一種基于dds的雷達(dá)通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，包括時(shí)鐘緩沖電路、開關(guān)放大濾波電路、光耦隔離電路、DDS信號(hào)源電路、FPGA信號(hào)處理電路和USB傳輸電路；時(shí)鐘緩沖電路的輸入端與晶體振蕩器連接，其輸出端與DDS信號(hào)源電路的輸入端、信號(hào)處理電路連接；DDS信號(hào)源電路的輸出端與開關(guān)放大濾波電路的輸入端連接；光耦隔離電路分別與DDS信號(hào)源電路、信號(hào)處理電路連接；信號(hào)處理電路與USB傳輸電路連接；USB傳輸電路與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型的適用于海上目標(biāo)掃描、通信與海態(tài)檢測(cè)，系統(tǒng)控制靈活，輸出PM-FMICW信號(hào)準(zhǔn)確度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、采用CODIC實(shí)現(xiàn)數(shù)字混頻，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)發(fā)出任意波形的信號(hào)。
【專利說明】一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信、雷達(dá)、航宇和遙感測(cè)試的不斷發(fā)展，高頻短波通信與海態(tài)雷達(dá)探測(cè)無論是在軍事領(lǐng)域或是民用船載的發(fā)展趨于成熟，現(xiàn)有雷達(dá)通信系統(tǒng)將雷達(dá)探測(cè)與通信分成了兩個(gè)部分，在實(shí)用過程中由于需要使用兩根不同天線，在天線隔離不當(dāng)?shù)那闆r，很容易出現(xiàn)雷達(dá)反射信號(hào)與通信信號(hào)之間存在嚴(yán)重串?dāng)_，這樣就會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致目標(biāo)探測(cè)與船載通信兩者無法同時(shí)正常工作的情況。而為了節(jié)約相對(duì)緊缺的頻帶資源，同時(shí)也為了簡(jiǎn)化硬件系統(tǒng)，使用同一硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)探測(cè)與目標(biāo)通信將具有相當(dāng)重要現(xiàn)實(shí)意義與使用價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)將高頻短波通信與雷達(dá)探測(cè)一體化，我們對(duì)信號(hào)源提出了更高的要求，DDS (直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)具有頻率穩(wěn)定度高、頻率捷變率快、頻率輸出范圍寬，可輸出任意信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)【背景技術(shù)】存在的問題，本實(shí)用新型提供一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)。本實(shí)用新型以DDS信號(hào)源為核心，利用每一路DDS的快速相位變化來實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，通過每路DDS產(chǎn)生信號(hào)之間的不同相位增量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)與掃描；并基于電磁波在地球表面繞射的原理，實(shí)現(xiàn)超視距海態(tài)雷達(dá)監(jiān)測(cè)功能。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng),包括時(shí)鐘緩沖電路、開關(guān)放大濾波電路、光
[0006]耦隔離電路、DDS信號(hào)源電路、信號(hào)處理電路、USB傳輸電路；時(shí)鐘緩沖電路的輸入端與晶體振蕩器連接，其輸出端與DDS信號(hào)源電路的輸入端、信號(hào)處理電路連接；DDS信號(hào)源電路的輸出端與開關(guān)放大濾波電路的輸入端連接；光耦隔離電路分別與DDS信號(hào)源電路、信號(hào)處理電路連接；信號(hào)處理電路與USB傳輸電路連接；USB傳輸電路與計(jì)算機(jī)連接。
[0007]所述開關(guān)放大濾波電路包括依次連接的微波濾波器、射頻開關(guān)、放大器。
[0008]所述時(shí)鐘緩沖電路由型號(hào)為⑶CLVP1216的現(xiàn)有芯片實(shí)現(xiàn)。
[0009]所述光耦隔離電路包括兩個(gè)以上的光耦合器。
[0010]所述DDS信號(hào)源電路采用型號(hào)為AD9910的現(xiàn)有芯片實(shí)現(xiàn)。
[0011]所述信號(hào)處理電路采用一片現(xiàn)有FPGA實(shí)現(xiàn)。
[0012]所述USB傳輸電路由型號(hào)為CY7C68013A的現(xiàn)有芯片實(shí)現(xiàn)。
[0013]所述射頻開關(guān)采用SA630 ;所述放大器采用GALI19。
