一種sar回波模擬器同步裝置及同步方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SAR回波模擬器同步裝置，包括：當(dāng)模式開關(guān)選擇電路導(dǎo)通時(shí)，利用受試SAR的時(shí)鐘基準(zhǔn)，輸出給回波模擬器的同步裝置，通過鎖相處理，獲得與受試SAR完全同步的理想?yún)⒖夹盘?hào)，實(shí)現(xiàn)外同步功能；當(dāng)通過模式開關(guān)選擇電路關(guān)斷受試SAR的時(shí)鐘基準(zhǔn)后，該裝置可以自動(dòng)切換到內(nèi)同步模式，實(shí)現(xiàn)內(nèi)同步功能。以及一種SAR回波模擬器同步方法。本發(fā)明可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)受試SAR進(jìn)行內(nèi)外兩種同步模式的全狀態(tài)測(cè)試，且連線簡(jiǎn)單，操作快捷，一次連線可以測(cè)試兩種模式。
【專利說明】-種SAR回波模擬器同步裝置及同步方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于合成孔徑雷達(dá)（SAR)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種SAR回波模擬器的同步 裝置及同步方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達(dá)的工作原理是依靠雷達(dá)與目標(biāo)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到脈沖積累，從而 實(shí)現(xiàn)高分辨力成像，要獲取SAR實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要搭建一套龐大、復(fù)雜和昂貴的設(shè)備。SAR回波 模擬器以實(shí)測(cè)或者理想數(shù)據(jù)為原型，在其上附加載體飛行過程中的姿態(tài)信息，能夠模擬真 實(shí)情況下雷達(dá)接收的回波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)SAR系統(tǒng)的近實(shí)物仿真，從而縮短SAR的研制周期， 大幅降低研制成本和研制風(fēng)險(xiǎn)。所以，在研制SAR的過程中，回波信號(hào)模擬器是不可或缺的 設(shè)備，它以靈活的方式產(chǎn)生各種回波信號(hào)，有助于雷達(dá)的地面調(diào)試，對(duì)其研究、設(shè)計(jì)、性能評(píng) 估等都有重要的意義。
[0003]目前SAR原始回波模擬的研究主要集中在后端成像仿真，在一定近似條件下的快 速算法，主要包括時(shí)域模擬方法、頻域模擬方法、時(shí)域和頻域相結(jié)合的模擬方法、基于成像 算法的逆過程的模擬方法等。為了實(shí)現(xiàn)SAR系統(tǒng)的全狀態(tài)近實(shí)物仿真，需要一套集數(shù)字基 帶、模擬基帶、中頻模擬及射頻模擬于一體的回波模擬系統(tǒng)。合成孔徑雷達(dá)成像的重要基礎(chǔ) 就是相參性，即系統(tǒng)中所有數(shù)字時(shí)鐘和模擬信號(hào)均來自同一參考基準(zhǔn)，在回波模擬系統(tǒng)引 入射頻收發(fā)單元后，其相參性和同步性就越發(fā)顯得重要。如何實(shí)現(xiàn)回波模擬系統(tǒng)和待測(cè)雷 達(dá)設(shè)備之間所有信號(hào)的同步，是確保能否實(shí)現(xiàn)全狀態(tài)測(cè)試SAR系統(tǒng)各項(xiàng)性能的關(guān)鍵。
[0004] 對(duì)于可以全狀態(tài)測(cè)試SAR的回波模擬器來說，有兩種同步方式：
[0005] 內(nèi)同步：回波模擬器根據(jù)自身的參考源，產(chǎn)生回波模擬器及受試SAR所需的所有 時(shí)鐘信號(hào)；
[0006] 外同步：回波模擬器根據(jù)受試SAR的時(shí)鐘基準(zhǔn)，產(chǎn)生回波模擬器自身所需的時(shí)鐘 信號(hào)。
[0007] 這兩種同步技術(shù)均可以實(shí)現(xiàn)受試SAR和回波模擬器的同步功能，區(qū)別在于是否由 受試SAR為回波模擬器提供參考源。實(shí)際上，單一一種同步模式無法全面測(cè)試受試SAR性 能，尤其是受試SAR射頻收發(fā)系統(tǒng)的指標(biāo)測(cè)試，迫切需要集兩種同步模式于一體的測(cè)試系 統(tǒng)，隔離出受試SAR的頻率綜合器的性能指標(biāo)，目前業(yè)界尚沒有一套可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外同 步的回波模擬設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服現(xiàn)有SAR回波模擬設(shè)備在全狀態(tài)下與待測(cè)SAR設(shè)備同步性的不足，本發(fā) 明提供了一種SAR回波模擬器同步裝置及同步方法，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)與待測(cè)設(shè)備的內(nèi)、外兩種 同步功能。
