一种tr组件多级链路故障检测结构和方法
阅读说明：本技术 一种tr组件多级链路故障检测结构和方法 (TR assembly multistage link fault detection structure and method ) 是由 唐耀宗 丁卓富 邓金峰 张珂 贾静雯 于 2021-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种TR组件多级链路故障检测结构和方法,包括公共输入端连接器、第一级功率放大器、矢量调制器、第二级功率放大器、通道输出端连接器；所述第一级功率放大器和第二级功率放大器之间设置耦合功分网络,所述耦合功分网络内设置有检波电路。目的在于通过检波二级管可将耦合器隔离端口的微波能量转换为直流能量,并减少微波能量的反射,提高耦合器的隔离度；还能够将隔离端口的微波能量转换为直流电压并传输到TR组件外部,根据直流电压的高低可以得知耦合器的隔离端口微波能量大小,从而判断TR组件是否有故障并快速定位故障所在位置,提高故障排查效率。(The invention relates to a TR component multi-level link fault detection structure and a method, which comprises a common input end connector, a first-stage power amplifier, a vector modulator, a second-stage power amplifier and a channel output end connector, wherein the common input end connector is connected with a first-stage power amplifier; and a coupling power distribution network is arranged between the first-stage power amplifier and the second-stage power amplifier, and a detection circuit is arranged in the coupling power distribution network. The microwave energy at the isolation port of the coupler can be converted into direct current energy through the detection diode, the reflection of the microwave energy is reduced, and the isolation degree of the coupler is improved; the microwave energy of the isolation port can be converted into direct current voltage and transmitted to the outside of the TR component, and the microwave energy of the isolation port of the coupler can be known according to the level of the direct current voltage, so that whether the TR component has a fault or not is judged, the position of the fault is quickly positioned, and the fault troubleshooting efficiency is improved.)
技术领域
本发明属于相控阵天线技术领域，具体涉及一种TR组件多级链路故障检测结构和方法。
背景技术
近年来，微波通信、雷达及制导领域得到了快速发展，因此对装载的相控阵天线的功能和性能提出了更高的要求。而TR组件作为相控阵天线前端中的核心部件，在相控阵天线领域发挥着重要作用，人们对于TR组件的各项性能指标要求越来越严格。
然而，对于TR组件各项工作中，及其重要且困难的环节是对TR组件的故障检测及排查，针对TR组件故障排查困难和效率低下的问题，本发明提出了一种新的TR组件故障检测结构。
发明内容