[0014]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0015]晶體振蕩器經(jīng)過時(shí)鐘緩沖電路分為八路同頻同相的80MHz時(shí)鐘，皆為差分輸出，⑶CLVP1216支持LVPECL、LVDS, LVCOMS等多種輸入電平格式，共有16對(duì)差分輸出，輸出電平格式為L(zhǎng)VPECL，其中一路作為FPGA信號(hào)處理電路的工作時(shí)鐘；并提供八路80MHz信號(hào)作為DDS信號(hào)源電路各個(gè)DDS芯片的系統(tǒng)時(shí)鐘，作為DDS信號(hào)源電路的輸入，再由DDS信號(hào)源電路產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)，每一幀線性調(diào)頻信號(hào)由2PSK進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過開關(guān)放大濾波電路，產(chǎn)生PM-FMICW信號(hào)，最后通過發(fā)射機(jī)由天線輻射至目標(biāo)區(qū)域，進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)與通信。
[0016]本實(shí)用新型可產(chǎn)生30MHz以下調(diào)相線性掃頻信號(hào)(PM-FMICW)，同時(shí)，通過控制電路配置DDS信號(hào)源電路，可將本實(shí)用新型擴(kuò)展為頻率低于30MHz任意波形的信號(hào)源。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0018]1、本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)多路陣列天線，通過多路DDS產(chǎn)生具有相同相位差的多路PM-FMICff信號(hào)，實(shí)現(xiàn)海態(tài)檢測(cè)掃描與通信功能。
[0019]2、本實(shí)用新型只需在發(fā)射端產(chǎn)生PM-FMICW信號(hào)，后期回波混頻工作由FPGA信號(hào)處理電路實(shí)現(xiàn)，因此不需要考慮兩個(gè)直接數(shù)字頻率合成器產(chǎn)生兩路信號(hào)的相干性。
[0020]3、本實(shí)用新型采用的直接數(shù)字頻率合成器DDS，內(nèi)部集成14位DAC，通過不同調(diào)制模式產(chǎn)生所需發(fā)射信號(hào)，32為相位累加器使得其頻率分辨率高達(dá)0.23Hz。
[0021]4、本實(shí)用新型采用光耦隔離電路將數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)部分分開，使信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)效果更好。
[0022]5、本實(shí)用新型采用的芯片分辨率高、精度高、輸出頻帶寬、靈活性強(qiáng)，且可發(fā)出任意波形的信號(hào)源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]其中，Qj —時(shí)鐘緩沖電路、③一開關(guān)放大濾波電路、⑤一光稱隔尚電路、@ —DDS fg號(hào)源電路、? —彳目號(hào)處理電路、_一USB傳輸電路。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0026]本實(shí)用新型包括時(shí)鐘緩沖電路、開關(guān)放大濾波電路、光耦隔離電路、DDS
[0027]信號(hào)源電路、信號(hào)處理電路、USB傳輸電路；時(shí)鐘緩沖電路的輸入端與晶體振蕩器連接，其輸出端與DDS信號(hào)源電路的輸入端、信號(hào)處理電路連接；DDS信號(hào)源電路的輸出端與開關(guān)放大濾波電路的輸入端連接；光耦隔離電路分別與DDS信號(hào)源電路、信號(hào)處理電路連接；信號(hào)處理電路與USB傳輸電路連接；USB傳輸電路與計(jì)算機(jī)連接。
[0028]本實(shí)施例中時(shí)鐘緩沖電路由型號(hào)為⑶CLVP1216的現(xiàn)有芯片實(shí)現(xiàn)。⑶CLVP1216有兩對(duì)輸入，16對(duì)輸出，支持多種電平格式。
[0029]本實(shí)施例中開關(guān)放大濾波電路主要包含射頻開關(guān)、放大器、兩級(jí)帶通濾波器和變壓器。帶通濾波器采用天之微波的SBP系列，插針式焊接，便于切換不同頻段的射頻輸出，其增益約為_2dB ;射頻開關(guān)采用SA630D，工作頻率為DC-lGHz，在IGHz隔離度為60dB，轉(zhuǎn)換速度高達(dá)20ns，開關(guān)隔離度60dB，IdB壓縮點(diǎn)為18dBm，內(nèi)部50ohm阻抗可以和前后級(jí)良好匹配；HF頻段發(fā)射機(jī)所要求的輸入信號(hào)幅度為OdBm，DDS信號(hào)源電路正常輸出的幅度約為-7dBm，因此，還需要一個(gè)增益約為13dBm的放大電路才能使DDS信號(hào)源電路輸出的射頻信號(hào)進(jìn)入發(fā)射機(jī)；放大器選用Mini公司生產(chǎn)的GALI系列，型號(hào)選用GAL1-21+，工作頻率范圍為DC-8GHZ，增益約為14.3dBm,噪聲系數(shù)NF=4.0。