[0009] 因此，作為本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種SAR回波模擬器同步裝置，包 括：
[0010] 模式開關(guān)選擇電路1，用于選擇是否接收受試SAR的參考時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)其導(dǎo)通時(shí)， 受試SAR的參考時(shí)鐘信號(hào)接入同步裝置；當(dāng)其關(guān)斷時(shí)，受試SAR的參考時(shí)鐘信號(hào)斷開；
[0011] 鎖相晶振電路2,與所述模式開關(guān)選擇電路1和回波模擬器連接，當(dāng)所述模式開關(guān) 選擇電路1導(dǎo)通時(shí)，所述鎖相晶振電路2作為鎖相環(huán)電路，將受試SAR的時(shí)鐘基準(zhǔn)鎖相輸出 到所述回波模擬器；當(dāng)所述模式開關(guān)選擇電路1關(guān)斷時(shí)，所述鎖相晶振電路2自身晶體振蕩 器作為參考源輸出到所述回波模擬器。
[0012] 其中，所述鎖相晶振電路2進(jìn)一步包括鑒相器ro、環(huán)路濾波器LF、晶振X0和1/N 分頻器，其中鑒相器ro、環(huán)路濾波器LF、晶振X0依次串聯(lián)，1/N分頻器位于從晶振X0到鑒相 器ro的反饋回路上。
[0013] 其中，所述晶振X0為壓控晶振VCX0。
[0014] 其中，所述SAR回波模擬器同步裝置還包括：
[0015] REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3,用于模式開關(guān)選擇電路1輸出端的信號(hào)檢測(cè)，并將結(jié)果V0輸 出到電源及監(jiān)控電路5;以及
[0016] 電源及監(jiān)控電路5,用于監(jiān)測(cè)指示時(shí)鐘信號(hào)正確與否，并為各電路提供穩(wěn)定電壓。
[0017] 其中，所述SAR回波模擬器同步裝置還包括：RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4,用于鎖相晶振電 路2輸出端的信號(hào)檢測(cè)，并將結(jié)果VI輸出到電源及監(jiān)控電路5。
[0018] 其中，所述電源及監(jiān)控電路5基于所述REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3和RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4 輸入的信號(hào)檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合控制指令，利用同步狀態(tài)真值表來判斷所述SAR回波模擬器同 步裝置的同步性是否正常。
[0019] 作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種SAR回波模擬器同步方法，包括 如下步驟：
[0020] 選擇當(dāng)前工作模式，
[0021] 當(dāng)工作在外同步模式時(shí)，把模式開關(guān)選擇電路1置于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)鎖相晶振電 路2接到模式開關(guān)選擇電路1輸出的時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)，快速實(shí)現(xiàn)由捕捉到鎖定的穩(wěn)定過程，輸 出相應(yīng)的參考頻率給回波模擬器作參考源，實(shí)現(xiàn)外同步功能；
[0022] 當(dāng)工作在內(nèi)同步模式時(shí)，把模式開關(guān)選擇電路1置于關(guān)斷狀態(tài)，同步裝置與外界 輸入頻率無關(guān)，所述鎖相晶振電路2自身具有信號(hào)輸出功能，利用所述鎖相晶振電路2輸出 高穩(wěn)定參考信號(hào)給回波模擬器作參考源，實(shí)現(xiàn)內(nèi)同步功能。
[0023] 其中，所述鎖相晶振電路2進(jìn)一步包括鑒相器H)、環(huán)路濾波器LF、晶振X0和1/N 分頻器，其中鑒相器ro、環(huán)路濾波器LF、晶振X0依次串聯(lián)，1/N分頻器位于從晶振X0到鑒相 器ro的反饋回路上。
[0024] 其中，所述晶振X0為壓控晶振VCX0。
[0025] 所述SAR回波模擬器同步方法還包括下列步驟：
[0026] REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3對(duì)模式開關(guān)選擇電路1輸出端的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將結(jié)果V0 輸出到電源及監(jiān)控電路5;
[0027] RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4對(duì)鎖相晶振電路2輸出端的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將結(jié)果VI輸出到 電源及監(jiān)控電路5;
