CN221127316U - 一种产生x波段调频连续波的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及雷达通信技术领域，尤其涉及一种产生X波段调频连续波的装置。本实用新型数据处理模块包括ZYNQ‑FPGA器件，ZYNQ‑FPGA器件内部集成ARM模块与逻辑单元处理模块；FPGA数据处理模块用于命令控制数据信号数据产生,并将命令控制数据信号发送给所述的射频发射模块；射频发射模块用于将的命令控制数据信号进行芯片配置并产生调频连续波信号并上变频至X波段形成所需的调频连续波信号。本实用新型调频连续波信号包括可以生成多种不同带宽的调频连续波信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达通信技术领域，尤其涉及一种产生X波段调频连续波的装置。
背景技术
当今雷达通信技术的高速发展，市场上各种各样的雷达信号模拟发生器模块应运而生，雷达设备越来越强调多样化，多频段,高带宽,高性能可扩展性等要求，在上述背景应用下采用高速DDS与锁相环实现X波段调频连续波装置成为了一种合适的方式。
中国发明专利《X波段低相位噪声导航调频连续波雷达发射系统》(申请号
201810127637.5)公开了明一种X波段低相位噪声导航调频连续波雷达发射系统，由线性调频模块、混频式锁相环模块、高稳定本振模块和倍频功率放大模块组成；线性调频模块含第一振荡器、DDS、第一带通滤波器和微处理器；混频式锁相环模块由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、混频器和第二带通滤波器依次连接组成；高稳定本振模块由第二振荡器和第一倍频器连接组成，第一倍频器的输出端与混频式锁相环模块的混频器连接；倍频功率放大模块主要由第二倍频器、射频滤波器和功率放大器依次连接组成，第二倍频器的输入端与混频式锁相环模块的压控振荡器的另一输出端连接，功率放大器输出X波段线性调频信号。该发明还存在频率跳变较慢，不能适配不同的数据协议等不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种产生X波段调频连续波的装置。本实用新型的产生X波段调频连续波的装置采用ADI公司高速DDS芯片AD9914为核心的信号生成设备作为系统平台,内部集成有数模转换模块以及调谐模块，PLL芯片采用TI公司的LMX2594作为上变频核心部件，内部集成有鉴相器，VCO以及电荷泵模块，数据处理采用Xilinx公司的ZYNQ系列FPGA平台，内部集成有ARM模块与逻辑单元模块，综合运用了基于调频连续波的通信技术，本实用新型具有以下特点：系统稳定、可靠性高；系统集成度高、设备量少、成本相对低；功耗低，操作方便，易维护。
本实用新型的技术方案是：一种产生X波段调频连续波的装置，包括FPGA数据处理模块、射频发射模块、电源模块和时钟模块；电源模块与FPGA数据处理模块、射频发射模块电连接；射频发射模块与FPGA数据处理模块电连接；时钟模块包括100MHz晶体振荡器与时钟缓冲器；其特征在于：FPGA数据处理模块包括ZYNQ-FPGA器件，ZYNQ-FPGA器件内部集成ARM模块与逻辑单元处理模块；FPGA数据处理模块用于命令控制数据信号数据产生,并将命令控制数据信号发送给所述的射频发射模块；射频发射模块用于将的命令控制数据信号进行芯片配置并产生调频连续波信号并上变频至X波段形成所需的调频连续波信号；ZYNQ-FPGA器件连接DDR3存储、JTAG接口、QSPI存储、UART串口通信、EMMC存储、SD卡存储、网口数据通信芯片，分别用于ZYNQ-FPGA器件与外部通讯和数据存储；射频发射模块包括DDS-AD9914数字频率合成芯片、PLL锁相环和混频器芯片，DDS-AD9914数字频率合成芯片内部集成有数模转换模块以及调谐模块；DDS-AD9914数字频率合成芯片连接混频器芯片,混频器芯片连接射频滤波器与PLL锁相环,射频滤波器连接射频放大器,射频放大器连接射频连接器。