[0030]本實(shí)施例中光耦隔離電路包括三個(gè)光耦合器。光耦合器選用Avago公司的ACSL-6410、ACSL-6400和HCPL-0710。在制作信號(hào)源板時(shí)，信號(hào)源板地層的分割十分復(fù)雜，由于理想數(shù)字信號(hào)一般為矩形波，帶有大量的諧波，數(shù)字信號(hào)中的諧波很容易干擾到模擬波形；同時(shí)，當(dāng)模擬信號(hào)為高頻或強(qiáng)電信號(hào)時(shí)，也會(huì)影響到數(shù)字電路的正常工作；而數(shù)模分離處理的不好很容易產(chǎn)生數(shù)字地、模擬地的串?dāng)_；本實(shí)用新型利用光耦合器“電-光-電”的傳輸方式分離數(shù)字地與模擬地，使產(chǎn)生的信號(hào)效果更好。
[0031]本實(shí)施例中DDS信號(hào)源電路采用型號(hào)為AD9910的芯片實(shí)現(xiàn)。時(shí)鐘緩沖電路輸出的信號(hào)為差分形式，下拉50ohm電阻接AD9910的輸入端；AD9910的采樣速度高達(dá)IGHz ；AD9910的輸出信號(hào)為差分形式，通過變壓器轉(zhuǎn)換為單端形式，輸出給開關(guān)放大濾波電路。采用DRG調(diào)制模式，POff控制多路DDS信號(hào)的相對(duì)相位偏移。同時(shí)將八路SPI控制接口進(jìn)行復(fù)用，通過CS片選信號(hào)來配置每一路DDS芯片。
[0032]本實(shí)施例中FPGA信號(hào)處理電路采用Spartan_XC6SLX150實(shí)現(xiàn)。FPGA信號(hào)處理電路實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。包括對(duì)DDS信號(hào)源電路、開關(guān)放大濾波電路以及數(shù)字基帶信號(hào)的提取。FPGA的配置采用Platform Flash PROM主并行配置方式，采用的Platform FlashPROM 芯片為 XCF32P。
[0033]本實(shí)施例中USB傳輸電路采用Cypress USB2.0芯片CY7C68013A實(shí)現(xiàn)。理論上輸出傳輸速率可達(dá)到480Mb/s，滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸要求。同時(shí)該芯片內(nèi)置增強(qiáng)型8051微處理器，使系統(tǒng)工作更加靈活。共有三種接口模式可供選擇:GPIF、Slave FIFO和1/0接口。本實(shí)施例中選用較為靈活的Slave FIFO模式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，其特征在于:包括時(shí)鐘緩沖電路、開關(guān)放大濾波電路、光耦隔離電路、DDS信號(hào)源電路、信號(hào)處理電路、USB傳輸電路；時(shí)鐘緩沖電路的輸入端與晶體振蕩器連接，其輸出端與DDS信號(hào)源電路的輸入端、信號(hào)處理電路連接；DDS信號(hào)源電路的輸出端與開關(guān)放大濾波電路的輸入端連接；光耦隔離電路分別與DDS信號(hào)源電路、信號(hào)處理電路連接；信號(hào)處理電路與USB傳輸電路連接；USB傳輸電路與計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述開關(guān)放大濾波電路包括依次連接的微波濾波器、射頻開關(guān)、放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述時(shí)鐘緩沖電路由型號(hào)為⑶CLVP1216的芯片實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述光耦隔離電路包括兩個(gè)以上的光耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述DDS信號(hào)源電路采用型號(hào)為AD9910的芯片實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)處理電路采用一片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述USB傳輸電路由型號(hào)為CY7C68013A的芯片實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于DDS的雷達(dá)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述射頻開關(guān)采用SA630 ;所述放大器采用GALI19。
【文檔編號(hào)】G01S7/28GK203630354SQ201320841995
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】李柯, 王才軍, 田應(yīng)偉, 譚劍, 許亞敏, 盧博 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)