CN103439690B - 一种超宽带雷达频率综合器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超宽带雷达频率综合器装置，具体为：直接频率合成器接收一时钟信号，并产生鉴相频率信号，鉴相频率信号经声表面波滤波器滤波后，送至集成数字鉴相器的参考时钟信号输入端口，压控振荡器输出的射频信号经耦合功率分配器分配得到一路直通信号和一路耦合信号，直通信号即为频率综合器的超宽带信号输出，耦合信号经分频器分频后进入集成数字鉴相器的射频输入端口，集成数字鉴相器对射频输入端口和参考时钟信号输入端口的信号鉴相后输出压控信号，压控信号经环路滤波器滤波后输入到压控振荡器的压控端口。本发明解决了雷达频率综合器设备实现4G以上带宽同时保证小型化的问题，达到了电路简单，容易实现的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及雷达装置技术领域，特别涉及一种超宽带雷达频率综合器装置。
背景技术
带宽是超宽带雷达区别于窄带雷达的标志，超宽带雷达相对于窄带雷达能够提供更多的目标信息，也就能进行更有效的目标识别。随着雷达信号处理技术的进步，能处理的视频信号带宽越来越宽，使得雷达频率综合器原有的工作频率和带宽已经不能满足超宽带有源相控阵雷达的技术要求。
传统的超宽带频率综合器的实现是通过频段划分为不同子频带组成的信号，由一系列窄带频率综合器组合而成的，该方法存在几大缺点：
1.装置复杂，通常需要设计一个低频段的频率综合器模块，后续还要有倍频、滤波和放大模块，在雷达频率综合器低杂散低相噪的指标要求下，设计出此类滤波器对设计人员要求较高；
2.成本高，体积大，需要使用一组频段临近的频率综合器模块并联使用，将这组频率综合器的输出通过带通滤波器组选通后得到最终输出。这样导致频率综合器的成本成倍数的增加，体积也成倍数的增加，不利于小型化；
3.频率间隔不可调，受整数分频鉴相器的限制，只能实现固定的频率间隔。
因此，有必要对现有的超宽带频率综合器进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超宽带雷达频率综合器装置，以提高频率综合器的性能。
为了实现以上目的，本发明提供一种超宽带雷达频率综合器装置，该装置包括：直接频率合成器、声表面波滤波器、集成数字鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、耦合功率分配器和分频器；其中，所述直接频率合成器、声表面波滤波器、集成数字鉴相器、环路滤波器、压控振荡器以及耦合功率分配器依次串联，所述分频器连接在所述集成数字鉴相器与所述耦合功率分配器之间；所述集成数字鉴相器具有一参考时钟信号输入端口以及一射频输入端口；其中：
所述直接频率合成器接收一时钟信号，根据所述时钟信号产生一频率间隔可调的鉴相频率信号，并将所述鉴相频率信号传输给所述声表面波滤波器；
所述声表面波滤波器对所接收到的所述鉴相频率信号进行滤波，并将经滤波后的鉴相频率信号传输至所述集成数字鉴相器的参考时钟信号输入端口；
所述压控振荡器输出一射频信号给所述耦合功率分配器；
所述耦合功率分配器对所述射频信号进行耦合功率分配，得到一直通信号和一耦合信号，所述直通信号作为该超宽带雷达频率综合器装置的超宽带信号输出，所述耦合信号经分频器分频后进入集成数字鉴相器的射频输入端口；
所述集成数字鉴相器对射频输入端口的信号和参考时钟信号输入端口的信号进行鉴相，根据鉴相结果输出一压控信号，所述压控信号经环路滤波器滤波后输入到压控振荡器的压控端口，所述压控信号控制所述压控振荡器输出的射频信号的频率；其中，所述压控振荡器为超宽带压控振荡器。
较佳地，还包括高稳定度晶振以及与所述高稳定度晶振相连的倍频器，所述倍频器与所述直接频率合成器相连；所述高稳定度晶振产生一时钟脉冲，所述时钟脉冲经所述倍频器倍频后形成所述时钟信号。
在一些实施例中，所述直接频率合成器采用的是直接数字式频率合成器件，所述直接数字式频率合成器件根据所述时钟信号以及一FPGA输出的控制信号，产生所述鉴相频率信号。
