一種用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及毫米波全息成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的一種主動(dòng)毫米波成像系統(tǒng)具有高分辨率全聚焦三維成像的能力。系統(tǒng)中只有一套收發(fā)信機(jī)，在物平面采用天線陣列橫向電掃描(掃描由兩到三級(jí)單刀八擲電子開關(guān)控制)，結(jié)合縱向機(jī)械掃描和距離方向頻率采樣的形式，大大縮短了掃描時(shí)間。將所得到空間采樣信息和頻率采樣信息進(jìn)行全息反演，即可實(shí)現(xiàn)三維全息成像。成像的分辨率提高依賴算法優(yōu)化和使用更高頻率的成像系統(tǒng)。目前系統(tǒng)要使用更高的頻率瓶頸在于控制開關(guān)的隔離度、損耗兩個(gè)性能指標(biāo)，在目前工藝下，毫米波開關(guān)在超過(guò)40GHz時(shí)兩個(gè)指標(biāo)不能滿足成像系統(tǒng)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)，能夠?qū)灻撞ǖ念l率進(jìn)一步提尚，實(shí)現(xiàn)成像分辨率的提升。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)，包括一個(gè)朗格親合器和至少兩個(gè)低噪聲放大器，每個(gè)低噪聲放大器均與所述朗格耦合器相連，工作時(shí)只有一個(gè)低噪聲放大器；所述朗格耦合器用于使得每個(gè)低噪聲放大器輸出到朗格耦合器的輸出損耗相等，并且隔離低噪聲放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)使得低噪聲放大器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)互不干擾。
[0005]開關(guān)在接收信號(hào)的通路上，一個(gè)低噪聲放大器的輸出端跟朗格耦合器的輸入端相連，另一個(gè)低噪聲放大器的輸出端跟朗格耦合器的隔離端相連，每個(gè)低噪聲放大器的輸入端與各自的天線相連；所述朗格耦合器的耦合端通過(guò)電阻接地，直通端作為開關(guān)的輸出端。
[0006]開關(guān)在發(fā)射信號(hào)的通路上，一個(gè)低噪聲放大器的輸入端分別與朗格親合器的直通端相連，另一個(gè)低噪聲放大器的輸入端和朗格耦合器的耦合端相連，兩個(gè)低噪聲放大器的輸出端與各自的天線相連；所述朗格耦合器的輸入端通過(guò)電阻接地，隔離端作為開關(guān)的射頻信號(hào)輸入端。
[0007]所述朗格耦合器輸入端和隔離端到直通端的插損都為3dB。
[0008]所述朗格耦合器耦合端和直通端的相位相差90°。
[0009]由于現(xiàn)有的毫米波三維全息成像系統(tǒng)采用的就是主動(dòng)毫米波成像系統(tǒng)。成像系統(tǒng)分辨率受限于系統(tǒng)中使用毫米波的頻率跟成像算法。成像系統(tǒng)使用更高頻率的瓶頸技術(shù)在于控制開關(guān)的隔離度跟插損。市場(chǎng)供應(yīng)的較好的單刀雙擲開關(guān)工作頻率也只能到40GHz。本發(fā)明的新型開關(guān)可以替換掉成像系統(tǒng)中使用的傳統(tǒng)毫米波開關(guān)，將毫米波的頻率進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)成像分辨率的提升。
[0010]有益效果
[0011]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本發(fā)明將成像系統(tǒng)中的傳統(tǒng)開關(guān)替換成低噪聲放大器和朗格(Lange)耦合器共同構(gòu)成的開關(guān)，這種開關(guān)在更高頻率時(shí)隔離度能滿足系統(tǒng)使用，低噪聲本身具有信號(hào)放大能力，可以很好地抵消插損問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明中接收電路原理圖；
[0013]圖2是本發(fā)明中發(fā)射電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0015]本發(fā)明使用低噪聲放大器和Lange耦合器構(gòu)成的新型開關(guān)替換了成像系統(tǒng)中的傳統(tǒng)毫米波控制開關(guān)。低噪聲放大器使用兩級(jí)級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，在關(guān)斷的時(shí)候隔離度能滿足系統(tǒng)要求，在打開時(shí)處于正常放大狀態(tài)由自身放大作用抵消開關(guān)引入的損耗問(wèn)題。將兩個(gè)低噪聲放大器的輸出端分別連接到Lange耦合器，通過(guò)調(diào)整Lange耦合器的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)低噪聲放大器輸出到Lange耦合器的輸出損耗相等，而且可以讓兩個(gè)低噪聲放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)互不干擾。
[0016]該新型開關(guān)的功能與單刀雙擲毫米波開關(guān)一致，整體構(gòu)成一個(gè)基本單元。值得一提的是，利用四個(gè)低噪聲放大器還可通過(guò)級(jí)聯(lián)構(gòu)成單刀四擲開關(guān)，在選通時(shí)可以利用24譯碼器選通相應(yīng)的低噪聲放大器。
[0017]圖1是本發(fā)明的接收電路原理圖。由圖1可知，開關(guān)在接收信號(hào)的通路上，一個(gè)低噪聲放大器的輸入端分別與朗格耦合器的直通端相連，另一個(gè)低噪聲放大器的輸入端和朗格耦合器的耦合端相連，兩個(gè)低噪聲放大器的輸出端與各自的天線相連；所述朗格耦合器的耦合端通過(guò)電阻接地，直通端作為開關(guān)的輸出端。
