通用型sar回波模擬器同步裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SAR回波模擬器同步裝置，包括模式開關(guān)選擇電路、程控分頻電路和鎖相晶振電路，當模式開關(guān)選擇電路導通時，鎖相晶振電路作為鎖相環(huán)電路，將受試SAR的時鐘基準鎖相輸出到回波模擬器；當模式開關(guān)選擇電路關(guān)斷時，鎖相晶振電路自身晶體振蕩器作為參考源輸出到回波模擬器。以及一種SAR回波模擬器同步方法。本發(fā)明可以同時實現(xiàn)對受試SAR進行內(nèi)外兩種同步模式的全狀態(tài)測試，連線簡單，操作快捷，一次連線可以測試兩種模式；另外，本發(fā)明具有很強的通用性，在很寬的輸入頻率范圍(10MHz～3GHz)內(nèi)均可實現(xiàn)系統(tǒng)的同步功能，非常適用于當前多頻段、多平臺、多模式SAR的研制和測試任務(wù)。
【專利說明】通用型SAR回波模擬器同步裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于合成孔徑雷達【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種通用型SAR回波模擬器同步裝 置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達（SAR)的工作原理是依靠雷達與目標間的相對運動來達到脈沖積 累，從而實現(xiàn)高分辨力成像，要獲取SAR實驗數(shù)據(jù)需要搭建一套鹿大、復雜和昂貴的設(shè)備。 SAR回波模擬器W實測或者理想數(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 模擬真實情況下雷達接收的回波信號，實現(xiàn)對SAR系統(tǒng)的近實物仿真，從而縮短SAR的研制 周期，大幅降低研制成本和研制風險。所W，在研制SAR的過程中，回波信號模擬器是不可 或缺的設(shè)備，它W靈活的方式產(chǎn)生各種回波信號，有助于雷達的地面調(diào)試，對其研究、設(shè)計、 性能評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，主要包括時域模擬方法、頻域模擬方法、時域和頻域相結(jié)合的模擬方法、基于成像 算法的逆過程的模擬方法等。為了實現(xiàn)SAR系統(tǒng)的全狀態(tài)近實物仿真，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)。合成孔徑雷達成像的重要基礎(chǔ) 就是相參性，即系統(tǒng)中所有數(shù)字時鐘和模擬信號均來自同一參考基準，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。如何實現(xiàn)回波模擬系統(tǒng)和待測雷 達設(shè)備之間所有信號的同步，是確保能否實現(xiàn)全狀態(tài)測試SAR系統(tǒng)各項性能的關(guān)鍵。
[0004] 對于可W全狀態(tài)測試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 時鐘信號；
[0006] 外同步；回波模擬器根據(jù)受試SAR的時鐘基準，產(chǎn)生回波模擬器自身所需的時鐘 信號。
[0007] 該兩種同步技術(shù)均可W實現(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。實際上，單一一種同步模式無法全面測試受試SAR性 能，尤其是受試SAR射頻收發(fā)系統(tǒng)的指標測試，迫切需要集兩種同步模式于一體的測試系 統(tǒng)，隔離出受試SAR的頻率綜合器的性能指標，目前業(yè)界尚沒有一套可W同時實現(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SAR設(shè)備同步性的不足，本發(fā) 明提供了一種通用型同步裝置及其同步方法，不僅可W同時實現(xiàn)與待測設(shè)備的內(nèi)、外兩種 同步功能，還具有通用性的特點，可W為系列化、多種類SAR的測試提供同步時鐘基準。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，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，用于控制是否接收受試SAR的參考時鐘信號；
[0011] 程控分頻電路2，連接所述模式開關(guān)選擇電路1和鎖相晶振電路3，用W設(shè)定所述 受試SAR的參考時鐘信號與所述鎖相晶振電路3的分頻比；
[0012] 鎖相晶振電路3,連接所述程控分頻電路2和回波模擬器，當所述模式開關(guān)選擇電 路1導通時，所述鎖相晶振電路3作為鎖相環(huán)電路，將所述受試SAR的時鐘基準鎖相輸出到 所述回波模擬器；當所述模式開關(guān)選擇電路1關(guān)斷時，所述鎖相晶振電路3自身晶體振蕩器 作為參考源輸出到所述回波模擬器。
