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        一種基于國產(chǎn)IC的有源相控陣雷達信號源設(shè)計與實現(xiàn)

        2018-05-31 01:52:26翟勝偉張曉偉楊咚咚
        火控雷達技術(shù) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:信號源相控陣有源

        翟勝偉 張曉偉 楊咚咚

        (1. 中國電子科技集團第二十七研究所 鄭州 450047; 2. 陜西黃河集團有限公司 西安 710043)

        0 引言

        有源相控陣雷達是雷達未來發(fā)展的重要方向之一?;谟性聪嗫仃嚴走_體制,它具有更加靈活的波束控制能力、更強的干擾抑制能力、高分辨力以及可以根據(jù)任務(wù)需求和目標類型對時間、空間和能量進行自適應管理等優(yōu)點,被廣泛應用于軍事和民用領(lǐng)域[1-3]。

        相控陣,即相位可調(diào)的陣列,是由許多發(fā)射天線單元按一定規(guī)則排列形成的天線陣列。直接數(shù)字頻率合成(DDS)[4]成為頻率合成技術(shù)的主流,它對頻率進行合成是基于相位量化的概念。相位累加器在參考時鐘控制線,當時鐘帶來時就按送入的頻率控制字進行增量,然后將其得到的新的數(shù)值送入ROM查找表,經(jīng)過DAC產(chǎn)生一組鋸齒波形,再經(jīng)過平滑濾波得到連續(xù)波形。因其對產(chǎn)生的信號可以進行相位控制,所以DDS適合有源相控陣雷達。

        本文選用國產(chǎn)IC完成有源相控陣雷達的信號源的設(shè)計,其實驗結(jié)果表明所產(chǎn)生的信號滿足設(shè)計指標。

        1 DDS基本原理

        本文所選取的DDS為中電24所生產(chǎn),其國外所對應的型號為ADI公司的AD9910,其基本原理結(jié)構(gòu)如圖1所示:

        圖1 AD9910的基本原理結(jié)構(gòu)圖

        DDS的頻率控制字的計算式子如式(1):

        (1)

        其中,F(xiàn)TW為需要寫入的控制字,fsysclk為DDS的工作時鐘,F(xiàn)out為需要輸出的頻率。

        2 基于國產(chǎn)IC的設(shè)計方案

        基于國產(chǎn)IC的有源相控陣雷達的信號源的設(shè)計方案如圖2所示:

        圖2 基于國產(chǎn)IC的信號源設(shè)計框圖

        本文所設(shè)計的信號源所選用主要國產(chǎn)IC有:中電24所的DDS、中航九院772所的FPGA和中電44所的光電轉(zhuǎn)換模塊,它們都為核心主要IC。

        基于國產(chǎn)IC的信號源的工作流程可描述如下:

        1)AD9522-4由系統(tǒng)所提供的1GHz的時鐘,經(jīng)FPGA1控制產(chǎn)生整個信號源不同IC芯片所需的工作時鐘。

        2)由計算機發(fā)出產(chǎn)生信號的指標:如,脈沖寬度、重復周期、信號帶寬、信號中心頻率;然后由軟件界面計算的控制字,經(jīng)光電轉(zhuǎn)換模塊送至FPGA1。

        3)TLK1501完成光電轉(zhuǎn)換模塊和FPGA1之間的通信,其通信編碼格式為8b/10b編碼。

        4)FPGA1將來自計算機的控制字,送至FPGA0,由FPGA0送至DDS芯片,產(chǎn)生計算機所要求產(chǎn)生的信號。

        3 實驗結(jié)果

        圖3為基于國產(chǎn)IC所搭建的電路,其中電路板和一根筆所比較,其尺寸為14cm×12cm。圖4為實驗調(diào)試的場景。

        圖3 基于國產(chǎn)IC的信號源實物圖

        圖4 實驗調(diào)試場景

        圖5 實驗調(diào)試的結(jié)果

        圖5(a)為信號源產(chǎn)生的32μs的線性調(diào)頻信號的時域波形,其中心頻率為50MHz,帶寬為5MHz,其重復周期為1000μs;圖5(b)為重復的周期信號;圖5(c)為其產(chǎn)生線性調(diào)頻信號的頻域測試,其帶內(nèi)起伏小于0.2dB;圖5(d)為同步脈沖信號和線性調(diào)頻信號。

        4 結(jié)束語

        本文提出了一種基于國產(chǎn)IC的有源相控陣雷達的信號源設(shè)計方案,所完成的電路經(jīng)調(diào)試,其所產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號滿足設(shè)計指標要求,驗證了基于國產(chǎn)IC實現(xiàn)信號源的可行性。

        參考文獻:

        [1] 張光義,趙玉潔.相控陣雷達技術(shù)[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2006.

        [2] 郭燕昌,錢繼曾,黃富雄,等.相控陣和頻率掃描天線原理[M]. 北京: 國防工業(yè)技術(shù)出版社,1978.

        [3] 丁鷺飛,耿富錄.雷達原理[M].西安:西安電子科技大學出版社.2006.

        [4] 高澤溪,王誕燕.DDS+PLL技術(shù)與應用[J].電子技術(shù)應用,1997(9): 39-41.

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