为了克服TR组件故障排查困难和效率低下的问题，本发明提出了一种新的TR组件故障检测结构，该检测结构采用了多个耦合器组合的方式实现TR组件微波信号的分配与合成，采用检波二极管替代传统的隔离电阻，通过检波二极管吸收耦合器隔离端的微波能量并转换为直流信号，从而根据输出的直流电压判断其具体的故障位置，达到快速、准确判断故障的目的。
本发明所采用的技术方案是：一种TR组件多级链路故障检测结构，包括公共输入端连接器、第一级功率放大器、矢量调制器、第二级功率放大器、通道输出端连接器；所述第一级功率放大器和第二级功率放大器之间设置耦合功分网络，所述耦合功分网络内设置有检波电路；
所述公共输入端连接器用于发射信号的输入/输出，从所述公共输入端连接器输入的信号经过功率放大、耦合功分网络信号功分、幅相调制后从通道输出端连接器输出/输入；
所述耦合功分网络通过调整耦合器的耦合系数和隔离度，用于调整功分比和隔离度，对输入的信号功分；
所述检波电路，用于吸收和转换耦合功分网络内各耦合器的微波能量，并输出信号从而判断故障位置。
优选的，所述第一级功率放大器为第一级TR芯片，所述第二级功率放大器为第二级TR芯片；所述矢量调制器为VM芯片。
优选的，所述耦合功分网络包括第一级耦合器和数个第二级耦合器，所述第一级耦合器设置在第一级TR芯片的信号发射端；所述第二级耦合器设置在第二级TR芯片的信号接收端。
优选的，所述检波电路包括数个检波二极管，所述检波二极管与耦合功分网络内的耦合器一一对应，所述检波二极管设置在耦合器的隔离端；所述检波二极管用于吸收耦合器隔离端的微波能量并转换成直流电压输出。
优选的，每个所述检波二极管通过检波电压输出线路，将直流电压输出到外部。
优选的，所述第一级TR芯片用于对输入的信号进行功率放大，所述第二级TR芯片用于对输出的信号进行功率放大；所述VM芯片用于对输入的信号进行幅相调制。
优选的，从所述公共输入端连接器输入的信号，经过公共输入端微带传输到第一级TR芯片的信号接收端；所述第二级TR芯片的信号发射端，经过通道输出端微带将信号传输给通道输出端连接器。
一种TR组件多级链路故障检测方法，利用上述的TR组件多级链路故障检测结构，包括以下步骤：
S1：检测检波电路的输出信号，若检测到第一级耦合器所对应的检波二极管输出的直流电压减小，则判断为故障发生在第一级TR芯片的发射端；否则进入S2；
S2：改变VM芯片接收信号的功率大小，检测第二级耦合器所对应的检波二极管输出的直流电压是否发生变化，若无变化，则判断为故障发生在VM芯片的接收端；否则进入S3；
S3：检测检波电路的输出信号，若检测到第二级耦合器所对应的检波二极管输出的直流电压减小，则判断为故障发生在第二级TR芯片的接收端。
优选的，步骤S1、S3中所述的检波二极管输出的直流电压减小的幅度为，正常状态下输出的直流电压值的一倍及以上，则判断为发生故障。
优选的，步骤S2中改变VM芯片接收信号的功率大小的具体方法为，调节VM芯片的工作电压，从而实现对信号的幅度和相位调节。
本发明具有以下有益效果：
1）本发明提出了一种TR组件故障检测结构采用了多个耦合器组合的方式实现TR组件微波信号的分配与合成。调节各个耦合器的耦合系数可实现各种形式的功分比，相比于传统功分器构成的功分网络，采用耦合器的方式设计更加灵活；
2）传统的耦合器在隔离端加隔离电阻，通过隔离电阻吸收微波能量来实现提高隔离度的目标。而本发明提出的一种TR组件故障检测结构采用检波二极管替代传统的隔离电阻，不仅可以将隔离端口的微波能量转换为直流能量，减少微波能量的反射，提高耦合器的隔离度；同时将转换后的直流电压传输到TR组件外部，根据直流电压的高低可以得知第一级耦合器和第二级耦合器的隔离端口微波能量的大小，从而判断TR组件是否有故障并快速定位故障所在位置，提高故障排查效率；
3）因此检波二极管替换隔离电阻的方式更充分的利用了隔离端口的微波能量，增加了灵活检测故障的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-公共输入端连接器；2-第一级TR芯片；3-VM芯片；4-第二级TR芯片；5-通道输出端连接器；6-第一级耦合器；7-第二级耦合器；8-检波二极管；9-检波电压输出线路；10-公共输入端微带；11-通道输出端微带。
具体实施方式
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。
实施例一
一种TR组件多级链路故障检测结构，包括公共输入端连接器1、第一级功率放大器、矢量调制器、第二级功率放大器、通道输出端连接器5；所述第一级功率放大器和第二级功率放大器之间设置耦合功分网络，所述耦合功分网络内设置有检波电路；
所述公共输入端连接器1用于发射信号的输入，从所述公共输入端连接器1输入的信号经过功率放大、耦合功分网络信号功分、幅相调制后从通道输出端连接器5输出，通道输出端连接器5可以为多个，本发明图1中以四个输出通道为例，但不限于四个；