[0028] 所述電源及監(jiān)控電路5基于所述REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3和RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4輸入 的信號(hào)檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合控制指令，利用同步狀態(tài)真值表來判斷所述SAR回波模擬器同步裝 置的同步性是否正常。
[0029] 通過上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的SAR回波模擬器的同步裝置及同步方法由于采 用鎖相晶振電路，在有外部信號(hào)源時(shí)起到鎖相環(huán)電路作用，而在沒有外部信號(hào)源時(shí)又可以 將自身晶體振蕩器作為參考源輸出，因此借助于一個(gè)模式開關(guān)選擇電路，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì) 受試SAR進(jìn)行內(nèi)外兩種同步模式的全狀態(tài)測(cè)試；并且連線簡(jiǎn)單，操作快捷，一次連線可以測(cè) 試兩種模式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明的SAR回波模擬器同步裝置與系統(tǒng)的連線圖；
[0031] 圖2是本發(fā)明的SAR回波模擬器同步裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0032] 圖3是本發(fā)明的SAR回波模擬器同步裝置的原理結(jié)構(gòu)圖；
[0033] 圖4是本發(fā)明的SAR回波模擬器同步裝置壓控晶振VCX0的接口圖；
[0034] 圖5是本發(fā)明的SAR回波模擬器同步裝置的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體說明。應(yīng)該指出，所描述的實(shí)施例僅僅視 為說明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0036] 圖1表示SAR回波模擬器同步裝置連線圖。圖2表示該同步裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖， 包括以下幾個(gè)部分：模式開關(guān)選擇電路1、鎖相晶振電路PLX02、REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3、RF時(shí) 鐘監(jiān)測(cè)電路4以及電源及監(jiān)控電路5,下面分別詳述之。
[0037] 本發(fā)明的各電路上電后，模式開關(guān)選擇電路1用以選擇是否接收受試SAR的參考 時(shí)鐘信號(hào)，該電路導(dǎo)通，受試SAR的參考時(shí)鐘信號(hào)可以進(jìn)入同步裝置，進(jìn)入后續(xù)模擬處理環(huán) 節(jié)；該電路關(guān)斷，受試SAR的參考時(shí)鐘信號(hào)斷開，本同步裝置自動(dòng)進(jìn)入內(nèi)同步模式，由鎖相 晶振電路自身晶體振蕩器作為參考源輸出，作為回波模擬器的參考時(shí)鐘。
[0038] 本發(fā)明的鎖相晶振電路PLX02具有自動(dòng)切換功能，當(dāng)接收到模式開關(guān)選擇電路1 輸出的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，工作在外同步模式，通過鎖相環(huán)路使得外輸入時(shí)鐘與自身輸出時(shí)鐘同 步。當(dāng)模式開關(guān)選擇電路1無信號(hào)輸出時(shí)，鎖相晶振電路自動(dòng)轉(zhuǎn)為內(nèi)同步模式，即其自身具 有信號(hào)輸出功能，可以用作回波模擬器的高穩(wěn)定參考源。結(jié)合圖3可以看到，作為本發(fā)明的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的鎖相晶振電路2包括鑒相器ro、環(huán)路濾波器LF、壓控晶振VCX0 和1/N分頻器，當(dāng)模式開關(guān)選擇電路1導(dǎo)通，工作在外同步模式時(shí)，PD、LF和VCX0構(gòu)成鎖相 環(huán)晶振電路，使得外輸入時(shí)鐘與自身輸出時(shí)鐘同步；當(dāng)模式開關(guān)選擇電路1關(guān)斷，工作在內(nèi) 同步模式時(shí)，鎖相晶振電路的壓控晶振VCX0可以輸出低相噪、高穩(wěn)定頻率信號(hào)，作為回波 模擬器的參考時(shí)鐘。
[0039] 結(jié)合圖4可以看到，本發(fā)明的鎖相晶振電路2中的壓控晶振VCX0包含壓控電壓 (EFC)輸入、頻率信號(hào)輸出以及電源電壓輸入等端口，依次與鎖相晶振電路的環(huán)路濾波器 LF、1/N分頻器以及電源及監(jiān)控電路相連。壓控晶振VCX0為壓控恒溫石英晶體振蕩器，其輸 出的信號(hào)具有相位噪聲低、穩(wěn)定度高的特點(diǎn)；在控制電壓的作用下其輸出頻率大小可變，具 有電路調(diào)節(jié)功能。當(dāng)然，本發(fā)明中的壓控晶振VCX0也可以采用普通晶振X0來代替。
