本实用新型公开了一种十二通道毫米波直接检波式接收机，包括壳体，壳体内包括能够同时测量的12路检波通道，12路检波通道包括信号接收端、喇叭天线、波导微带过渡结构、低噪声放大器、过渡段、平方律检波器、第一低通滤波器、运算放大器、积分延迟电路以及信号输出端，低噪声放大器为两级结构；过渡段结构包括输入匹配电路和第二低通滤波器；平方率检波器包括零偏置肖特基检波二极管。本实用新型拥有12路通道，允许同时测量，最大限度地减少了测量时间；多通道并行，更精确、更稳定、更快速；体积小，集成度高，便于携带和使用；采用

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 213937881 U (45)授权公告日 2021.08.10 (21)申请号 5.3 (22)申请日 2021.01.22 (73)专利权人 南京信息工程大学 地址 210044 江苏省南京市江北新区宁六 路219号 (72)发明人 姚常飞顾希雅崔灿王杰 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人 柏尚春 (51)Int.Cl. H04B 1/16 (2006.01) 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (54)实用新型名称 十二通道毫米波直接检波式接收机 (57)摘要 本实用新型公开了一种十二通道毫米波直 接检波式接收机，包括壳体，壳体内包括能够同 时测量的12路检波通道，12路检波通道包括信号 接收端、喇叭天线、波导微带过渡结构、低噪声放 大器、过渡段、平方律检波器、第一低通滤波器、 运算放大器、积分延迟电路以及信号输出端，低 噪声放大器为两级结构；过渡段结构包括输入匹 配电路和第二低通滤波器；平方率检波器包括零 偏置肖特基检波二极管。本实用新型拥有12路通 道，允许同时测量，最大限度地减少了测量时间； 多通道并行，更精确、更稳定、更快速；体积小，集 成度高，便于携带和使用；采用两级低噪声放大 U 器，噪声系数较低、增益稳定，有较高的灵敏度； 1 结果精确、灵敏度高、带负载能力高。 8 8 7 3 9 3 1 2 N C CN 213937881 U 权利要求书 1/1页 1.一种十二通道毫米波直接检波式接收机，包括壳体，其特征在于，所述壳体内包括能 够同时测量的12路检波通道，所述12路检波通道包括信号接收端、用于接收目标信号的喇 叭天线、用于传输信号的波导微带过渡结构、低噪声放大器、过渡段结构、平方率检波器、第 一低通滤波器、运算放大器、积分延迟电路以及信号输出端，所述低噪声放大器为两级结 构，第一级低噪放频率覆盖范围为75‑110GHz，第二级低噪放频率覆盖范围为90‑100GHz；所 述平方率检波器包括零偏置肖特基检波二极管。 2.根据权利要求1所述的十二通道毫米波直接检波式接收机，其特征在于，所述接收机 的电路为开关电源电路，所述电路为4层，每层分为左右两侧，左侧部分每两层组成4路喇叭 天线路接收机通道，与左侧部分连接，右侧部分第2层为开 关电源电路，为其他层供电，并设置有作为输入输出总端口的25芯连接器。 3.根据权利要求2所述的十二通道毫米波直接检波式接收机，其特征在于，所述电路左 侧部分的第1、2层构成1‑4路喇叭天线路喇叭天线路喇 叭天线所述的十二通道毫米波直接检波式接收机，其特征在于，所述喇叭天 线所述的十二通道毫米波直接检波式接收机，其特征在于，所述波导微 带过渡结构为鳍线所述的十二通道毫米波直接检波式接收机，其特征在于，所述过渡段 结构包括第二低通滤波器和输入匹配电路，所述第二低通滤波器为扇形结构低通滤波器， 采用直流到地的形式，并允许二极管放电，所述过渡段结构与零偏置肖特基检波二极管连 接。 7.根据权利要求1所述的十二通道毫米波直接检波式接收机，其特征在于，所述运算放 大、积分电路设置有用于提高电路输出负载能力的射极跟随器，用于对电路进行三级运放， 在第二级运放前设置对输出进行平滑处理的积分延迟电路。 