一种射频综合TR组件装置的制作方法

一种射频综合tr组件装置
技术领域
1.本发明属于短波宽频带天线收发装置领域，特别涉及该领域中的一种射频综合tr组件装置。tr组件是收发组件，tr是transmitter and receiver的缩写。


背景技术：

2.在现代雷达技术中，相控阵雷达占有十分重要的地位，其中有源相控阵天线设计的核心是tr组件。它几乎应用于所有的电子系统中，无论是军用雷达系统、卫星通信系统还是地面上常见的无线通信系统，tr模块都是最基础的构成，也是影响系统性能的主要部分。
3.目前国内、外所提到的tr组件，均基于微波天线及其系统，主要完成发射信号的大功率放大以及接收信号的低噪声放大，为实现波束控制对收/发信号进行幅度和相位的控制。它一般由低噪放、功放、限幅器、移相器等组成。一部有源相控阵雷达包含了成千上万个tr组件，tr组件成本一般超过雷达总成本的50％，市场空间广阔。
4.在短波频段收发一体天线的工程应用中，需要一种宽频带、大功率、快速切换(us级)、移相、低噪声、相位控制的短波tr系统。实现单付短波天线完成大功率、快速收/发信号的功能；可组阵完成雷达超视距探测，实现雷达收发一体化天线阵列。
5.收发一体化天馈分系统公开了一种射频综合tr组件装置，由匹配网络、电子开关、移相电缆、驱动控制及其供电系统等构成。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题就是克服现有雷达天线的工作模式，提出一种适用于短波系统的射频综合tr组件装置。
7.本发明采用如下技术方案：
8.一种射频综合tr组件装置，其改进之处在于：包括匹配网络系统，匹配网络系统的两端均与一组并联的射频开关和电子开关电连接，其中一组射频开关和电子开关均与天线电连接，另一组中射频开关为输入端，与接收机电连接，电子开关为输出端，与发射机电连接，还包括与各射频开关和电子开关电连接并控制他们通断的控制系统，与各射频开关、电子开关、控制系统及下述电源系统电连接并检测他们工作状态的自动反馈系统，电源系统为装置内的各部件供电。
9.进一步的，射频开关工作频率为3mhz-30mhz，承受功率≥5kw。
10.进一步的，电子开关为宽频带大功率电子开关，电子开关工作频率为3mhz-30mhz，承受功率≥2kw，开关切换时间≤20us，噪声≤-70db。
11.进一步的，控制系统包括rs485协议控制电路、单模光端机及光纤、时钟信号。
12.进一步的，控制系统的控制信号为单端ttl信号，控制接口为rs485接口。
13.进一步的，自动反馈系统包含天线状态选择反馈、电源故障反馈和天线工作状态反馈。
14.进一步的，电源系统的输入电压为220v，输出电压为24v和5v，包含电源状态自动
反馈。
15.进一步的，装置的工作频率为4mhz-12mhz；峰值功率≥2000kw；隔离度≥40db；插入损耗≤0.5db；输入/输出电压驻波比≤1.5；切换时间≤50us；引入噪声功率谱密度≤-90dbm/hz。
16.本发明的有益效果是：
17.本发明所公开的射频综合tr组件装置，具有时序控制、高速切换的特点，能够应用于需要短波频段天线快速状态切换的场合，比如小型化雷达天线、收发共用天线等。
18.本发明所公开的射频综合tr组件装置，与现有常规tr组件比较，实现了短波频段大功率接收/发射状态切换，具有收发两个通道，可应用于大型阵列作为天线振子匹配控制系统。
19.本发明所公开的射频综合tr组件装置，集成了射频开关、电子开关、匹配网络系统、控制系统、电源系统及自动反馈系统，实现了快速匹配切换、系统协调工作、收发一体化等功能，提供了一种大功率短波频段射频综合tr组件的设计思路，为收发一体化天线系统的实现奠定了基础。
附图说明
20.图1是本发明实施例1所公开装置的组成框图；
21.图2是本发明实施例1所公开装置的时序状态图。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.在雷达天线系统中，如短波天线能实现收发一体化，可以极大的减少天线阵占地尺寸，提高项目的可适用度，推进雷达小型化、集成度和机动化。而射频综合tr组件装置则是实现雷达收发一体化、小型化的关键。
24.实施例1，本实施例公开了一种射频综合tr组件装置，利用控制系统采用射频开关、宽频带大功率电子开关对天线匹配网络系统进行选频控制切换，将光电模块、天线自动反馈信号及其电源系统等高度集成，形成短波频段自动大功率宽频带发射/接收快速适配工作组件，并为此配置了一系列的电气器件和大量电子模块。通过一系列控制手段，实现天线阵收发功能的自动切换。系统可根据探测需要调整tr组件装置的各种工作模式及工作状态，实现短波雷达天线探测/接收电磁波信号的功能。
25.如图1所示，装置包括匹配网络系统，匹配网络系统的两端均与一组并联的射频开关和电子开关电连接，其中一组射频开关和电子开关均与天线电连接，另一组中射频开关为输入端，与接收机电连接，电子开关为输出端，与发射机电连接，还包括与各射频开关和电子开关电连接并控制他们通断的控制系统，与各射频开关、电子开关、控制系统及下述电源系统电连接并检测他们工作状态的自动反馈系统，电源系统为装置内的各部件供电。
26.匹配网络系统是实现天线与接收机/发射机高效工作的核心，优良的匹配网络系统是天线高性能指标的保证。
27.射频开关实现对天线接收状态的频选匹配网络，完成天线与匹配网络系统间高效率、大功率信号传输，是天线接收工作状态的核心。射频开关工作频率为3mhz-30mhz，承受功率≥5kw。
28.电子开关实现对天线发射状态的快速切换，完成天线与匹配网络系统间快速切换，完成发射信号及时、快速传输，是天线发射工作状态的核心。电子开关为宽频带大功率电子开关，电子开关工作频率为3mhz-30mhz，承受功率≥2kw，开关切换时间≤20us，噪声≤-70db。
29.控制系统是射频综合tr组件装置各个部件正确协同工作的关键系统，它是联接雷达系统与天线间的重要机构，协调雷达系统与天线系统安全、可靠工作。控制系统由rs485协议控制电路、单模光端机及光纤、时钟信号等组成。控制系统的控制信号为单端ttl信号，控制接口为rs485接口。
30.自动反馈系统是可以实时检测天线、控制系统及其电源系统是否正常工作的故障反馈系统，可以快速定位天线故障部位。自动反馈系统主要包含天线状态选择反馈、电源故障反馈和天线工作状态反馈等。
31.电源系统为各射频开关、电子开关、控制系统、自动反馈系统提供稳定可靠的工作电源，是射频综合tr组件装置的主要供电系统，电源系统的输入电压为220v(线性电源)，输出电压为24v和5v，包含电源状态自动反馈。
32.装置的主要技术指标如下：工作频率为4mhz-12mhz；峰值功率≥2000kw；隔离度≥40db；插入损耗≤0.5db；输入/输出电压驻波比(归于50ω)≤1.5；切换时间≤50us；引入噪声功率谱密度≤-90dbm/hz。
33.将天线接入射频综合tr组件装置后，经射频开关、电子开关分为两路，经匹配网络系统后接入射频开关、电子开关，再分别接入发射馈线或接收馈线。其内部经控制系统进行时序控制，协调各射频开关、电子开关动作，并反馈给系统，天线开始正常工作，其时序状态如图2所示。