CN110133606A - 用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，利用多个阵列模块级联组成阵列系统，其中，所述阵列系统中的阵列模块的频率源之间相互形成主‑从通信连接结构，使从频率源与主频率源相互间实现同步，最终实现阵列系统中所有阵列模块的频率源的同步。本发明提出的用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，通过建立不同阵列模块间频率源主‑从耦合结构，实现由核心阵列模块频率源辐射至周边阵列模块频率源的同步网络，并获得整个阵列系统的频率源同步和系统性能的提高。

Description

用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法。
背景技术
在微波/毫米波/太赫兹雷达和成像应用等领域，为了增强系统的灵敏度、提高雷达或成像系统的精度和分辨率，通常会采用增加系统收发单元数目并将阵列模块组成大阵列面的方式实现系统性能的提升。针对相干模式的雷达和成像系统，在实现大的阵列结构时将面临一个严重的问题：频率源同步问题。针对单片大阵列系统，单个系统频率源需要同时支持所有的收发单元，除频率源信号强度被极大的拆分之外，频率源信号分布网络的损耗和噪声耦合也将严重影响频率源信号质量；针对多频率源单片大阵列系统和多阵列级联方式实现的阵列系统，整个系统内的频率源由于工艺、阵列模块连接结构等微弱偏差将导致源频率和相位的不同步，导致整个系统中收发单元获得的信息出现差错，致使系统灵敏度或分辨率下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，利用多个阵列模块级联组成阵列系统，其中，所述阵列系统中的阵列模块的频率源之间相互形成主-从通信连接结构，使从频率源与主频率源相互间实现同步，最终实现阵列系统中所有阵列模块的频率源的同步。
每个阵列模块具有相同的频率源结构。
所述频率源的输出包含两个部分，一部分作为信号输出为系统提供本振，另一部分作为同步信号输出为其他频率源提供同步；频率源具备一个同步输入接口，作为外接同步信号的输入，同样也可作为自身反馈信号的输入。
所述频率源包括有信号产生单元，所述信号产生单元与第一选择器连接，第一选择器与第二选择器连接；第一选择器与第二选择器的同步信号输入端分别经缓冲器结构与同步输入接口相连接，所述第一选择器的信号输出端经配置的缓冲器输出与同步输出接口连接，所述同步输出接口经对应的功分器与配置的从频率源的同步输入接口连接。
所述主频率源的同步输入接口与一个所述功分器相连接以接收自身的同步输出信号作为反馈信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，通过建立不同阵列模块间频率源主-从耦合结构，实现由核心阵列模块频率源辐射至周边阵列模块频率源的同步网络，并获得整个阵列系统的频率源同步和系统性能的提高。
附图说明
图1所示为一个阵列模块的示意图；
图2所示为多个阵列模块组成的阵列系统的组成结构示意图；
图3所示为阵列系统的频率源同步方式的示意图；
图4所示为主-从频率源同步结构的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。
本发明提供的用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法通过，建立从阵列系统中心向外围辐射的“主-从”频率源同步结构，实现整个阵列系统的频率源同步。
如图1所示，本发明提出的适用于高分辨率雷达和成像应用阵列系统的频率源同步方法，利用多个阵列模块1级联组成阵列系统100，其中，所述阵列系统中的阵列模块1的频率源2之间相互形成主-从通信连接结构，使从频率源与主频率源相互间实现同步，最终实现阵列系统中所有阵列模块的频率源的同步。
该方法采用“主-从”耦合结构，通过“主”阵列模块频率源向周围“从”阵列模块频率源进行耦合，实现“主-从”频率源的频率和相位同步，进而将“从”频率源向其临近模块建立同步，最终实现整个系统的频率和相位同步，提高相干通信、雷达和成像阵列系统的性能。
如图1所示，每个阵列模块1，均具有多个阵列模块通道(收发单元CH1-16)3及频率源2，如图2所示，是5*5个阵列模块1组成的阵列系统100，图中为5*5阵系统结构中每个频率源2的连接方式如图3所示，图3展示了频率源2主从耦合从中间辐射至周围的路径。
本发明通过将单个阵列模块组成面阵，可以使得系统的输出功率、接收灵敏度或分辨率等性能获得较大的提高。阵列系统中的各个阵列模块的频率源处于自由工作状态，频率和相位的不同步将使阵列模块级联而获得性能提升损耗殆尽。
为使面阵中不同阵列模块频率源同步，建立如图3的频率源同步网络：在阵列系统的同步中，根据阵列模块位置的不同，存在如图3所示的四种同步方式：一拖四同步、一拖三同步、一拖二同步和一拖一同步。每个阵列模块具备相同的频率源结构，根据在同步过程中的角色不同，分为主频率源和从频率源。
如：使处于面阵最中间阵列模块的频率源与临近模块的频率源组成“主-从”结构，实现“一拖四”(即一个主频率源连接四个从频率源，与四个从频率源同步，向外围的四个频率源发送同步信号，如图3中所示箭头方向所示)同步；被同步的频率源继续向面阵外围阵列模块的频率源进行同步，组建“一拖三”(即一个主频率源与三个从频率源同步)、“一拖二”(即一个主频率源与二个从频率源同步)或“一拖一”(即一个主频率源与一个从频率源同步)的“主-从”频率源同步，最终实现整个面阵中所有阵列模块1的频率源2的同步。
