CN203630354U - 一种基于dds的雷达通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于DDS的雷达通信系统，包括时钟缓冲电路、开关放大滤波电路、光耦隔离电路、DDS信号源电路、FPGA信号处理电路和USB传输电路；时钟缓冲电路的输入端与晶体振荡器连接，其输出端与DDS信号源电路的输入端、信号处理电路连接；DDS信号源电路的输出端与开关放大滤波电路的输入端连接；光耦隔离电路分别与DDS信号源电路、信号处理电路连接；信号处理电路与USB传输电路连接；USB传输电路与计算机连接。本实用新型的适用于海上目标扫描、通信与海态检测，系统控制灵活，输出PM-FMICW信号准确度高，系统结构简单、采用CODIC实现数字混频，同时可实现发出任意波形的信号。
Description
技术领域
本实用新型属于通信技术领域，特别涉及一种基于DDS的雷达通信系统。
背景技术
随着通信、雷达、航宇和遥感测试的不断发展，高频短波通信与海态雷达探测无论是在军事领域或是民用船载的发展趋于成熟，现有雷达通信系统将雷达探测与通信分成了两个部分，在实用过程中由于需要使用两根不同天线，在天线隔离不当的情况，很容易出现雷达反射信号与通信信号之间存在严重串扰，这样就会严重导致目标探测与船载通信两者无法同时正常工作的情况。而为了节约相对紧缺的频带资源，同时也为了简化硬件系统，使用同一硬件系统实现雷达探测与目标通信将具有相当重要现实意义与使用价值。为了实现将高频短波通信与雷达探测一体化，我们对信号源提出了更高的要求，DDS（直接数字频率合成）技术具有频率稳定度高、频率捷变率快、频率输出范围宽，可输出任意信号等优点。
实用新型内容
针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种基于DDS的雷达通信系统。本实用新型以DDS信号源为核心，利用每一路DDS的快速相位变化来实现数字通信，通过每路DDS产生信号之间的不同相位增量实现目标探测与扫描；并基于电磁波在地球表面绕射的原理，实现超视距海态雷达监测功能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于DDS的雷达通信系统，包括时钟缓冲电路、开关放大滤波电路、光
耦隔离电路、DDS信号源电路、信号处理电路、USB传输电路；时钟缓冲电路的输入端与晶体振荡器连接，其输出端与DDS信号源电路的输入端、信号处理电路连接；DDS信号源电路的输出端与开关放大滤波电路的输入端连接；光耦隔离电路分别与DDS信号源电路、信号处理电路连接；信号处理电路与USB传输电路连接；USB传输电路与计算机连接。
所述开关放大滤波电路包括依次连接的微波滤波器、射频开关、放大器。
所述时钟缓冲电路由型号为CDCLVP1216的现有芯片实现。
所述光耦隔离电路包括两个以上的光耦合器。
所述DDS信号源电路采用型号为AD9910的现有芯片实现。
所述信号处理电路采用一片现有FPGA实现。
所述USB传输电路由型号为CY7C68013A的现有芯片实现。
所述射频开关采用SA630；所述放大器采用GALI19。
本实用新型的工作原理如下：
晶体振荡器经过时钟缓冲电路分为八路同频同相的80MHz时钟，皆为差分输出，CDCLVP1216支持LVPECL、LVDS、LVCOMS等多种输入电平格式，共有16对差分输出，输出电平格式为LVPECL，其中一路作为FPGA信号处理电路的工作时钟；并提供八路80MHz信号作为DDS信号源电路各个DDS芯片的系统时钟，作为DDS信号源电路的输入，再由DDS信号源电路产生线性调频信号，每一帧线性调频信号由2PSK进行调制，经过开关放大滤波电路，产生PM-FMICW信号，最后通过发射机由天线辐射至目标区域，进行远距离探测与通信。
本实用新型可产生30MHz以下调相线性扫频信号（PM-FMICW），同时，通过控制电路配置DDS信号源电路，可将本实用新型扩展为频率低于30MHz任意波形的信号源。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：
1、本实用新型实现多路阵列天线，通过多路DDS产生具有相同相位差的多路PM-FMICW信号，实现海态检测扫描与通信功能。
2、本实用新型只需在发射端产生PM-FMICW信号，后期回波混频工作由FPGA信号处理电路实现，因此不需要考虑两个直接数字频率合成器产生两路信号的相干性。
3、本实用新型采用的直接数字频率合成器DDS，内部集成14位DAC，通过不同调制模式产生所需发射信号，32为相位累加器使得其频率分辨率高达0.23Hz。
4、本实用新型采用光耦隔离电路将数字信号和模拟信号部分分开，使信号源发出的信号效果更好。
5、本实用新型采用的芯片分辨率高、精度高、输出频带宽、灵活性强，且可发出任意波形的信号源。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
其中， 
—时钟缓冲电路、
—开关放大滤波电路、—光耦隔离电路、
—DDS信号源电路、—信号处理电路、
—USB传输电路。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型包括时钟缓冲电路、开关放大滤波电路、光耦隔离电路、DDS
信号源电路、信号处理电路、USB传输电路；时钟缓冲电路的输入端与晶体振荡器连接，其输出端与DDS信号源电路的输入端、信号处理电路连接；DDS信号源电路的输出端与开关放大滤波电路的输入端连接；光耦隔离电路分别与DDS信号源电路、信号处理电路连接；信号处理电路与USB传输电路连接；USB传输电路与计算机连接。