2 2 CN 213937881 U 说明书 1/3页 十二通道毫米波直接检波式接收机 技术领域 [0001] 本实用新型涉及一种接收机，尤其涉及一种十二通道毫米波直接检波式接收机。 背景技术 [0002] 毫米波接收机是一款被动式毫米波遥感设备，毫米波遥感能弥补可见光和红外遥 感在工作时间方面的不足，能在白天和夜晚全时段工作。在现有技术中，接收机一般有超外 差式和直接检波式两种结构，超外差式利用混频的方式将较高频率的射频信号转化为中频 信号，再对中频信号进行检波；而直接检波式接收机直接对高频接收信号进行检波输出。 [0003] 中国发明专利CN2公开了一种星载微波辐射计，该辐射计用来探测大 气参数，它拥有超宽带、多通道的特点，本质上是一种超外差式接收机。中国发明专利 CN0公布了一种调制型直接检波式成像前端辐射计，该辐射计通过锁相放大技 术提高了成像前端的检测灵敏度，并能随意设定调制频率，具有较高的使用灵活性。 [0004] 上述接收机都能够实现不同程度的信号检测，但仍然存在部分问题，例如，超外差 式结构需要提供本振信号，难免会造成信号泄露影响检波效率；此外，高灵敏度、高分辨率 的多波束阵列目标探测技术也是军用或民用接收机的重要研究方向。 实用新型内容 [0005] 实用新型目的：本实用新型旨在提供一种较高灵敏度的十二通道的阵列式毫米波 直接检波式接收机。 [0006] 技术方案：本实用新型所述的一种十二通道毫米波直接检波式接收机，包括壳体， 壳体内包括能够同时测量的12路检波通道，12路检波通道包括信号接收端、用于接收目标 信号的喇叭天线、用于传输信号的波导微带过渡结构、低噪声放大器、过渡段结构、平方率 检波器、第一低通滤波器、运算放大器、积分延迟电路以及信号输出端，低噪声放大器为两 级结构，第一级低噪放频率覆盖范围为75‑110GHz，第二级低噪放频率覆盖范围为90‑ 100GHz；过渡段结构包括输入匹配电路和第二低通滤波器；平方率检波器包括零偏置肖特 基检波二极管。 [0007] 其中，接收机的电路为开关电源电路，所述电路为4层，每层分为左右两侧，左侧部 分每两层组成4路喇叭天线路接收机通道，与左侧部分连 接，右侧部分第2层为开关电源电路，为其他层供电，并设置有作为输入输出总端口的25芯 连接器；电路左侧部分的第1、2层构成1‑4路喇叭天线路喇叭天线] 其中，喇叭天线为矩形喇叭天线；波导微带过渡结构为鳍线] 本实用新型中，过渡段结构包括输入低通滤波器和输入匹配电路，所述输入低通 滤波器为扇形结构低通滤波器，采用直流到地的形式，并允许二极管放电，所述过渡段结构 与零偏置肖特基检波二极管连接；运算放大、积分电路设置有用于提高电路输出负载能力 的射极跟随器，用于对电路进行三级运放，在第二级运放前设置对输出进行平滑处理的积 3 3 CN 213937881 U 说明书 2/3页 分延迟电路。 [0010] 有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：(1)拥有12路通道，允许同 时测量，最大限度地减少了测量时间；(2)多通道并行，更精确、更稳定、更快速；(3)体积小， 集成度高，便于携带和使用；(4)采用两级低噪声放大器，噪声系数较低、增益稳定，有较高 的灵敏度；(5)结果精确、灵敏度高、带负载能力高。 附图说明 [0011] 图1为本实用新型的结构示意图； [0012] 图2为本实用新型的运算放大和积分电路图； [0013] 图3为本实用新型的壳体结构示意图。 具体实施方式 [0014] 下面结合附图1‑2对本实用新型的技术方案作进一步说明。 [0015] 如图所示的一种十二通道毫米波直接检波式接收机，包括壳体，壳体内包括能够 同时测量的12路检波通道，12路检波通道包括信号接收端、用于接收目标信号的喇叭天线、 用于传输信号的波导微带过渡结构、低噪声放大器、过渡段结构、平方率检波器、第一低通 滤波器、运算放大器、积分延迟电路以及信号输出端，低噪声放大器为两级结构，第一级低 噪放频率覆盖范围为75‑110GHz，在90‑100GHz频率范围内，噪声系数基本小于2.5dB，增益 大于20dB，驻波小于1.5；第二级低噪放频率覆盖范围为90‑100GHz，采用gANZ0017，增益大 于20dB，回波小于‑5dB，噪声系数小于6dB。