根据如上所述的一种产生X波段调频连续波的装置，其特征在于：时钟模块与FPGA数据处理模块、DDS AD9914数字频率合成芯片、PLL锁相环电连接。
根据如上所述的一种产生X波段调频连续波的装置，其特征在于：PLL锁相环采用LMX2594频率合成芯片,LMX2594频率合成芯片用于实现DDS-AD9914数字频率合成芯片产生的调频连续波信号上变频至X波段。
根据如上所述的一种产生X波段调频连续波的装置，其特征在于：电源模块包括DC-DC电源和LDO电源。
根据如上所述的一种产生X波段调频连续波的装置，其特征在于：还包括上位机，上位机通过网口与ZYNQ-FPGA器件连接。
本实用新型的有益效果是：能够产生高达1.4GHz频率捷变频模拟输出正弦波，同时其快速跳频和64位可编程模数精密调谐分辨率使其可以实现快速相位与幅度跳跃功能；调频连续波信号包括可以生成多种不同带宽的调频连续波信号。
附图说明
图1为X波段调频连续波系统组成框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
本实用新型的一种产生X波段调频连续波的装置，主要用于雷达信号模拟、扫描，实现目标的距离、方位、速度的跟踪测量。
如图1所示，本实用新型的一种产生X波段调频连续波的装置，包括FPGA数据处理模块、射频发射模块、电源模块和时钟模块；电源模块与FPGA数据处理模块、射频发射模块电连接；射频发射模块与FPGA数据处理模块电连接；时钟模块包括100MHz晶体振荡器与时钟缓冲器；时钟模块与FPGA数据处理模块、DDS AD9914数字频率合成芯片、PLL锁相环电连接,时钟模块用于提供装置所需的参考采样时钟。
FPGA数据处理模块包括ZYNQ-FPGA器件，ZYNQ-FPGA器件内部集成有ARM模块与逻辑单元处理模块；FPGA数据处理模块用于命令控制数据信号数据产生,并将命令控制数据信号发送给所述的射频发射模块；射频发射模块用于将的命令控制数据信号进行芯片配置并产生调频连续波信号并上变频至X波段形成所需的调频连续波信号；ZYNQ-FPGA器件连接DDR3存储、JTAG接口、QSPI存储、UART串口通信、EMMC存储、SD卡存储、网口数据通信芯片，分别用于ZYNQ-FPGA器件与外部通讯和数据存储，如波形数据和控制信息的存储。
射频发射模块包括DDS-AD9914数字频率合成芯片、PLL锁相环和混频器芯片，DDS-AD9914数字频率合成芯片内部集成有数模转换模块以及调谐模块；DDS-AD9914数字频率合成芯片连接混频器芯片,混频器芯片连接射频滤波器与PLL锁相环,射频滤波器连接射频放大器,射频放大器连接射频连接器。本实用新型的PLL锁相环采用LMX2594频率合成芯片,LMX2594频率合成芯片用于实现DDS-AD9914数字频率合成芯片产生的调频连续波信号上变频至X波段。
射频发射模块由DDS-AD9914数字频率合成芯片产生1GHz±500MHz带宽调频连续波信号，经过混频器与LMX2594频率合成芯片产生的8GHz本振单音信号进行上变频得到9GHz±500MHz带宽的X波段调频连续波信号，LMX2594频率合成芯片由内部VCO压控振荡器与时钟模块提供的100M参考时钟进行鉴相，分频，倍频等功能产生8GHz本振单音信号。
电源模块包括DC-DC电源和LDO电源；电源模块用于进行电压变换,向FPGA数据处理模块、射频发射模块中的各器件提供所需的工作电压。
本实用新型还可以包括上位机，上位机通过网口与ZYNQ-FPGA器件连接，上位机连接用于本实用新型的装置与外部通讯，接收上位机发送的控制命令信号并返回系统状态。