[0040] 本發(fā)明的REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3、RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4具有信號(hào)監(jiān)測(cè)功能，作為信號(hào)正 確與否的輔助判別手段，在控制指令發(fā)出后，通過監(jiān)測(cè)信號(hào)的狀態(tài)來判斷系統(tǒng)參考模式工 作是否正常。結(jié)合圖3可以看到，本發(fā)明的REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3、RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4均由功 率分配器、檢波器和放大器幾部分組成，分別向電源及監(jiān)控電路5輸出V0和VI。
[0041] 本發(fā)明的電源及監(jiān)控電路5用以提供同步裝置需要的電源、控制及監(jiān)測(cè)信號(hào)。結(jié) 合圖3可以看到，本發(fā)明的電源及監(jiān)控電路5向模式開關(guān)選擇電路1、REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3、RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4提供+5V電源，向壓控晶振VCX0提供+12V的電源，并接收REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè) 電路3、RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4的輸出V0和VI。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明，一種回波模擬SAR同步裝置實(shí)施例的具體設(shè)計(jì)如下：
[0043] 圖1中REF外部參考輸入時(shí)鐘為10MHz(受試SAR時(shí)鐘），RFout輸出100MHz。
[0044] 本發(fā)明分為兩個(gè)工作模式，即外同步模式和內(nèi)同步模式。
[0045] 外同步模式：電源及監(jiān)控電路5的控制信號(hào)C0輸出為高電平（邏輯1)，模式開關(guān) 選擇電路1導(dǎo)通，10MHz時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)入鎖相晶振電路2,鎖相晶振電路經(jīng)過鑒相、環(huán)路濾波等 處理，結(jié)合自身振蕩特性快速實(shí)現(xiàn)由捕捉到鎖定的穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到受試SAR時(shí)鐘與回波模 擬器時(shí)鐘同步的目的。此時(shí)REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3、RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4的監(jiān)測(cè)輸出V0、VI均 為高電平（邏輯1)。
[0046] 內(nèi)同步模式：電源及監(jiān)控電路5的控制信號(hào)C0輸出為低電平（邏輯0)，模式開關(guān) 選擇電路1關(guān)斷，斷開外部輸入信號(hào)，鎖相晶振電路2內(nèi)部的高穩(wěn)定晶體振蕩器輸出100MHz 時(shí)鐘信號(hào)，作為回波模擬器的參考時(shí)鐘。此時(shí)REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路3、RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路4的監(jiān) 測(cè)輸出V0、VI分別對(duì)應(yīng)低電平（邏輯0)、高電平（邏輯1)。
[0047] 表1為內(nèi)、外同步功能監(jiān)控信號(hào)真值表。
[0048]表1內(nèi)、外同步功能監(jiān)控信號(hào)真值表

【權(quán)利要求】
1. 一種SAR回波模擬器同步裝置，包括： 模式開關(guān)選擇電路（1)，用于選擇是否接收受試SAR的參考時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)其導(dǎo)通時(shí)，受 試SAR的參考時(shí)鐘信號(hào)接入同步裝置；當(dāng)其關(guān)斷時(shí)，受試SAR的參考時(shí)鐘信號(hào)斷開； 鎖相晶振電路（2)，與所述模式開關(guān)選擇電路（1)和回波模擬器連接，當(dāng)所述模式開關(guān) 選擇電路（1)導(dǎo)通時(shí)，所述鎖相晶振電路（2)作為鎖相環(huán)電路，將受試SAR的時(shí)鐘基準(zhǔn)鎖相 輸出到所述回波模擬器；當(dāng)所述模式開關(guān)選擇電路（1)關(guān)斷時(shí)，所述鎖相晶振電路（2)自身 晶體振蕩器作為參考源輸出到所述回波模擬器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR回波模擬器同步裝置，其中所述鎖相晶振電路（2)進(jìn)一 步包括鑒相器ro、環(huán)路濾波器LF、晶振X0和1/N分頻器，其中鑒相器ro、環(huán)路濾波器LF、晶 振X0依次串聯(lián)，1/N分頻器位于從晶振X0到鑒相器ro的反饋回路上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的SAR回波模擬器同步裝置，其中所述晶振X0為壓控晶振 VCXOo