本实施例中时钟缓冲电路由型号为CDCLVP1216的现有芯片实现。CDCLVP1216有两对输入，16对输出，支持多种电平格式。
本实施例中开关放大滤波电路主要包含射频开关、放大器、两级带通滤波器和变压器。带通滤波器采用天之微波的SBP系列，插针式焊接，便于切换不同频段的射频输出，其增益约为-2dB；射频开关采用SA630D，工作频率为DC-1GHz，在1GHz隔离度为60dB，转换速度高达20ns，开关隔离度60dB，1dB压缩点为18dBm，内部50ohm阻抗可以和前后级良好匹配；HF频段发射机所要求的输入信号幅度为0dBm，DDS信号源电路正常输出的幅度约为-7dBm，因此，还需要一个增益约为13dBm的放大电路才能使DDS信号源电路输出的射频信号进入发射机；放大器选用Mini公司生产的GALI系列，型号选用GALI-21+，工作频率范围为DC-8GHz，增益约为14.3dBm，噪声系数NF=4.0。
本实施例中光耦隔离电路包括三个光耦合器。光耦合器选用Avago公司的ACSL-6410、ACSL-6400和HCPL-0710。在制作信号源板时，信号源板地层的分割十分复杂，由于理想数字信号一般为矩形波，带有大量的谐波，数字信号中的谐波很容易干扰到模拟波形；同时，当模拟信号为高频或强电信号时，也会影响到数字电路的正常工作；而数模分离处理的不好很容易产生数字地、模拟地的串扰；本实用新型利用光耦合器“电-光-电”的传输方式分离数字地与模拟地，使产生的信号效果更好。
本实施例中DDS信号源电路采用型号为AD9910的芯片实现。时钟缓冲电路输出的信号为差分形式，下拉50ohm电阻接AD9910的输入端；AD9910的采样速度高达1GHz；AD9910的输出信号为差分形式，通过变压器转换为单端形式，输出给开关放大滤波电路。采用DRG调制模式，POW控制多路DDS信号的相对相位偏移。同时将八路SPI控制接口进行复用，通过CS片选信号来配置每一路DDS芯片。
本实施例中FPGA信号处理电路采用Spartan-XC6SLX150实现。FPGA信号处理电路实现对整个系统的控制。包括对DDS信号源电路、开关放大滤波电路以及数字基带信号的提取。FPGA的配置采用Platform Flash PROM主并行配置方式，采用的Platform Flash PROM芯片为XCF32P。
本实施例中USB传输电路采用Cypress USB2.0芯片CY7C68013A实现。理论上输出传输速率可达到480Mb/s，满足系统数据传输要求。同时该芯片内置增强型8051微处理器，使系统工作更加灵活。共有三种接口模式可供选择：GPIF、Slave FIFO和I/O接口。本实施例中选用较为灵活的Slave FIFO模式实现对数字基带信号的传输。
Claims (8)
1.一种基于DDS的雷达通信系统，其特征在于：包括时钟缓冲电路、开关放大滤波电路、光耦隔离电路、DDS信号源电路、信号处理电路、USB传输电路；时钟缓冲电路的输入端与晶体振荡器连接，其输出端与DDS信号源电路的输入端、信号处理电路连接；DDS信号源电路的输出端与开关放大滤波电路的输入端连接；光耦隔离电路分别与DDS信号源电路、信号处理电路连接；信号处理电路与USB传输电路连接；USB传输电路与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于DDS的雷达通信系统，其特征在于：所述开关放大滤波电路包括依次连接的微波滤波器、射频开关、放大器。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于DDS的雷达通信系统，其特征在于：所述时钟缓冲电路由型号为CDCLVP1216的芯片实现。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于DDS的雷达通信系统，其特征在于：所述光耦隔离电路包括两个以上的光耦合器。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于DDS的雷达通信系统，其特征在于：所述DDS信号源电路采用型号为AD9910的芯片实现。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于DDS的雷达通信系统，其特征在于：所述信号处理电路采用一片FPGA实现。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于DDS的雷达通信系统，其特征在于：所述USB传输电路由型号为CY7C68013A的芯片实现。
8.根据权利要求2所述的一种基于DDS的雷达通信系统，其特征在于：所述射频开关采用SA630；所述放大器采用GALI19。
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| CN105353370A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-02-24 | 武汉大学 | 用于近海流探测的全数字超高频雷达系统及其数据处理方法 |
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2013
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