[001引其中所述鎖相晶振電路3進一步包括鑒相器PD、環(huán)路濾波器LF、晶振XO和1/N分 頻器，其中鑒相器PD、環(huán)路濾波器LF、晶振XO依次串聯(lián)，1/N分頻器位于從晶振XO到鑒相器 PD的反饋回路上。
[0014] 其中所述晶振XO為壓控晶振VCX0。
[0015] 其中所述SAR回波模擬器同步裝置還包括：
[0016] REF時鐘監(jiān)測電路4,用于所述模式開關(guān)選擇電路1輸出端的信號檢測，并將結(jié)果 VO輸出到電源及監(jiān)控電路6 ; W及
[0017] 電源及監(jiān)控電路6,用于監(jiān)測指示時鐘信號正確與否，并為各電路提供穩(wěn)定電壓。
[0018] 其中所述SAR回波模擬器同步裝置還包括：
[0019] RF時鐘監(jiān)測電路5,用于所述鎖相晶振電路3輸出端的信號檢測，并將結(jié)果Vl輸 出到所述電源及監(jiān)控電路6。
[0020] 其中所述電源及監(jiān)控電路6基于所述REF時鐘監(jiān)測電路4和RF時鐘監(jiān)測電路5 輸入的信號檢測結(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。
[0021] 其中所述程控分頻電路2的工作頻率范圍為IOMHz至3GHz。
[0022] 其中程控分頻電路2的分頻比最高設(shè)置到32。
[0023] 作為本發(fā)明的另一個方面，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：
[0024] 將當前工作模式分別設(shè)定為內(nèi)同步模式和外同步模式，先后順序不限；
[00巧]當工作在外同步模式時，把模式開關(guān)選擇電路1置于導通狀態(tài)，根據(jù)受試SAR的時 鐘頻率REFin和同步裝置的輸出頻率RFout，設(shè)定程控分頻電路2和鎖相晶振電路3的分頻 比，此時所述鎖相晶振電路3接到受試SAR輸出的參考時鐘信號，鎖相輸出相應(yīng)的參考頻率 給回波模擬器作參考源，實現(xiàn)外同步功能；
[0026] 當工作在內(nèi)同步模式時，把模式開關(guān)選擇電路1置于關(guān)斷狀態(tài)，所述同步裝置與 外界輸入頻率無關(guān)，所述鎖相晶振電路3自身具有信號輸出功能，利用所述鎖相晶振電路3 輸出高穩(wěn)定參考信號給所述回波模擬器作參考源，實現(xiàn)內(nèi)同步功能。
[0027] 其中所述鎖相晶振電路3進一步包括鑒相器PD、環(huán)路濾波器LF、晶振XO和1/N分 頻器，其中鑒相器PD、環(huán)路濾波器LF、晶振XO依次串聯(lián)，1/N分頻器位于從晶振XO到鑒相器 PD的反饋回路上。
[002引其中所述晶振XO為壓控晶振VCX0。
[0029] 所述SAR回波模擬器同步方法還包括下列步驟：
[0030] REF時鐘監(jiān)測電路4對模式開關(guān)選擇電路1輸出端的信號進行檢測，并將結(jié)果VO 輸出到電源及監(jiān)控電路6;
[0031] RF時鐘監(jiān)測電路5對鎖相晶振電路3輸出端的信號進行檢測，并將結(jié)果Vl輸出到 電源及監(jiān)控電路6 ;
[0032] 所述電源及監(jiān)控電路6基于所述REF時鐘監(jiān)測電路4和RF時鐘監(jiān)測電路5輸入 的信號檢測結(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。
[0033] 本發(fā)明可W同時實現(xiàn)對受試SAR進行內(nèi)外兩種同步模式的全狀態(tài)測試，連線簡 單，操作快捷，一次連線可W測試兩種模式；另外，本發(fā)明具有很強的通用性，在很寬的輸入 頻率范圍（IOMHz?3GHz)內(nèi)，均可實現(xiàn)系統(tǒng)的同步功能，非常適用于當前多頻段、多平臺、 多模式SAR的研制和測試任務(wù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明的通用型SAR回波模擬器同步裝置的系統(tǒng)連線圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明的通用型SAR回波模擬器同步裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0036] 圖3是本發(fā)明的通用型SAR回波模擬器同步裝置的電路圖；
[0037] 圖4是本發(fā)明的SAR回波模擬器同步裝置壓控晶振VCXO的接口圖；
[003引圖5是本發(fā)明的通用型SAR回波模擬器同步裝置的工作流程圖。

【具體實施方式】
[0039] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0040] 圖1表示本發(fā)明的通用型SAR回波模擬器同步裝置的系統(tǒng)連線圖，圖2表示該同 步裝置的一個優(yōu)選實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，由圖1、2可見，作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，本 發(fā)明的通用型SAR回波模擬器同步裝置例如包括W下幾個部分；模式開關(guān)選擇電路1、程控 分頻電路2、鎖相晶振電路PLXO 3、REF時鐘監(jiān)測電路4、RF時鐘監(jiān)測電路5 W及電源及監(jiān) 控電路6。