所述耦合功分网络由多个耦合器共同构成功分网络，通过调整耦合器的耦合系数和隔离度，通过改变耦合器各个部分对射频信号的阻抗，从而实现各种形式的射频功分比，此为现有技术不再赘述，用于调整功分比和隔离度，对输入的信号功分；
所述检波电路，用于吸收和转换耦合功分网络内各耦合器的微波能量，并输出信号从而判断故障位置。
本发明中所述的第一级功率放大器为第一级TR芯片2，所述第二级功率放大器为第二级TR芯片4；所述矢量调制器为VM芯片3。所述第一级TR芯片2用于对输入的信号进行功率放大，所述第二级TR芯片4用于对输出的信号进行功率放大；所述VM芯片3用于对输入的信号进行幅度和相位调制，通过调节VM芯片3的工作状态，可以改变各通道的发射信号和接收信号微波信号功率大小和相位。
所述耦合功分网络包括第一级耦合器6和数个第二级耦合器7，所述第一级耦合器6设置在第一级TR芯片2的信号发射端；所述第二级耦合器7设置在第二级TR芯片4的信号接收端。
所述检波电路包括数个检波二极管8，所述检波二极管8与耦合功分网络内的耦合器一一对应，所述检波二极管8设置在耦合器的隔离端；所述检波二极管8用于吸收耦合器隔离端的微波能量并转换成直流电压输出。采用检波二极管8替代传统的隔离电阻，目的在于：检波二级管8可将隔离端口的微波能量转换为直流能量，减少微波能量的反射，提高耦合器的隔离度；还可将隔离端口的微波能量转换为直流电压并传输到TR组件外部，根据直流电压的高低可以得知第一级耦合器6和第二级耦合器7的隔离端口处微波能量的大小，从而判断TR组件是否有故障，并快速定位故障所在位置，提高故障排查效率。
每个所述检波二极管8通过检波电压输出线路9，将直流电压输出到外部。接收信号是发射信号的逆过程，接收信号与发射信号路径相反，经过的器件相同，也即信号可以从公共输入端连接器1输入，经过第一级TR芯片2、VM芯片3和第二级TR芯片4后从通道输出端连接器5输出；反之，接收信号是从通道输出端连接器5输入，经过第二级TR芯片4、VM芯片3和第一级TR芯片2后，从公共输入端连接器1输出。
从所述公共输入端连接器1输入的信号，经过公共输入端微带10传输到第一级TR芯片2的信号接收端；所述第二级TR芯片4的信号发射端，经过通道输出端微带11将信号传输给通道输出端连接器5。
实施例二
一种TR组件多级链路故障检测方法，利用上述的TR组件多级链路故障检测结构，包括以下步骤：
S1：检测检波电路的输出信号，若检测到第一级耦合器6所对应的检波二极管8输出的直流电压减小，则判断为故障发生在第一级TR芯片2的发射端；否则进入S2；
S2：改变VM芯片3接收信号的功率大小，检测第二级耦合器7所对应的检波二极管8输出的直流电压是否发生变化，若无变化，则判断为故障发生在VM芯片3的接收端；否则进入S3；
S3：检测检波电路的输出信号，若检测到第二级耦合器7所对应的检波二极管8输出的直流电压减小，则判断为故障发生在第二级TR芯片4的接收端。
步骤S1、S3中所述的检波二极管8输出的直流电压减小的幅度为，正常状态下输出的直流电压值的一倍及以上，则判断为发生故障。
步骤S2中改变VM芯片3接收信号的功率大小的具体方法为，调节VM芯片3的工作电压，从而实现对信号的幅度和相位调节。
例如，当第一级TR芯片2的发射端故障时，则第一级TR芯片2发射输出功率减小，则第一级耦合器6的隔离端微波能量减小，进而第一级耦合器6隔离端所对应的检波二极管8产生直流电压减小，外部根据该直流电压减小的情况（减小至正常值的一倍及以上）即可确定故障发生在第一级TR芯片2的发射端。
当第一级TR芯片2检测正常，第二级TR芯片4的接收端故障、VM芯片3的接收端正常时，第二级TR芯片4对于接收信号的增益减小，进而导致第二级耦合器7的隔离端口微波能量减小，进而第二级耦合器7的隔离端所对应的检波二极管8产生的直流电压减小，外部根据该直流电压减小的情况即可确定故障发生在第二级TR芯片4的接收端。
当第一级TR芯片2检测正常，第二级TR芯片4的接收端正常，VM芯片3的接收端故障时，通过改变VM芯片3的接收端工作状态（工作电压），改变接收信号的功率大小，观察第二级耦合器7的隔离端所对应的检波二极管8产生的直流电压是否变化，若无变化，则说明故障发生在VM芯片3的接收端。
如此，便可以根据不同的检波二极管8，判断具体故障的是第一级TR芯片、第二级TR芯片还是VM芯片，也能够根据不同的检波二极管8判断具体是哪一路芯片出现故障，从而达到快速精准的故障定位，提高检修效率。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
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