王少博

摘 要 測速雷達是利用電磁波對目標進行探測的一種電子設備，其在許多軍事、航空等多個領域都有所應用，而且從具體應用情況來看，也取得了不錯的應用效果。測速雷達作為一種先進的設備，在對其進行設計時需要考慮的內(nèi)容有很多，而鎖相環(huán)路是其中最為重要的一項內(nèi)容。下面，針對的鎖相環(huán)路在測速雷達中的具體應用和研究進行分析，希望文中內(nèi)容對相關工作人員可以有所幫助。

關鍵詞 測速雷達;鎖相環(huán)路;濾波器;振蕩器

科技的飛速發(fā)展，使鎖相環(huán)技術在雷達多普勒信號提取和測量、自動頻率跟蹤等多個方面都發(fā)揮著重要的作用。目前，性能強大的多普勒跟蹤可以利用鎖相環(huán)技術得到大規(guī)模集成電路，而為了提高測速雷達性能，使其在后期應用期間能夠發(fā)揮出良好的作用，更要加強對鎖相環(huán)路在測試雷達中應用的研究。

1測速雷達與鎖相環(huán)路

1.1 測速雷達

所謂測速雷達指的就是通過對電磁波進行有效利用，完成對目標進行精準探測的一種先進的電子設備。測速雷達向待測目標發(fā)送電磁波，待測目標接收到電磁波后，會反射電磁波，測速雷達接收電磁波，最終得到目標與電磁波發(fā)射電之間的距離、方位、距離變化率，以及高度等各項信息內(nèi)容，從而完成探測目的。

1.2 鎖相環(huán)路

鎖相環(huán)路指的是在運行過程中，可以輸出定制頻率信號的一種諧振電路，其也被稱作相位同步環(huán)。該回路在具體運行期間，就是采用外部施加的基準信號與鎖相環(huán)路內(nèi)的振蕩器輸出相位差恒定的反饋控制來產(chǎn)生振蕩信號[1]。電子設備在實際運行期間，一般要確保外部輸入的信號與內(nèi)部發(fā)生的振蕩信號要保持同步，而通過對鎖相環(huán)路的應用，則能夠達到上述目的。

2測試雷達中鎖相環(huán)路設計

2.1 環(huán)路濾波器

環(huán)路濾波器在具體應用期間具有低通特性，而且在環(huán)路中能夠維持環(huán)路在運行中的穩(wěn)定性，對環(huán)路帶寬的內(nèi)外噪音進行合理控制，避免的電壓控制振蕩器（VCO）協(xié)調(diào)電壓發(fā)生突變等多項作用，這也就決定了整個鎖相環(huán)路的具體性能，進而決定了測速雷達的性能，同時也會對其后期應用會產(chǎn)生一定影響[2]。

設計環(huán)路濾波器時，選擇的環(huán)路濾波器拓撲結(jié)構必須符合環(huán)路濾波器的性能，對于環(huán)路濾波器的階數(shù)、環(huán)路帶寬、相位裕度等各項參數(shù)內(nèi)容都要進行明確，這些各項參數(shù)內(nèi)容進行確定后，也就確定了環(huán)路濾波器的零極點，這可以為后續(xù)電路參數(shù)信息的推導提供支持。此外，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)路帶寬頻率十倍以上的紋波進行抑制，我們設計無源三階環(huán)路濾波器，將該濾波器應用在測速雷達中，能夠使測速雷達的性能得到進一步提高了，從而使其滿足應用需求。

在實際設計期間，相位裕度與鎖相環(huán)路在具體運行過程中的穩(wěn)定性具有直接管線，通常要將其設置在45°以上。針對相位裕度進行分析，可以發(fā)現(xiàn)其數(shù)據(jù)定義就是環(huán)路開環(huán)增益與分頻比的比值，比值對應的單位增益頻率再加上180°。需要研究人員特別注意的是，如果提高了相位裕度，將會導致鎖定時間延長[3]。

