一种基于双频体制下频综接收机设计方法与流程

1.本发明属于相控阵雷达技术领域，ipc分类号为：g01s13/02，具体涉及一种基于双频体制下频综接收机设计方法。


背景技术：

2.频综接收机主要用以在雷达中发射激励信号与本振信号，是雷达装置中不可缺少的重要装置之一，传统的频综接收机的各模块功能较为分散，同时整体的集成度交底，无法更好的实现频综接收机硬件装置的维护与精度的校准功能。
3.专利cn201920247721提供了一种基于fpga的频综接收机快速跳频电路，通过建立了并行的双锁相环，并选定射频开关的控制方式，用以实现双锁相环的并行锁定，提升锁相环的校准速度。
4.专利cn201020640665提供了一种毫米波双极化集成频综接收机，通过建立双极化天线，以及双通道的混频装置与本振源装置，进行毫米波雷达信号的输出，同时输出的灵敏度较高。
5.但是上述专利所述的基于雷达接收机的优化改进并未明确说明各模块之间的联系，各模块之间具有一定的分散性，虽然也使用集成式控制板，但是各控制板之间的联系性较差，对整个系统的功耗以及使用过程中的重量将会带来较大的负担，影响频综接收机的使用性与测量精度。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明提供了一种基于双频体制下频综接收机设计方法，具体的将频综接收机中的频率源，上变频模块，下变频模块进行一体式集成模块设计；其中所述的一体式集成模块包括基准信号及波形产生板模块，本振及中频产生板模块与微波组件模块的波形信号的传递与接收。
7.优选的，所述的波形信号包括射频激励、第一本振、第二本振、基准信号、参考信号、校准信号。
8.优选的，所述的基准信号及波形产生板模块主要包含晶振、功分器、放大器、滤波器、fpga、dds电路。
9.优选的，所述的晶振为80mhz，通过功分器采集晶振信号后，经功分电路拆分为dds时钟产生锁相环和上变频本振乒乓锁相环组电路。
10.优选的，所述的dds时钟产生锁相环输出的fclk时钟信号经分频产生80mhz定时基准信号，经过放大器与滤波器滤波放大后输出，并将在收发开关中产生的时序信号重置。
11.优选的，所述的收发开关具体包括频率综合器，tr组件、接收机模块。
12.优选的，所述的dds时钟产生锁相环中产生第一本振f
lo1
，并将第一本振f
lo1
作为dds电路的工作时钟。
13.优选的，根据所述的dds电路生成中频信号波形，并根据时序要求，将基带波形fbass
装载至dds电路中，将基带波形f
bass
调制到第一本振f
lo1
载频上，形成中频激励信号f
if
。
14.优选的，所述的基带波形f
bass
具体包括线性调频信号，非线性调频信号，伪随机码调相波形。
15.优选的，所述的上变频本振乒乓锁相环组电路，通过建立了乒乓方式用以进行双频切换操作。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
17.(1)本发明所述的一体式集成模块设计，针对单个频综接收机内的模块实现了频率源、上/下变频、dds波形产生等多个功能模块的整合，从而大幅度降低系统功耗和产品重量，相较于传统的分离式设计，本便携式雷达频综接收机的功耗总计不超过10w～20w，重量总计不超过550g～700g降低了产品重量的同时提高了产品的单组电池下的工作时间。
18.(2)本发明所述的双频体制下频综接收机设计，将相控阵雷达近距离补盲波形和远距离工作波形工作频率分开，结合相控阵相频扫天线，可分别调整近距离波束的俯仰指向和远距离波束的俯仰指向，达到既兼顾远距离目标和近距离目标的探测，又能提高雷达天线增益、保证雷达探测威力的效果。
附图说明
19.图1为频综接收机工作原理框图；
20.图2为上变频本振乒乓锁相环组电路；
21.图3为本振及中频产生板模块细化原理图；
22.图4为中(1)为基准信号及波形产生板，(2)为本振及中频接收板。
具体实施方式