本实用新型的射频发射模块具有最高1GHz带宽调频连续波信号,调频连续波信号包括可以生成多种不同带宽的调频连续波信号。
DDS-AD9914具有5种工作模式，包含单频模式，自定义调制模式，数字斜坡调制，并行数据端口调制，可编程调制，本装置采用配置内部数字斜坡调制参数生成所需调频连续波信号格式，包含带宽，频率，幅度，DDS-AD9914其内部集成锁相环，外部提供100M参考时钟进入内部锁相环生成DAC所需的采样时钟，输出宽带调频连续波信号。
LMX2594频率合成芯片由外部提供100M参考时钟信号，经过R分频与内部集成VCO以及N分频进行鉴相，鉴频等锁相环路操作，从而输出稳定的单音本振信号，LMX2594频率合成芯片具有-236dBc的品质因数，极低的1/f噪声，可编程输入乘法器消除整数边界杂散，使其在高频率下可以实现极低的带内噪声和集成抖动；LMX2594频率合成芯片优异的本振信号与DDS-AD9914输出的调频连续波信号进行上变频混频产生本装置所需的X波段调频连续波信号。
本实用新型的有益效果是：从信号带宽，频率跳变，频率步进以及分辨率这些技术要求来说,其可设置信号带宽至1GHz,DDS-AD9914内部集成一个3.5GSPS的12bit数模转换器，具有190pHz频率调谐分辨率,16位相位调谐分辨率，8种频率与相位配置，上述功能构成数字可编程的完整高频合成器，能够产生高达1.4GHz频率捷变频模拟输出正弦波，同时其快速跳频和64位可编程模数精密调谐分辨率使其可以实现快速相位与幅度跳跃功能，它还可以支持自定义线性扫描，产生频率，相位或幅度的线性扫描波形，同时ZYNQ-FPGA器件可编程逻辑器件可以灵活的适配不同的数据协议，鉴于上述的众多优点，使其可以作为X波段调频连续波系统一种很好的实现方式。
Claims (5)
1.一种产生X波段调频连续波的装置，包括FPGA数据处理模块、射频发射模块、电源模块和时钟模块；电源模块与FPGA数据处理模块、射频发射模块电连接；射频发射模块与FPGA数据处理模块电连接；时钟模块包括100MHz晶体振荡器与时钟缓冲器；其特征在于：FPGA数据处理模块包括ZYNQ-FPGA器件，ZYNQ-FPGA器件内部集成ARM模块与逻辑单元处理模块；FPGA数据处理模块用于命令控制数据信号数据产生,并将命令控制数据信号发送给所述的射频发射模块；射频发射模块用于将的命令控制数据信号进行芯片配置并产生调频连续波信号并上变频至X波段形成所需的调频连续波信号；ZYNQ-FPGA器件连接DDR3存储、JTAG接口、QSPI存储、UART串口通信、EMMC存储、SD卡存储、网口数据通信芯片，分别用于ZYNQ-FPGA器件与外部通讯和数据存储；射频发射模块包括DDS-AD9914数字频率合成芯片、PLL锁相环和混频器芯片，DDS-AD9914数字频率合成芯片内部集成有数模转换模块以及调谐模块；
DDS-AD9914数字频率合成芯片连接混频器芯片,混频器芯片连接射频滤波器与PLL锁相环,射频滤波器连接射频放大器,射频放大器连接射频连接器。
2.根据权利要求1所述的一种产生X波段调频连续波的装置，其特征在于：时钟模块与FPGA数据处理模块、DDS AD9914数字频率合成芯片、PLL锁相环电连接。
3.根据权利要求1所述的一种产生X波段调频连续波的装置，其特征在于：PLL锁相环采用LMX2594频率合成芯片,LMX2594频率合成芯片用于实现DDS-AD9914数字频率合成芯片产生的调频连续波信号上变频至X波段。
4.根据权利要求1所述的一种产生X波段调频连续波的装置，其特征在于：电源模块包括DC-DC电源和LDO电源。
5.根据权利要求1所述的一种产生X波段调频连续波的装置，其特征在于：还包括上位机，上位机通过网口与ZYNQ-FPGA器件连接。
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