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR回波模擬器同步裝置，其中還包括： REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路（3)，用于模式開關(guān)選擇電路（1)輸出端的信號(hào)檢測(cè)，并將結(jié)果V0輸 出到電源及監(jiān)控電路（5);以及 電源及監(jiān)控電路（5)，用于監(jiān)測(cè)指示時(shí)鐘信號(hào)正確與否，并為各電路提供穩(wěn)定電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的SAR回波模擬器同步裝置，其中還包括：RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路 (4)，用于鎖相晶振電路（2)輸出端的信號(hào)檢測(cè)，并將結(jié)果VI輸出到電源及監(jiān)控電路（5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的SAR回波模擬器同步裝置，其中所述電源及監(jiān)控電路（5)基 于所述REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路（3)和RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路（4)輸入的信號(hào)檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合控制指令， 利用同步狀態(tài)真值表來判斷所述SAR回波模擬器同步裝置的同步性是否正常。
7. -種SAR回波模擬器同步方法，包括如下步驟： 選擇當(dāng)前工作模式， 當(dāng)工作在外同步模式時(shí)，把模式開關(guān)選擇電路（1)置于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)鎖相晶振電路 (2)接到模式開關(guān)選擇電路（1)輸出的時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)，快速實(shí)現(xiàn)由捕捉到鎖定的穩(wěn)定過程， 輸出相應(yīng)的參考頻率給回波模擬器作參考源，實(shí)現(xiàn)外同步功能； 當(dāng)工作在內(nèi)同步模式時(shí)，把模式開關(guān)選擇電路（1)置于關(guān)斷狀態(tài)，同步裝置與外界輸 入頻率無關(guān)，所述鎖相晶振電路（2)自身具有信號(hào)輸出功能，利用所述鎖相晶振電路（2)輸 出高穩(wěn)定參考信號(hào)給回波模擬器作參考源，實(shí)現(xiàn)內(nèi)同步功能。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的SAR回波模擬器同步方法，其中所述鎖相晶振電路（2)進(jìn)一 步包括鑒相器H)、環(huán)路濾波器LF、晶振X0和1/N分頻器，其中鑒相器ro、環(huán)路濾波器LF、晶 振X0依次串聯(lián)，1/N分頻器位于從晶振X0到鑒相器ro的反饋回路上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的SAR回波模擬器同步方法，其中所述晶振X0為壓控晶振 VCX0〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的SAR回波模擬器同步方法，還包括下列步驟： REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路（3)對(duì)模式開關(guān)選擇電路（1)輸出端的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將結(jié)果V0 輸出到電源及監(jiān)控電路（5); RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路⑷對(duì)鎖相晶振電路⑵輸出端的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將結(jié)果VI輸出到 電源及監(jiān)控電路（5); 所述電源及監(jiān)控電路（5)基于所述REF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路（3)和RF時(shí)鐘監(jiān)測(cè)電路⑷輸 入的信號(hào)檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合控制指令，利用同步狀態(tài)真值表來判斷所述SAR回波模擬器同步 裝置的同步性是否正常。
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK104330794SQ201410538200
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】郭征, 王巖飛, 韓松, 周以國(guó), 趙風(fēng)華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所