23.一种基于双频体制下频综接收机设计方法，具体的将频综接收机中的频率源，上变频模块，下变频模块进行一体式集成模块设计；其中所述的一体式集成模块包括基准信号及波形信号的产生板模块，本振及中频产生板模块与微波组件模块的信号传递与接收。
24.在一种优选的实施方式中，所述的基准信号及波形产生板模块接收并控制dds(信号发生器)波形产生电路，相参基准电路生成的基准信号；所述的中频产生模块生成基准频率源和本振信号；所述的微波组件模块接收激励产生上变频，本振收发合路电路以及下变频波形信号。
25.在一种实施方式中，所述的波形信号包括射频激励、第一本振、第二本振、基准信号、参考信号、校准信号。
26.在一种优选的实施方式中，所述的基准信号及波形产生板模块主要包含两个上变频本振锁相环、乒乓开关和三个接收中频通道电路。
27.在一种实施方式中，所述的基准信号及波形产生板模块主要包含晶振、功分器、放大器、滤波器、fpga(现场可编程门阵列)、dds(信号发生器)电路。
28.具体的，所述的fpga(现场可编程门阵列)为一种可自定义模块的半集成控制电路，其中具有数据处理，数据的输入输出，可编程配置，代码仿真等等多种功能；所述的dds(信号发生器)信号发生器，通过采用数字频率合成技术，进行信号的转换与频率周期的调节。
29.在一种实施方式中，所述的晶振为80mhz，通过功分器采集晶振信号后，经功分电路拆分为dds(信号发生器)时钟产生锁相环和上变频本振乒乓锁相环组电路。具体的，以所述的dds(信号发生器)时钟产生锁相环和上变频本振乒乓锁相环组电路作为基于双频体制的雷达分系统设计，通过此设计用以更好的缓解一维有源相控阵雷达中的频率源、上/下变频、dds(信号发生器)波形产生等功能模块较为分散，集成都不高的问题，用以避免分散的模块设计导致的各模块之间单独供电存在的问题，以及一些便携式雷达对功耗和重量比较敏感，从而对整个系统功耗和重量带来很大负担的情况。
30.在一种实施方式中，所述的dds(信号发生器)时钟产生锁相环输出的f
clk
时钟信号经分频产生80mhz定时基准信号，经过放大器与滤波器滤波放大后输出，并将在收发开关中产生的时序信号重置。
31.在一种实施方式中，所述的收发开关具体包括频率综合器，tr(收发)组件、接收机模块。
32.在一种实施方式中，所述的dds(信号发生器)时钟产生锁相环中产生第一本振f
lo1
，并将第一本振f
lo1
作为dds(信号发生器)电路的工作时钟。
33.在一种实施方式中，根据所述的dds(信号发生器)电路生成中频信号波形，并根据时序要求，将基带波形f
bass
装载至dds(信号发生器)电路中，将基带波形f
bass
调制到第一本振f
lo1
载频上，形成中频激励信号f
if
，具体的调制公式如下。
34.f
if
＝f
lo1
f
bass
35.在一种实施方式中，所述的基带波形f
bass
具体包括线性调频信号，非线性调频信号，伪随机码调相波形。
36.在一种实施方式中，所述的上变频本振乒乓锁相环组电路，通过建立了乒乓方式用以进行双频切换操作，具体的，所述的乒乓方式为通过基于乒乓切换开关的方式进行锁相环之间的快速切换与快跳，从而实现信号间的快速切换。
37.在一种优选的实施方式中，所述的上变频本振乒乓锁相环组电路输出第二本振f
lo2
，并将第一本振f
lo1
与第二本振f
lo2
传送至微波组件模块，经过微波组件模块调制，将第一本振f
lo1
与中频激励信号f
if
上变频产生发射激励信号，将第二本振f
lo2
与输入的第一本振f
lo1
变频产生接收本振信号，之后在收发脉冲的控制下实现分时复用，耦合后用于接收机的本真输入，并生成校准信号。
38.在一种更优选的实施方式中，本发明所述的一体式集成模块设计与双频切换的工作方式的应用范围包括但不限于便携式雷达频综接收机设计、有源相控阵雷达幅相校准信号设计等范围，在此基础上，还可以扩展增加波形捷变、频率捷变功能，用以满足不同的雷达应用场所。