[實用新型]基于DDS的雷達(dá)信號模擬發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420135595.7
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN204666810U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈光玉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京立日通科技有限公司
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電子通信領(lǐng)域，特別適用于雷達(dá)通信等應(yīng)用場合。

背景技術(shù)

雷達(dá)模擬信號發(fā)生器廣泛用于雷達(dá)設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試、測試等場合。隨著電子技術(shù)的進步，各種雷達(dá)相繼被研制出來，軍用雷達(dá)的工作頻段和工作方式越來越多，測控雷達(dá)、氣象雷達(dá)、探測雷達(dá)、成像雷達(dá)等均已被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域。此外雷達(dá)已經(jīng)不僅僅限于軍用設(shè)備的生產(chǎn)，而且越來越多的雷達(dá)已經(jīng)用于民用領(lǐng)域，但是由于目前雷達(dá)的測試設(shè)備都是專用設(shè)備，一種信號的雷達(dá)只能用于某一種專用的雷達(dá)設(shè)備，而不能通用，這就造成雷達(dá)的研制、測試、維修成本居高不下，因此市場急需一種能夠靈活的設(shè)置的通用雷達(dá)模擬信號發(fā)生器，通過簡單的參數(shù)配置就能產(chǎn)生預(yù)期的雷達(dá)信號。

國內(nèi)外生產(chǎn)信號源的廠家有很多，但是大部分廠家生產(chǎn)的信號源都不具備模擬雷達(dá)信號的功能，目前國內(nèi)生產(chǎn)的雷達(dá)模擬信號發(fā)射器基本為各大科研院所為自己專用雷達(dá)單獨研制的，一般這種專用的設(shè)備生產(chǎn)數(shù)量很少，因此造成單套設(shè)備研制成本非常高，人力物力財力消耗巨大等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型旨在解決專用雷達(dá)模擬信號發(fā)生器功能單一、通用、研制成本高等問題，進而研制一款輸出頻率、波形可任意設(shè)置的寬帶雷達(dá)模擬信號發(fā)生器，以解決雷達(dá)模擬信號發(fā)生器的通用性問題及靈活性問題。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本實用新型是由MCU(1)、電源管理(2)、FPGA(3)、DDS(4)、參考時鐘(5)、L頻段PLL(6)和中頻放大(7)幾部分電路構(gòu)成。

MCU(1)采用具有哈佛結(jié)構(gòu)的AVR單片機來完成系統(tǒng)時序的控制和系統(tǒng)狀態(tài)的指示。電源管理(2)主要完成12V、5V、3.3V、-5V電源的輸出電壓電流檢測及過流保護、過壓保護等功能。FPGA(3)采用Altera的Cyclone?II系列芯片EP2C8，其主要負(fù)責(zé)對DDS(4)控制，F(xiàn)PGA(3)與MCU(1)之間通過并口進行數(shù)據(jù)交換，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成DDS(4)的控制字進行輸出波形的控制。DDS(4)采用ADI公司的AD9914，該芯片最高工作時鐘達(dá)3.5GHz，可輸出的信號頻率范圍為0到1.6GHz.中頻放大(5)采用兩級中頻放大器和一級低通濾波器組成，主要完成輸出信號的濾波。參考時鐘(6)由一個100MHz的恒溫晶振實現(xiàn)，主要負(fù)責(zé)給FPGA?(3)和L波段PLL提供參考時鐘信號。L頻段PLL(7)主要負(fù)責(zé)為DDS(4)芯片工作提供參考時鐘，時鐘輸出頻率工作在L波段。

優(yōu)選地，L頻段PLL(7)采用低噪聲穩(wěn)壓電源(9)供電，使用內(nèi)部集成VCO的PLL芯片(10)和一個環(huán)路濾波器(11)構(gòu)成，為了提高輸出功率，在集成PLL芯片后面連接一級射頻放大電路(12)。

優(yōu)選地，L頻段PLL(7)的環(huán)路濾波器(11)采用3階無源低通濾波器。

本實用新型中的MCU采用有哈佛結(jié)構(gòu)的AVR單片機來完成系統(tǒng)時序的控制和系統(tǒng)狀態(tài)的指示，MCU負(fù)責(zé)將上位機的信息轉(zhuǎn)換成SPI控制時序，按照SPI協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA，F(xiàn)PGA接收到MCU發(fā)送的數(shù)據(jù)后通過SPI給MCU發(fā)送響應(yīng)信息，并對輸入命令進行相應(yīng)的處理。

在本實用新型研制中，我們采用了PFGA+DDS的實現(xiàn)方式，因為該方式有很好的可擴展性，修改頻率累加器的內(nèi)容即可以實現(xiàn)其他的各種調(diào)頻信號。作為線性調(diào)頻信號，由于廣泛應(yīng)用于高分辨率的雷達(dá)系統(tǒng)中，因此正確理解線性調(diào)頻信號的產(chǎn)生原理和掌握其產(chǎn)生的方法是很有現(xiàn)實意義的。在實際應(yīng)用中可以靈活的改變調(diào)頻信號的輸出形式，從而完成各種復(fù)雜信號的產(chǎn)生，可以很好的模擬各種雷達(dá)信號。

DDS是整個模擬器的關(guān)鍵部分，因為所有雷達(dá)信號的產(chǎn)生及控制均由該模塊完成。DDS中集成了波形存儲器、時鐘控制器、相位累加器、同步電路、輸出DA電路等，是一個數(shù)?；旌系男酒?。通過修改DDS中相應(yīng)寄存器的控制字可以實現(xiàn)的任意波形的輸出。

本實用新型中的放大電路采用了Minicircuits公司的寬帶射頻放大器，ERA-1SM，該放大器的工作頻率范圍為DC到8GHz，放大器的增益為12dB，工作電壓為5V，電流為40mA。為了保證輸出信號的雜散指標(biāo)，本實用新型在放大器的輸出端加入了1級七階LC低通電路，已達(dá)到濾除雜散和諧波的目的。

本實用新型中的參考時鐘采用100MHz的恒溫晶振，晶振的輸出雜散、相位噪聲和頻率穩(wěn)定度的指標(biāo)都很好。晶振的輸出信號功率為7dBm，輸出雜散指標(biāo)≤-70dBc，輸出100MHz信號相位噪聲≤-150dBc/Hz@1KHz，輸出信號的頻率穩(wěn)定度≤10e-8。