在一些实施例中，所述声表面波滤波器的1dB带宽小于20MHz，且其400MHz到1GHz区间内的抑制度大于50dB。
在一些实施例中，所述集成数字鉴相器的射频输入端口的输入信号的带宽可达到6GHz，并可通过程序烧录改变其分频比。
在一些实施例中，所述压控振荡器输出的射频信号的带宽可达到4GHz。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1）采用超宽带压控振荡器，解决了装置复杂，成本高、体积大的问题，达到了电路简单，容易实现的有益效果；
2）通过直接频率合成器产生鉴相频率信号，解决了频率间隔不可调的问题；
3）本发明具有一定的通用性，可广泛应用于其他类似的雷达频率综合器设备。
附图说明
图1为本发明实施例提供的超宽带雷达频率综合器装置的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的超宽带雷达频率综合器装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的超宽带雷达频率综合器装置的系统框图，如图1所示，本发明提供的超宽带雷达频率综合器装置包括：直接频率合成器121、声表面波滤波器122、集成数字鉴相器123、环路滤波器124、压控振荡器125、耦合功率分配器126和分频器127；其中，直接频率合成器121、声表面波滤波器122、集成数字鉴相器123、环路滤波器124、压控振荡器125以及耦合功率分配器126依次串联，分频器127连接在集成数字鉴相器123与耦合功率分配器126之间；集成数字鉴相器123具有一参考时钟信号输入端口以及一射频输入端口；其中：
直接频率合成器121接收一时钟信号，根据时钟信号产生一频率间隔可调的鉴相频率信号，并将鉴相频率信号传输给声表面波滤波器122；具体地，在本发明的一优选实施例中，该超宽带雷达频率综合器装置还包括高稳定度晶振111以及与高稳定度晶振111相连的倍频器112，倍频器112与直接频率合成器121相连；高稳定度晶振111产生一时钟脉冲，时钟脉冲经倍频器112倍频后形成时钟信号。当然，本发明并不以此为限，所述时钟信号还可以通过其它电路产生。
声表面波滤波器122对所接收到的鉴相频率信号进行滤波，滤除鉴相频率信号中的谐波和杂散信号后将经滤波后的鉴相频率信号传输至集成数字鉴相器123的参考时钟信号输入端口；
压控振荡器125输出一射频信号给耦合功率分配器126；耦合功率分配器126对该射频信号进行耦合功率分配，得到一直通信号和一耦合信号，该直通信号作为该超宽带雷达频率综合器装置的超宽带信号输出，该耦合信号经分频器127分频后进入集成数字鉴相器123的射频输入端口；
集成数字鉴相器123对射频输入端口的信号和参考时钟信号输入端口的信号进行鉴相，根据鉴相结果输出一压控信号，该压控信号经环路滤波器124滤波后输入到压控振荡器125的压控端口，压控信号控制压控振荡器125输出的射频信号的频率；其中，压控振荡器125为超宽带压控振荡器，通过集成数字鉴相器123、环路滤波器124、耦合功率分配器126和分频器127构成的锁相环路使压控振荡器125的输出频率稳定。
具体地，环路滤波器124具有低通滤波功能，其能让压控信号中的低频成分通过，同时抑制高频成分，使得经过环路滤波器124滤波后的压控信号为能够控制压控振荡器125的低频模拟电平信号。
本发明提供的超宽带雷达频率综合器装置的工作原理为：
假设输入到集成数字鉴相器123的参考时钟信号输入端口的鉴相频率信号的频率为fr，压控振荡器125输出的射频信号的频率为fo，分频器127的分频系数为N，则输入到集成数字鉴相器123的射频输入端口的信号的频率f1=fo/N；又因为集成数字鉴相器123的功能为使其参考时钟信号输入端口的信号与其射频输入端口的信号的频率相等，即：fr=f1=fo/N，所以fo=N×fr。又由于本发明提供的压控振荡器125为超宽带压控振荡器，因此，本发明提供的超宽带雷达频率综合器装置提供的输出信号为超宽带频率信号。