環(huán)路帶寬是環(huán)路濾波器在具體運行過程中第一項關鍵指標，如果采用的環(huán)路帶寬較小，這會導致相位噪音和VCO調(diào)諧電壓波紋變小，但是，這會導致鎖定時間和鎖相環(huán)路增大。但是，在具體設計期間，選取環(huán)路帶寬時，必須保證其可以滿足環(huán)路鎖定在時間上的具體要求，只有這樣才能夠保最終設計的鎖相環(huán)路能夠滿足應用需求，避免由于環(huán)路帶寬問題，影響鎖相環(huán)路性能。

確定功能參數(shù)后，要依據(jù)功能參數(shù)完成對具體電路參數(shù)內(nèi)容的精確推導。需要設計人員在實際工作開展期間的特別注意的是，在計算三階無源環(huán)路濾波器原期間參數(shù)時，因為具有近似值和假設值，因此，無法獲取到所有元器件參數(shù)的精準解[4]。具體設計時，要依據(jù)具體的功能參數(shù)，在對EDA軟件進行應用的基礎上，進行計算，最獲取到相應的計算結(jié)果，進而為對應元器件參數(shù)的選取與確定提供相應的依據(jù)，保證最終設計的合理性，為人們提供一個高質(zhì)量的測速雷達。

2.2 電壓控制振蕩器

所謂電壓控制器就是一種能夠轉(zhuǎn)換電壓和頻率的一種裝置，而鎖相環(huán)路中作為被控振蕩器，其在運行過程中的輸出頻率大小主要有輸入控制電壓決定。

以車載多普勒雷達測速系統(tǒng)在應用時采用24.125GHz的K頻段為例，常規(guī)使用的HMC533集成芯片，通過對其進行應用，使VCO在應用期間的功能能夠得到發(fā)揮，其輸頻率隨著輸出電壓加大而不斷加大，同時，輸出頻的具體范圍也滿足了系統(tǒng)在具體運行過程中的各項要求，而且理應單電源供電，這使硬件設計得到了簡化，降低了整體設計難度。

具體設計時采用的為HMC533基承芯片，其一共具有兩個輸出口，其中一個直接輸出環(huán)內(nèi)自由振動頻率，利用微帶電路送到微波陣列天線。而另一個輸出口將存在于環(huán)內(nèi)的自由振蕩頻率16分頻，然后再將經(jīng)過頻率處理的振蕩頻率作為鎖相環(huán)路反饋信號[5]。

2.3 設置自由振蕩頻率

設置自由振蕩頻率指的是在環(huán)內(nèi)進行設置，鎖定鎖相環(huán)路后，參考信號與反饋信號相同，兩者沒有頻差。參考信號的頻率大小是由參考振蕩器和寄存器參數(shù)決定，而反饋信號則由HMC533集成芯片的固有分頻系數(shù)和寄存器參數(shù)兩者共同決定。在設計鎖相環(huán)路時，選擇的參考振蕩器頻率大小為16MHz，對環(huán)內(nèi)自由振蕩頻率進行分析，最確定頻率為24.1065GHz。

3結(jié)束語

鎖相環(huán)路是測速雷達設計中一項重要內(nèi)容，該項內(nèi)容會對最終制造的測速雷達性能和應用造成影響。因此，在測速雷達中要加強對鎖相環(huán)路進行合理的設計與應用的研究，進而使測速雷達的性能得到進一步提高，滿足應用需求。

參考文獻

[1] 劉明星，馬雯雯，王濤，等.測速雷達系統(tǒng)與衛(wèi)星固定業(yè)務在10.7～11.7GHz頻段的共存條件[J].電訊技術，2018，58（8）：964-969.

[2] 常計清.駝峰測速雷達和測長設備抗強電磁干擾解決方案[J].鐵道通信信號，2016，52（8）：28-30.

[3] 郭銳，李雪光.高精度測速雷達伺服帶寬自適應設計與實現(xiàn)[J].電子機械工程，2016，32（1）：32-35.

[4] 解平平.關于根據(jù)設備工作原理對設備進行維護的探析——以西安地鐵一號線測速雷達為例[J].科技資訊，2015，13（9）：92-93.

[5] 曹雷，魯思濱，王鍇，等.基于鎖相環(huán)路的拉曼激光制備及其相位噪聲研究[J].量子電子學報，2018，35（4）：402-407.