[0018]信號(hào)通過(guò)天線Ia(Ib)接收，進(jìn)入低噪聲放大器2a(2b)，通過(guò)低噪聲放大器選通控制端3選擇需要接收所需天線Ia(Ib)的信號(hào)，打開相應(yīng)的低噪聲放大器2a(2b)讓其工作在正常放大狀態(tài)。被選通的支路信號(hào)通過(guò)Lange耦合器4的輸入端Al (隔離端BI)進(jìn)入Lange親合器，最后在Lange親合器的直通端Dl輸出，最后到達(dá)整個(gè)替代開關(guān)的輸出端口5。選通控制端3讓一個(gè)低噪聲放大器關(guān)斷狀態(tài)，屏蔽跟它相連接的天線信號(hào)。
[0019]低噪聲放大器2a(2b)在正常工作狀態(tài)提供一定的增益，抵消插損。關(guān)斷時(shí)隔離度也可以滿足成像系統(tǒng)隔離度要求。Lange耦合器4輸入端Al和隔離端BI理想情況是斷開的，互相影響很小，耦合端Cl跟直通端Dl相位相差90°，通過(guò)調(diào)整Lange耦合器4的輸入端Al和隔離端BI到直通端Dl的損耗可以大致都為3dB。通過(guò)低噪聲放大器選通控制端3選擇接受某一路天線Ia或Ib的信號(hào)。整個(gè)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)與單刀雙擲開關(guān)相似的功能，可將成像系統(tǒng)的工作頻率提升到更高，最終實(shí)現(xiàn)更佳的成像分辨率。
[0020]圖2是開關(guān)在發(fā)射通路的電路原理圖。由圖2可知，開關(guān)在發(fā)射信號(hào)的通路上，一個(gè)低噪聲放大器的輸入端分別與朗格耦合器的直通端相連，另一個(gè)低噪聲放大器的輸入端和朗格耦合器的耦合端相連，兩個(gè)低噪聲放大器的輸出端與各自的天線相連；所述朗格耦合器的輸入端通過(guò)電阻接地，隔離端作為開關(guān)的射頻信號(hào)輸入端。
[0021 ] 要發(fā)射的射頻信號(hào)從輸入端I輸入，進(jìn)入Lange耦合器4的輸入端B2，到達(dá)兩個(gè)低噪聲放大器2a (2b)的輸入端，通過(guò)選通控制端3選擇一路低噪聲放大器2a (2b)打開，相應(yīng)的關(guān)斷另一路低噪聲放大器，信號(hào)通過(guò)低噪聲放大器2a(2b)傳輸?shù)教炀€5a(5b)輻射出去。完成信號(hào)的發(fā)送。整個(gè)模塊通過(guò)選通控制端3實(shí)現(xiàn)跟單刀雙擲開關(guān)相似功能。Lange耦合器4將兩個(gè)低噪聲放大器2a、2b的輸入端匹配網(wǎng)絡(luò)隔離開來(lái)，互相不影響。
[0022]不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明將成像系統(tǒng)中的傳統(tǒng)開關(guān)替換成低噪聲放大器和朗格(Lange)耦合器共同構(gòu)成的開關(guān)，這種開關(guān)在更高頻率時(shí)隔離度能滿足系統(tǒng)使用，低噪聲本身具有信號(hào)放大能力，可以很好地抵消插損問(wèn)題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)，包括一個(gè)朗格耦合器和至少兩個(gè)低噪聲放大器，其特征在于，每個(gè)低噪聲放大器均與所述朗格耦合器相連，工作時(shí)只有一個(gè)低噪聲放大器；所述朗格耦合器用于使得每個(gè)低噪聲放大器輸出到朗格耦合器的輸出損耗相等，并且隔離低噪聲放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)使得低噪聲放大器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)互不干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)，其特征在于，開關(guān)在接收信號(hào)的通路上，其中一個(gè)低噪聲放大器的輸出端跟朗格耦合器的輸入端相連，另一個(gè)低噪聲放大器的輸出端跟朗格耦合器的隔離端相連，每個(gè)低噪聲放大器的輸入端與各自的天線相連；所述朗格耦合器的耦合端通過(guò)電阻接地，直通端作為開關(guān)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)，其特征在于，開關(guān)在發(fā)射信號(hào)的通路上，其中一個(gè)低噪聲放大器的輸入端與朗格耦合器的直通端相連，另一個(gè)低噪聲放大器的輸入端和朗格親合器的親合端相連，輸出端與各自的天線相連；所述朗格f禹合器的輸入端通過(guò)電阻接地，隔離端作為開關(guān)的射頻信號(hào)輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)，其特征在于，所述朗格耦合器輸入端和隔離端到直通端的插損都為3dB。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)，其特征在于，所述朗格耦合器耦合端和直通端的相位相差90°。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于毫米波全息成像系統(tǒng)的開關(guān)，包括一個(gè)朗格耦合器和至少兩個(gè)低噪聲放大器，每個(gè)低噪聲放大器均與所述朗格耦合器相連，工作時(shí)只有一個(gè)低噪聲放大器；所述朗格耦合器用于使得每個(gè)低噪聲放大器輸出到朗格耦合器的輸出損耗相等，并且隔離低噪聲放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)使得低噪聲放大器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)互不干擾。本發(fā)明能夠?qū)⒑撩撞ǖ念l率進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)成像分辨率的提升。
【IPC分類】G01S7-36, G01S13-89
【公開號(hào)】CN104569969
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410766523
【發(fā)明人】楊爽, 顧建忠, 楊明輝, 孫曉瑋, 高興振, 陳敏華
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月11日