在优选实施例中，直接频率合成器121采用的是直接数字式频率合成（DDS，DirectDigitalSynthesis）器件，具体地为直接数字式频率合成芯片，该直接数字式频率合成器件根据上述的时钟信号以及一FPGA输出的控制信号，产生上述鉴相频率信号。直接数字式频率合成器件的优点为：相位连续，分辨率小，频率转换速度快，具有低价和良好的可再制性。当然，本发明并不以此为限，其它的可实现频率间隔可调频率合成器也都在本发明的保护范围之内。
具体地，声表面波滤波器122的1dB带宽小于20MHz，且其400MHz到1GHz区间内的抑制度大于50dB。
具体地，集成数字鉴相器123的射频输入端口的输入信号的带宽可达到6GHz，并可通过程序烧录改变其分频比。
并且，压控振荡器125输出的射频信号的带宽可达到4GHz。
综上所述，本发明提供的超宽带雷达频率综合器装置由于使用了高稳定度低相位噪声晶振，直接频率合成器产生鉴相频率信号，解决了频率间隔不可调的问题。采用超宽带压控振荡器，解决了装置复杂，成本高、体积大的问题，达到了电路简单，容易实现的有益效果。本发明具有一定的通用性，可广泛应用于其他类似的雷达频率综合器设备。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，本发明所主张的权利范围应以申请专利范围所述为准，而非仅限于所述实施例。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种超宽带雷达频率综合器装置，其特征在于，该装置包括：直接频率合成器、声表面波滤波器、集成数字鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、耦合功率分配器和分频器；其中，所述直接频率合成器、声表面波滤波器、集成数字鉴相器、环路滤波器、压控振荡器以及耦合功率分配器依次串联，所述分频器连接在所述集成数字鉴相器与所述耦合功率分配器之间；所述集成数字鉴相器具有一参考时钟信号输入端口以及一射频输入端口；其中：
所述直接频率合成器接收一时钟信号，根据所述时钟信号产生一频率间隔可调的鉴相频率信号，并将所述鉴相频率信号传输给所述声表面波滤波器；
所述声表面波滤波器对所接收到的所述鉴相频率信号进行滤波，并将经滤波后的鉴相频率信号传输至所述集成数字鉴相器的参考时钟信号输入端口；
所述压控振荡器输出一射频信号给所述耦合功率分配器；
所述耦合功率分配器对所述射频信号进行耦合功率分配，得到一直通信号和一耦合信号，所述直通信号作为该超宽带雷达频率综合器装置的超宽带信号输出，所述耦合信号经分频器分频后进入集成数字鉴相器的射频输入端口；
所述集成数字鉴相器对射频输入端口的信号和参考时钟信号输入端口的信号进行鉴相，根据鉴相结果输出一压控信号，所述压控信号经环路滤波器滤波后输入到压控振荡器的压控端口，所述压控信号控制所述压控振荡器输出的射频信号的频率；其中，所述压控振荡器为超宽带压控振荡器。
2.如权利要求1所述的超宽带雷达频率综合器装置，其特征在于，还包括高稳定度晶振以及与所述高稳定度晶振相连的倍频器，所述倍频器与所述直接频率合成器相连；所述高稳定度晶振产生一时钟脉冲，所述时钟脉冲经所述倍频器倍频后形成所述时钟信号。
3.如权利要求1或2所述的超宽带雷达频率综合器装置，其特征在于，所述直接频率合成器采用的是直接数字式频率合成器件，所述直接数字式频率合成器件根据所述时钟信号以及一FPGA输出的控制信号，产生所述鉴相频率信号。
4.如权利要求1或2所述的超宽带雷达频率综合器装置，其特征在于，所述声表面波滤波器的1dB带宽小于20MHz，且其400MHz到1GHz区间内的抑制度大于50dB。
5.如权利要求1或2所述的超宽带雷达频率综合器装置，其特征在于，所述集成数字鉴相器的射频输入端口的输入信号的带宽可达到6GHz，并可通过程序烧录改变其分频比。
6.如权利要求1或2所述的超宽带雷达频率综合器装置，其特征在于，所述压控振荡器输出的射频信号的带宽可达到4GHz。
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