[0041] 首先，本發(fā)明的各電路上電后，模式開關(guān)選擇電路1用W選擇是否接收受試SAR的 參考時鐘信號，該電路導通，受試SAR的參考時鐘信號可W進入同步裝置，進入后續(xù)模擬處 理環(huán)節(jié)；該電路關(guān)斷，受試SAR的參考時鐘信號斷開，本同步裝置自動進入內(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鐘。
[0042] 本發(fā)明的程控分頻電路2用W設(shè)定雙試SAR時鐘信號與鎖相晶振電路的頻率一 致，該電路具有較寬的工作頻率范圍（IOMHz?3GHz均可），根據(jù)受試SAR提供的時鐘與回 波模擬器時鐘信號的比值，通過電源及監(jiān)控電路6設(shè)定相應(yīng)的分頻比。
[004引本發(fā)明的鎖相晶振電路PLXO 3具有自動切換功能，當接收到程控分頻電路2輸出 的時鐘信號時，工作在外同步模式，通過鎖相環(huán)路使得外輸入時鐘與自身輸出時鐘同步。當 程控分頻電路無信號輸出時，鎖相晶振電路自動轉(zhuǎn)為內(nèi)同步模式，即其自身具有信號輸出 功能，可W用作回波模擬器的高穩(wěn)定參考源。結(jié)合圖2、3可W看到，本發(fā)明的鎖相晶振電路 3包括鑒相器PD、環(huán)路濾波器LF、壓控晶振VCXO和1/N分頻器，當模式開關(guān)選擇電路1導通， 工作在外同步模式時，PD、LF和VCXO構(gòu)成鎖相環(huán)晶振電路，使得外輸入時鐘與自身輸出時 鐘同步；當模式開關(guān)選擇電路I關(guān)斷，工作在內(nèi)同步模式時，鎖相晶振電路的壓控晶振VCXO 可W輸出低相噪、高穩(wěn)定頻率信號，作為回波模擬器的參考時鐘。
[0044] 結(jié)合圖4可W看到，本發(fā)明的鎖相晶振電路3中的壓控晶振VCXO包含壓控電壓 (EFC)輸入、頻率信號輸出W及電源電壓輸入等端口，依次與鎖相晶振電路3的環(huán)路濾波器 LF、1/N分頻器W及電源及監(jiān)控電路6相連。壓控晶振VCXO為壓控恒溫石英晶體振蕩器，其 輸出的信號具有相位噪聲低、穩(wěn)定度高的特點；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。
[004引本發(fā)明的REF時鐘監(jiān)測電路4、RF時鐘監(jiān)測電路5具有信號監(jiān)測功能，作為信號正 確與否的輔助判別手段，在控制指令發(fā)出后，通過監(jiān)測信號的狀態(tài)來判斷系統(tǒng)參考模式工 作是否正常。結(jié)合圖2、3可W看到，本發(fā)明的REF時鐘監(jiān)測電路4、RF時鐘監(jiān)測電路5均由 功率分配器、檢測器和放大器等幾部分組成，分別向電源及監(jiān)控電路6輸出VO和Vl信號。
[0046] 本發(fā)明的電源及監(jiān)控電路6用W提供同步裝置需要的電源、控巧Ij及監(jiān)測信號。結(jié) 合圖3可W看到，本發(fā)明的電源及監(jiān)控電路6向模式開關(guān)選擇電路UREF時鐘監(jiān)測電路4、 RF時鐘監(jiān)測電路5提供巧V電源，向壓控晶振VCXO提供+12V的電源，并接收REF時鐘監(jiān)測 電路4、RF時鐘監(jiān)測電路5的輸出VO和Vl信號。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明，一種回波模擬SAR同步裝置實施例的具體設(shè)計如下：
[0048] 圖1中REFin外部參考輸入時鐘為500MHz (受試SAR時鐘），RFout輸出IOOMHz。
[0049] 本發(fā)明分為兩個工作模式，即外同步模式和內(nèi)同步模式。
[0050] 外同步模式；電源及監(jiān)控電路6的控制信號CO輸出為高電平（邏輯1)，模式開關(guān) 選擇電路1導通，500MHz時鐘信號進入程控分頻電路，通過Cx設(shè)定分頻比為5,經(jīng)過該電路 分頻后信號頻率變?yōu)镮OOMHz，該IOOMHz信號進入鎖相晶振電路，再通過切設(shè)定鎖相晶振電 路分頻比N為1，二者即可實現(xiàn)鎖相，達到受試SAR時鐘與回波模擬器時鐘同步目的。此時 REF時鐘監(jiān)測電路4、RF時鐘監(jiān)測電路5的監(jiān)測輸出V0、Vl都為高電平（邏輯1)。
[0051] 內(nèi)同步模式；電源及監(jiān)控電路6的控制信號CO輸出為低電平（邏輯0)，模式開關(guān) 選擇電路1關(guān)斷，此時切斷了外部輸入信號，鎖相晶振電路內(nèi)部的高穩(wěn)定晶體振蕩器輸出 IOOMHz時鐘信號，作為回波模擬器的參考時鐘。此時REF時鐘監(jiān)測電路4、RF時鐘監(jiān)測電 路5的監(jiān)測輸出V0、Vl分別對應(yīng)低電平（邏輯0)、高電平（邏輯1)。
