CN112485768B - 基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，属于微波信号产生、雷达模拟测试技术等领域。方法基于直接分频、再锁相倍频方式实现连续波信号的存储转发，通过锁相环小数模式附加模拟目标速度的多普勒频率，既保证了回波信号相参性又满足了高精度目标速度模拟的要求。系统方案简洁，设备量小、可靠性高，成本、功耗低，工作带宽宽，通用性强，易于实现测试设备的通用化与便携化。

Description

基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法
技术领域
本发明属于微波信号产生、雷达模拟测试技术等领域，涉及一种宽频带连续波测速雷达回波信号的模拟产生技术。
背景技术
连续波测速雷达的回波模拟器需要通过对发射信号频率附加多普勒频率来模拟目标速度，通过模拟器来完成对于雷达的测试与标定，从而节省研制周期、降低研制生产成本。同时该模拟器也可以作为雷达装备后的随机检测设备，完成雷达定期的在线检测与校准。传统的射频转发式模拟器采用超外差方案，需要有一个宽带微波跳频本振，用于将接收到的雷达辐射信号下变频到中频，在中频通过ADC采样后附加多普勒频率经DAC生成发射中频信号，再将这个发射中频信号经下变频时的微波本振上变频后辐射出去。由于传统方案采用了混频器实现上下变频，导致方案复杂，不同频段需要大量滤波器进行混频后的杂散抑制，成本高、体积大、功耗高，不具备便携与通用化特性。本发明提出一种基于信号分、倍频分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，不需要进行变频，硬件设备量小，工作频带宽，多普勒频率精度高。
发明内容
要解决的技术问题
一般转发式方案采用超外差方式，需要提供跳频本振，并且针对不同频段需要采用不同的滤波器去处理混频后带来的杂散，宽带适应性差，成本高、体积大、功耗高。为满足不同应用频带，实现通用化特性，同时具备便携能力适应雷达装备后的在线检测，需要采用一种优化方案实现连续波测速雷达的回波模拟器的小型化、低成本和通用化。
技术方案
一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将接收天线接收到的雷达辐射信号输入超宽带开关；当信号频率在20GHz以上时，信号通过开关控制经过毫米波2分频器通道进入低噪放；当信号频率在20GHz以下时通过开关控制经过直通通道进入低噪放；
步骤2：信号经低噪放进行低噪声放大后，由级联的可变分频比分频器将放大后的雷达辐射信号进行分频，根据工作频段设置分频器分频比，从而将分频器最后输出控制在100MHz到1000MHz之间；
步骤3：100MHz到1000MHz信号直接进入集成VCO宽带锁相环，经内部分频后作为鉴相基准；集成VCO宽带锁相环采用小数锁相模式，整数分频比为输入总分频比；将对应多普勒频率转换为锁相小数分频比；
步骤4：当输入为微波频段时选择直接输出、当输入为毫米波频段时选择经毫米波2倍频器倍频输出，最终产生信号输出到发射天线。根据权利要求1所述的一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，其特征在于所述步骤2中级联的可变分频比分频器为2个。
本发明技术方案更进一步的说：所述第一个可变分频比分频器的分频比为2，第二个可变分频比分频器的分频比为8。
本发明技术方案更进一步的说：所述的超宽带开关的DC为40G。
本发明技术方案更进一步的说：所述步骤3中的集成VCO宽带锁相环采用美国TI公司的LMX2594。
一种计算雷达模拟回波的精度的方法，其特征在于计算公式如下：
其中，fR—接收到的雷达辐射频率；
M—当使用毫米波分频器时M＝2，否则M＝1；
N1—可变分频比分频器1分频比；
N2—可变分频比分频器2分频比；
N1×N2×R为集成VCO锁相环设置整数分频比；
R—集成VCO宽带锁相环内部分频比；
k—集成VCO宽带锁相环小数分频器模值。
有益效果
本发明提出的一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，该方法基于直接分频、再锁相倍频方式实现连续波信号的存储转发，通过锁相环小数模式附加模拟目标速度的多普勒频率，既保证了回波信号相参性又满足了高精度目标速度模拟的要求。系统方案简洁，设备量小、可靠性高，成本、功耗低，工作带宽宽，通用性强，易于实现测试设备的通用化与便携化。
附图说明
图1集成高精度连续波测速雷达回波模拟方法