将两级低噪放级联，得到约40dB的增益，且具有 较低的噪声系数。 [0016] 平方率检波器包括HSCH‑9161零偏置肖特基检波二极管，其中运算放大器及积分 延迟电路中所用的电阻阻值根据实际检波输出电压进行调节。 [0017] 肖特基检波二极管具有低结电容，低温度系数，截止频率高的特点，由于输入的天 线温度是随机噪声信号，辐射计内部又存在各种噪声，平方率检波器输出的电压包含直流 分量和交流分量，故在检波二极管后设置低通滤波器。 [0018] 接收机的电路为开关电源电路，所述电路为4层，每层分为左右两侧，左侧部分每 两层组成4路喇叭天线路接收机通道，与左侧部分连接，右 侧部分第2层为开关电源电路，为其他层供电，并设置有作为输入输出总端口的25芯连接 器，连接器的型号为J30J——25ZKP。 [0019] 所使用的运算放大器需要±12V供电，低噪放芯片需要+1.5V，为了节约功耗，采用 开关电源电路，将+12V通过开关电源转换至2.5V，最后稳压输出+1.5V。 [0020] 电路左侧部分的第1、2层构成1‑4路喇叭天线路喇叭天线] 喇叭天线为矩形喇叭天线mm，喇叭直线mm，最大辐射方向上增益大于20dB，旁瓣电平为‑13.4dB，半功率波束宽度为14.64°。 [0022] 波导微带过渡结构为鳍线过渡结构，波导采用WR10标准波导，所述鳍线过渡采用 的介质基板为Duriod5880，厚度为0.127mm，介电常数为2.22，所需频率范围内回波损耗大 于16dB，插损小于0.3dB，具有相对平坦的传输性能。 4 4 CN 213937881 U 说明书 3/3页 [0023] 过渡段结构包括第二低通滤波器和输入匹配电路，所述第二低通滤波器为扇形结 构低通滤波器，采用直流到地的形式，并允许二极管放电，防止射频信号泄露并提供开路， 所述输入匹配电路能使检波二极管与信号源阻抗匹配，提高检波灵敏度。 [0024] 平方率检波器输出包括直流分量和交流分量，故在检波二极管后设置第一低通滤 波器。所述第一低通滤波器抑制了由于信号经过平方律检波器检波后，不可避免地产生的 无用的高次谐波分量，所述第一低通滤波器滤除了这部分无用信号，达到了高抑制性和高 阻带的要求。 [0025] 运算放大、积分电路设置有用于提高电路输出负载能力的射极跟随器，用于对电 路进行三级运放，在第二级运放前设置对输出进行平滑处理的积分延迟电路。 [0026] 运算放大电路采用同相放大电路，采用三级运放，包括第一级运放11、第二级运放 13、第三级运放14，其中，所述第一级运放11放大倍数由电阻R1、R2、R3决定，放大倍数为(1+ R2/R3)；所述第二级运放12放大倍数由电阻R5、R6、R7决定，放大倍数为(1+R6/R7)；两级运 放级联，放大倍数为(1+R2/R3)*(1+R6/R7)。在第二级运放前添加积分延迟电路12，所述积 分延迟电路采用RC积分电路，选用电阻R4＝10k，电容C1＝0.01μf组成，积分时间为τ＝RC， 计算可得τ＝1ms，所述积分电路对输出进行平滑处理。所述第三级运放14作为射极跟随器， 用来提高输出负载能力。 [0027] 十二通道检波输出电压： [0028] 通道号 1 2 3 4 检波输出电压/mV 3.6 2.9 3.5 4.6 通道号 5 6 7 8 检波输出电压/mV 4.5 4.4 3.3 3.4 通道号 9 10 11 12 检波输出电压/mV 3.3 2.6 4.5 3.4 5 5 CN 213937881 U 说明书附图 1/2页 图1 6 6 CN 213937881 U 说明书附图 2/2页 图2 图3 7 7

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