[0052] 表1為內(nèi)外同步功能監(jiān)控信號真值表。
[0053] 表1內(nèi)外同步功能真值表
[0054]

【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)，用于控制是否接收受試SAR的參考時鐘信號； 程控分頻電路（2)，連接所述模式開關(guān)選擇電路（1)和鎖相晶振電路（3)，用以設(shè)定所 述受試SAR的參考時鐘信號與所述鎖相晶振電路（3)的分頻比； 鎖相晶振電路（3)，連接所述程控分頻電路（2)和回波模擬器，當所述模式開關(guān)選擇電 路（1)導通時，所述鎖相晶振電路（3)作為鎖相環(huán)電路，將所述受試SAR的時鐘基準鎖相輸 出到所述回波模擬器；當所述模式開關(guān)選擇電路（1)關(guān)斷時，所述鎖相晶振電路（3)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（3)進一 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時鐘監(jiān)測電路（4)，用于所述模式開關(guān)選擇電路⑴輸出端的信號檢測，并將結(jié)果 V0輸出到電源及監(jiān)控電路（6);以及 電源及監(jiān)控電路（6)，用于監(jiān)測指示時鐘信號正確與否，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時鐘監(jiān)測電路（5)，用于所述鎖相晶振電路（3)輸出端的信號檢測，并將結(jié)果VI輸 出到所述電源及監(jiān)控電路（6)。
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（6)基 于所述REF時鐘監(jiān)測電路（4)和RF時鐘監(jiān)測電路（5)輸入的信號檢測結(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. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR回波模擬器同步裝置，其中所述程控分頻電路（2)的工 作頻率范圍為10MHz至3GHz。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR回波模擬器同步裝置，其中程控分頻電路（2)的分頻比 最高設(shè)置到32。
9. 一種SAR回波模擬器同步方法，包括如下步驟： 選擇當前工作模式； 當工作在外同步模式時，把模式開關(guān)選擇電路（1)置于導通狀態(tài)，根據(jù)受試SAR的時鐘 頻率REFin和同步裝置的輸出頻率RFout，設(shè)定程控分頻電路（2)和鎖相晶振電路（3)的分 頻比，此時所述鎖相晶振電路（3)接到受試SAR輸出的參考時鐘信號，鎖相輸出相應(yīng)的參考 頻率給回波模擬器作參考源，實現(xiàn)外同步功能； 當工作在內(nèi)同步模式時，把模式開關(guān)選擇電路（1)置于關(guān)斷狀態(tài)，所述同步裝置與外 界輸入頻率無關(guān)，所述鎖相晶振電路（3)自身具有信號輸出功能，利用所述鎖相晶振電路 (3)輸出高穩(wěn)定參考信號給所述回波模擬器作參考源，實現(xiàn)內(nèi)同步功能。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的SAR回波模擬器同步方法，其中所述鎖相晶振電路（3)進一 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。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9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
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的SAR回波模擬器同步方法，還包括下列步驟： REF時鐘監(jiān)測電路（4)對模式開關(guān)選擇電路（1)輸出端的信號進行檢測，并將結(jié)果V0 輸出到電源及監(jiān)控電路（6); RF時鐘監(jiān)測電路（5)對鎖相晶振電路⑶輸出端的信號進行檢測，并將結(jié)果VI輸出到 電源及監(jiān)控電路（6); 所述電源及監(jiān)控電路（6)基于所述REF時鐘監(jiān)測電路（4)和RF時鐘監(jiān)測電路（5)輸 入的信號檢測結(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】G01S7/40GK104237863SQ201410538524
【公開日】2014年12月24日 申請日期: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, 趙風華 申請人:中國科學院電子學研究所