本发明中，所述“主-从”频率源同步结构如图4所示，频率源的输出包含两个部分，一部分作为信号输出为系统提供本振，另一部分作为同步信号输出为其他频率源提供同步；频率源具备一个同步输入接口，作为外接同步信号的输入，同样也可作为自身反馈信号的输入，进一步提升主从频率源的同步性能。通过图4所示“主-从”同步结构，整个面阵的频率源可以实现信号的同步，实现整个系统性能的提升。
具体的，每个频率源2除包含信号产生单元20外，还包含用于同步的结构。其中，频率源中信号产生单元20产生系统所需频率信号，经过第一选择器21后，一路通过缓冲器23作为同步信号，经同步输出端口输出，另一路通过第二选择器22输出作为本振连接系统中收发单元。
在执行同步操作时，主频率源信号由同步输出端口输出，经功分器24连接至自身同步输入和其他频率源同步输入，经各频率源缓冲器和第二连接器22作为本振输出。经过同步操作之后，主频率源产生的信号至各频率源输出的路径相同，因此保证了系统各频率源的频率和相位同步。所有频率源依照“主-从”频率源同步的方式，实现阵列模块的级联，最终获得整个系统的频率源同步。
本发明采用该同步的级联结构，具有以下几个优点：
第一，该同步方式可以建立阵列系统的频率源同步，避免频率信号在系统中分布时导致的信号功率拆分和大范围级联时导致的信号质量下降，提升阵列系统的性能；
第二，该同步方法可以方便阵列模块的级联，而不因为面阵的扩大导致频率源同步性能的衰减。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，其特征在于，利用多个阵列模块级联组成阵列系统，其中，所述阵列系统中的阵列模块的频率源之间相互形成主-从通信连接结构，使从频率源与主频率源相互间实现同步，最终实现阵列系统中所有阵列模块的频率源的同步。
2.如权利要求1所述用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，其特征在于，每个阵列模块具有相同的频率源结构。
3.如权利要求2所述用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，其特征在于，所述频率源的输出包含两个部分，一部分作为信号输出为系统提供本振，另一部分作为同步信号输出为其他频率源提供同步；频率源具备一个同步输入接口，作为外接同步信号的输入，同样也可作为自身反馈信号的输入。
4.如权利要求3所述用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，其特征在于，所述频率源包括有信号产生单元，所述信号产生单元与第一选择器连接，第一选择器与第二选择器连接；第一选择器与第二选择器的同步信号输入端分别经缓冲器结构与同步输入接口相连接，所述第一选择器的信号输出端经配置的缓冲器输出与同步输出接口连接，所述同步输出接口经对应的功分器与配置的从频率源的同步输入接口连接。
5.如权利要求4所述用于高分辨率雷达阵列系统的频率源同步与校准方法，其特征在于，所述主频率源的同步输入接口与一个所述功分器相连接以接收自身的同步输出信号作为反馈信号。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112698299A (zh) * 2019-10-22 2021-04-23 广州极飞科技有限公司 一种雷达天线、雷达、无人机和设备
CN112698296A (zh) * 2019-10-22 2021-04-23 广州极飞科技有限公司 一种雷达天线、雷达、无人机和设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0332130A (ja) * 1989-06-29 1991-02-12 Nec Corp 位相同期回路
CN1759449A (zh) * 2003-03-12 2006-04-12 米克伦技术公司 多频同步时钟信号发生器
WO2015176316A1 (zh) * 2014-05-23 2015-11-26 华为技术有限公司 一种多波束成型装置及基站
CN108134645A (zh) * 2017-06-16 2018-06-08 郑州微纳科技有限公司 雷达信号同步系统
CN108919214A (zh) * 2018-08-08 2018-11-30 航天南湖电子信息技术股份有限公司 一种相控阵雷达数字t/r组件幅相校正装置及其校正方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0332130A (ja) * 1989-06-29 1991-02-12 Nec Corp 位相同期回路
CN1759449A (zh) * 2003-03-12 2006-04-12 米克伦技术公司 多频同步时钟信号发生器
WO2015176316A1 (zh) * 2014-05-23 2015-11-26 华为技术有限公司 一种多波束成型装置及基站
CN108134645A (zh) * 2017-06-16 2018-06-08 郑州微纳科技有限公司 雷达信号同步系统
CN108919214A (zh) * 2018-08-08 2018-11-30 航天南湖电子信息技术股份有限公司 一种相控阵雷达数字t/r组件幅相校正装置及其校正方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112698299A (zh) * 2019-10-22 2021-04-23 广州极飞科技有限公司 一种雷达天线、雷达、无人机和设备
CN112698296A (zh) * 2019-10-22 2021-04-23 广州极飞科技有限公司 一种雷达天线、雷达、无人机和设备

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