图2实施例的实施图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法如图1所示。图中，来自接收天线接收到的雷达辐射信号进入超宽带开关。当信号频率在20GHz以上时，信号通过开关控制经过毫米波2分频器通道进入低噪放；当信号频率在20GHz以下时通过开关控制经过直通通道进入低噪放。信号经低噪放进行低噪声放大后，由级联的可变分频比分频器1、2将放大后的雷达辐射信号进行分频，根据工作频段设置分频器分频比，从而将分频器2输出控制在100MHz到1000MHz之间。100到1000MHz信号直接进入集成VCO宽带锁相环，经内部分频后作为鉴相基准。集成VCO宽带锁相环采用小数锁相模式，整数分频比为输入总分频比；将对应多普勒频率转换为锁相小数分频比。这样，集成VCO宽带锁相环输出将产生与雷达辐射信号相参的、附加了可设置多普勒频率的连续波测速雷达模拟回波信号。一般集成VCO宽带锁相环输出频率不能覆盖微波到毫米波频段，因此锁相环输出通过开关控制进行选频。当输入为微波频段时选择直接输出、当输入为毫米波频段时选择经毫米波2倍频器倍频输出，最终产生信号输出到发射天线。在这里需要注意的时，当输出存在2倍频时，锁相小数分频比需要除以2。
具体计算公式如下：
其中：
fT——产生的雷达模拟回波频率；
fR——接收到的雷达辐射频率；
fd——雷达模拟回波附加的多普勒频率；
M——当使用毫米波分频器时M＝2，否则M＝1；
N1——可变分频比分频器1分频比；
N2——可变分频比分频器2分频比。
R——集成VCO宽带锁相环内部分频比；
N1×N2×R为集成VCO锁相环设置整数分频比。
fd可以达到的精度为
其中：
k——集成VCO宽带锁相环小数分频器模值。
注意：如果对应速度的多普勒频率为负值时
如图2所示为实施例，集成VCO宽带锁相环采用美国TI公司的LMX2594，假定输入雷达辐射信号为12010MHz，需要模拟的回波多普勒频率为+681Hz，此时M＝1。设置N1＝2、N2＝8、R＝8，则鉴相频率为93.828125MHz，雷达模拟回波频率为12010.000681Hz。精度为
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启发做出各种不脱离本发明实质的其他变形和组合，这些变形和组合仍在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将接收天线接收到的雷达辐射信号输入超宽带开关；当信号频率在20GHz以上时，信号通过开关控制经过毫米波2分频器通道进入低噪放；当信号频率在20GHz以下时通过开关控制经过直通通道进入低噪放；
步骤2：信号经低噪放进行低噪声放大后，由级联的可变分频比分频器将放大后的雷达辐射信号进行分频，根据工作频段设置分频器分频比，从而将分频器最后输出控制在100MHz到1000MHz之间；
步骤3：100MHz到1000MHz信号直接进入集成VCO宽带锁相环，经内部分频后作为鉴相基准；集成VCO宽带锁相环采用小数锁相模式，整数分频比为输入总分频比；将对应多普勒频率转换为锁相小数分频比；
步骤4：当输入为微波频段时选择直接输出、当输入为毫米波频段时选择经毫米波2倍频器倍频输出，最终产生信号输出到发射天线。
2.根据权利要求1所述的一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，其特征在于所述步骤2中级联的可变分频比分频器为2个。
3.根据权利要求2所述的一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，其特征在于第一个所述可变分频比分频器的分频比为2，第二个可变分频比分频器的分频比为8。
4.根据权利要求1所述的一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，其特征在于所述的超宽带开关的DC为40G。
5.根据权利要求1所述的一种基于分倍频方式的高精度连续波测速雷达回波模拟方法，其特征在于所述步骤3中的集成VCO宽带锁相环采用美国TI公司的LMX2594。
6.一种计算权利要求2得到的雷达模拟回波的精度的方法，其特征在于计算公式如下：
其中，fR—接收到的雷达辐射频率；
M—当使用毫米波分频器时M＝2，否则M＝1；N1—可变分频比分频器1分频比；
N2—可变分频比分频器2分频比；
N1×N2×R为集成VCO锁相环设置整数分频比；R—集成VCO宽带锁相环内部分频比；
k—集成VCO宽带锁相环小数分频器模值。
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