频后输出k波段的射频发射信号；

5、所述接收前端机构用于接收射频回波信号，并先后与频率源发出的第一本振信号lo1和第二本振信号lo2混频，输出稳定的if2信号到后端信号处理单元。

6、可选的，所述壳体一侧设置有外源信号输入端口，壳体另一侧设置有信号输出端口，且信号输出端口和外源信号输入端口分别位于壳体相对的一侧。

7、可选的，所述发射前端机构包括发射上腔体、发射下腔体和发射元器件组；

8、所述发射元器件组设于发射上腔体和发射下腔体间；

9、所述发射上腔体能罩于发射下腔体上，发射上腔体和发射下腔体一端均与壳体内壁连接。

10、可选的，所述发射元器件组包括第一混频器、第一带通滤波器、功率放大器和隔离器；

11、所述第一混频器用于将频率源输出的发射中频信号if和第一本振信号lo1混频，生成k波段的射频发射信号；

12、所述第一带通滤波器用于滤除k波段的射频发射信号中杂散信号；

13、所述功率放大器用于放大滤除杂散信号后k波段的射频发射信号功率；

14、所述隔离器用于阻止发射天线的反射波回流至功率放大器。

15、可选的，所述接收前端机构包括接收上腔体、接收下腔体和接收元器件组；

16、所述接收元器件组设于接收上腔体和接收下腔体间；

17、所述接收上腔体能罩于接收下腔体上，接收上腔体和接收下腔体一端均与壳体内壁连接，接收上腔体位于发射下腔体的下方。

18、可选的，所述接收元器件组包括低噪声放大器、第二混频器、第二带通滤波器、第三混频器、第三带通滤波器和可变增益放大器；

19、所述低噪声放大器用于将接收天线捕获的射频回波信号进行低噪声放大；

20、所述第二混频器用于将低噪声放大器放大的信号与频率源输出的第一本振信号lo1混频，生成中频信号if1；

21、所述第二带通滤波器用于滤除中频信号if1中杂散信号；

22、所述第三混频器用于将第二带通滤波器输出的信号与频率源输出的第二本振信号lo2混频；

23、所述第三带通滤波器用于滤除第三混频器输出信号中杂散信号；

24、所述可变增益放大器用于调节输出信号强度。

25、本实用新型的有益效果至少包括以下之一；

26、1.通过在结构上设置同一频率源作用于发射前端机构、接收前端机构，使得单源同步驱动发射/接收lo，使两者频率漂移受同一环境扰动的影响规律高度一致，频率差被严格约束在设计容限内。

27、2.同时一方面，发射端相位噪声降低可减少杂散发射，避免对同频段气象设备/通信系统的干扰，保障自身接收时的频谱纯净度，另一方面，接收端因“发射-接收相位噪声耦合效应消失”，微弱回波的相位信息得以完整保留，相位噪声基底降低，弱信号检测信噪比显著提升。

1.一种k波段气象雷达射频前端系统，包括壳体（2）和底座（1），所述壳体（2）安装于底座（1）上，所示底座（1）用于前端系统的固定，其特征在于，所述壳体（2）内设置有发射前端机构、接收前端机构和频率源；

2.根据权利要求1所述的一种k波段气象雷达射频前端系统，其特征在于，所述壳体（2）一侧设置有外源信号输入端口（4），壳体（2）另一侧设置有信号输出端口（3），且信号输出端口（3）和外源信号输入端口（4）分别位于壳体（2）相对的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种k波段气象雷达射频前端系统，其特征在于，所述发射前端机构包括发射上腔体（6）、发射下腔体（7）和发射元器件组；

4.根据权利要求3所述的一种k波段气象雷达射频前端系统，其特征在于，所述发射元器件组包括第一混频器、第一带通滤波器、功率放大器和隔离器；

5.根据权利要求3所述的一种k波段气象雷达射频前端系统，其特征在于，所述接收前端机构包括接收上腔体（8）、接收下腔体（9）和接收元器件组；

6.根据权利要求5所述的一种k波段气象雷达射频前端系统，其特征在于，所述接收元器件组包括低噪声放大器、第二混频器、第二带通滤波器、第三混频器、第三带通滤波器和可变增益放大器；