[發明專利]頻率步進體制雷達信號源系統

在審

• 申請號: 201810139181.4
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108344977A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 張群英;劉曉飛;葉盛波;劉小軍;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/282
• 分類號: G01S7/282
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

本公開提供了一種頻率步進體制雷達信號源系統，包括：步進頻基帶子信號電路，輸出步進頻基帶子信號B1，第一級信號調理電路，輸出步進頻信號B4，以及第二級信號調理電路，與B4的步進頻信號在混頻器中混頻，對步進頻基帶子信號的中心頻率及帶寬逐次調整，得到帶寬為B的超寬帶步進頻信號；其中，所述第一級信號調理電路以及第二級信號調理電路包括混頻器、本振、高速開關及濾波器。通過對步進頻基帶子信號的中心頻率及帶寬逐次調整，最終得到超寬帶步進頻信號，并且可以實現頻率的快速切換。

技術領域

本公開涉及雷達技術領域，尤其涉及一種頻率步進體制雷達信號源系統。

背景技術

隨著現代雷達技術的發展，傳統雷達所具備的對目標距離進行簡單測量的功能已經遠遠不能滿足實際需要。如何對目標進行高分辨率成像，進而實現對目標的檢測和鑒別已經成為雷達技術研究的一個重要方向。根據雷達基本原理，高距離分辨率需要通過發射大寬帶信號來獲得。頻率步進信號作為一種具有大時寬帶寬積的高分辨率信號，可以利用較小的瞬時帶寬合成較大的工作帶寬，在提高距離分辨率的同時也降低了對系統硬件的要求。

1999年，美國斯坦福研究所研制了一款頻帶為0.3GHz～3.0GHz，由于每個頻點持續時間為5us，該系統工作方式為定點掃描，即完成一個區域的掃描后再移動到下個區域進行掃描。目前在國內，應用頻率步進作為雷達激勵信號的雷達系統很少，大多應用矢量網絡分析儀構建一個完整的雷達系統作為研究，在商業方面該技術還處在發展階段，系統實現還存在不少技術難題。隨著波形產生技術的進步，圍繞著大帶寬、快變頻、高穩定的頻率步進信號源的設計逐漸成為眾多領域的焦點。

目前常用的頻率合成技術方案有直接數字合成(Direct Digital FrequencySynthesis，DDS)方案、鎖相環(Phase Lock Loop，PLL)頻率合成方案和混合頻率方案。

DDS是從相位概念出發，直接對參考正弦信號進行抽樣，得到不同的相位，通過數字計算技術產生對應的電壓幅度，最后濾波平滑輸出所需頻率。由于DDS采用全數字結構，可獲得較高的頻率分辨率和較快的頻率變換速率，但是DDS方案也具有輸出頻率低、雜散較差、諧波較高等缺點。

PLL是一種相位鎖定裝置，它通過對參考輸入信號進行倍頻、分頻、混頻等操作后得到所需頻率信號，并利用反饋電路不斷調整輸出信號與參考信號之間的相位誤差，，使得輸出頻率逐漸向參考頻率靠攏，最終通過壓控振蕩器得到頻率輸出，具有較寬的輸出頻率范圍、雜散抑制好等優點，被廣泛地應用在通信、雷達、儀器儀表及導航系統中。但是鎖相環輸出信號頻率切換時間長，頻率分辨率低，一般適用于對頻率切換速度要求不高的場合。

混合頻率方案是將DDS或PLL產生的信號通過混頻、倍頻等其他方式得到想要的輸出頻率。當前頻率源產生技術中混合頻率方案使用較為廣泛，該方案存在以下幾點問題：

(1)DDS加倍頻器方案中DDS作為基帶信號，利用倍頻器對DDS產生的小帶寬步進頻信號進行倍增，從而實現頻率擴展。該方案保留了DDS頻率切換快的優點，結構相對簡單。但是倍頻器的輸出具有較多諧波，需要有效的濾除諧波分量，對于一個N倍頻系統，輸入頻帶必須滿足：N·f_L＞(N-1)·f_H，N·f_H＜(N+1)·f_L。并且隨著倍頻次數不斷提高，后續濾波器的制作難度及倍頻電路的復雜性顯著增加，從而導致整個系統的可實現性大大降低；

(2)DDS加PLL方案中PLL同樣作為N倍頻的功能，對DDS的輸出信號進行倍頻。這種信號源具有工作頻率高、輸出頻帶寬、頻率分辨率高的優點。與此同時，DDS電路輸出的信號經過PLL電路擴展頻帶后，還可以獲得很好的相位噪聲指標和雜散抑制性能。但是該信號源的頻率切換速度主要由PLL電路決定，頻率切換時間較長，無法發揮DDS快速頻率切換的優點，不能滿足高速變頻系統的要求；