一種x波段調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)頻率綜合發(fā)生器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種X波段低相位噪聲寬頻率捷變的頻率綜合發(fā)生器，包括100MHz恒溫晶振、功分器、倍頻器、P波段（800MHZ-1000MHZ）鎖相環(huán)、X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器、混頻器、濾波器、可編程邏輯器、數(shù)字頻率直接合成器和分頻器，合理利用了數(shù)字頻率合成器（DDS）容易產(chǎn)生雷達(dá)發(fā)射波形、數(shù)字鎖相環(huán)電路簡(jiǎn)單頻率變化方便、取樣鎖相介質(zhì)振蕩器遠(yuǎn)端相位噪聲標(biāo)優(yōu)異的特點(diǎn)，又互相彌補(bǔ)了各自不足之處。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、相位噪聲優(yōu)秀，既能方便的改變雷達(dá)波形，又能快速的進(jìn)行頻率捷變。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種X波段調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)頻率綜合發(fā)生器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)頻率綜合發(fā)生器，特別是一種X波段低相位噪聲調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)頻率綜合發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]頻率綜合發(fā)生器產(chǎn)生雷達(dá)所需的各種頻率成份，各種頻率間又互相關(guān)聯(lián)，電路非常復(fù)雜。電路的復(fù)雜程度必然直接影響頻率綜合發(fā)生器的體積、重量和成本。在便攜式雷達(dá)中對(duì)體積和重量的要求非常嚴(yán)格，這就要求頻率綜合器選擇最合適的方案，控制體積和重量。
[0003]頻率綜合發(fā)生器是雷達(dá)的核心部件，頻率綜合發(fā)生器的指標(biāo)直接影響雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)。特別在調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)中，頻率綜合發(fā)生器的相位噪聲直接影響到雷達(dá)的檢測(cè)靈敏度，發(fā)射信號(hào)的短期穩(wěn)定度直接影響雷達(dá)的改善因子，這就要求雷達(dá)頻率綜合發(fā)生器具有良好的相位噪聲。
[0004]由于雷達(dá)電子對(duì)抗功能需要頻率可變，并要求在比較寬的帶寬內(nèi)工作。一般頻率變化范圍越寬，電路越復(fù)雜，相位噪聲越惡化。既要保證發(fā)射信號(hào)的低相位噪聲，又要在一定范圍內(nèi)進(jìn)行頻率捷變，兩者都要兼顧。
[0005]綜上所述，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路既要簡(jiǎn)單、成本低廉、體積小、重量輕，又要相位噪聲指標(biāo)好，還要求能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行頻率捷變的頻率綜合發(fā)生器是件非常復(fù)雜的工作。
[0006]請(qǐng)參考圖1。頻率綜合發(fā)生器的基本原理是利用數(shù)字直接頻率合成(DDS)產(chǎn)生需要的雷達(dá)調(diào)頻連續(xù)波波形基波頻率f\，與300MHz時(shí)鐘信號(hào)f2上變頻，接著與頻率可捷變的P波段數(shù)字鎖相環(huán)產(chǎn)生的頻率f3上混頻，最后與X波段的取樣鎖相介質(zhì)振蕩器產(chǎn)生的頻率f4上混頻，最終得到雷達(dá)發(fā)射需要的頻率f。
[0007]傳統(tǒng)的倍頻鏈方式產(chǎn)生的微波信號(hào)，優(yōu)點(diǎn)是近端相位噪聲比較優(yōu)良；缺點(diǎn)是遠(yuǎn)端的相位噪聲指標(biāo)很難達(dá)到系統(tǒng)指標(biāo)的要求。特別是頻率到X波段，倍頻次數(shù)達(dá)到接近一百次(按晶振頻率IOOMHz計(jì)算)，需要使用多種倍頻器多次倍頻才能實(shí)現(xiàn)，這種方式產(chǎn)生的信號(hào)在X波段在IMHz處的相位噪聲也難達(dá)到-130dBc/Hz。如果要進(jìn)行頻率捷變必須使用開(kāi)關(guān)濾波器組，電路復(fù)雜、結(jié)構(gòu)體積龐大。
[0008]用數(shù)字鎖相環(huán)直接產(chǎn)生微波信號(hào)，優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是隨著頻率的升高相位噪聲惡化嚴(yán)重。鎖相環(huán)框圖請(qǐng)參考圖2。由于鎖相環(huán)基于數(shù)字電路，相位檢波器的噪聲指標(biāo)比較差，根據(jù)倍頻次數(shù)N與相位噪聲惡化存在關(guān)系式201ogN，隨著N的變大，輸出信號(hào)頻率增高，相位噪聲惡化越嚴(yán)重；如果控制好N的次數(shù)，可以保證輸出信號(hào)的相位噪聲指標(biāo)在可接受的范圍內(nèi)。
[0009]取樣鎖相介質(zhì)振蕩器優(yōu)點(diǎn)是輸出頻率有良好的相位噪聲特性，特別是遠(yuǎn)端相位噪聲指標(biāo)優(yōu)異，X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器IMHz處的相位噪聲可達(dá)到-140dBc/Hz。;缺點(diǎn)是不能進(jìn)行頻率變化，只能輸出單一頻率。[0010]數(shù)字直接頻率合成(DDS)可以方便的設(shè)計(jì)雷達(dá)波形，相位噪聲指標(biāo)優(yōu)秀，但不能產(chǎn)生比較高的頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種低成本X波段低相位噪聲寬頻率捷變的頻率綜合發(fā)生器，它既有良好的相位噪聲特性，又可在比較寬的帶寬內(nèi)進(jìn)行頻率捷變。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案:
[0013]一種X波段低相位噪聲寬頻率捷變的頻率綜合發(fā)生器，包括有IOOMHz恒溫晶振、功分器、倍頻器、P波段鎖相環(huán)、X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器、混頻器、濾波器、可編程邏輯器、數(shù)字頻率直接合成器和分頻器；
[0014]IOOMHz恒溫晶振用于提供基準(zhǔn)時(shí)鐘，經(jīng)過(guò)功分器分為五路IOOMHz信號(hào)，一路直接輸出IOOMHz相參信號(hào)供雷達(dá)其它部分使用，一路給可編程邏輯器件提供時(shí)鐘，一路送入倍頻器，另外兩路分別為P波段鎖相環(huán)和X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器提供參考時(shí)鐘；
[0015]可編程邏輯器用于時(shí)序控制及P波段鎖相環(huán)和數(shù)字頻率合成器的寄存器配置地址，控制頻率變化；
[0016]IOOMHz信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻器輸出300MHz信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)功分器先分為兩路信號(hào)，一路信號(hào)經(jīng)過(guò)200MHz帶通濾波器產(chǎn)生f6信號(hào)，f6信號(hào)依次經(jīng)過(guò)5分頻器和40MHz帶通濾波器得到f740MHz相參信號(hào)作為雷達(dá)系統(tǒng)其它部分使用的時(shí)鐘；
[0017]另一路信號(hào)經(jīng)過(guò)300MHz帶通濾波器，然后再通過(guò)功分器為三路信號(hào)，分別為信號(hào)f2、信號(hào) f2，和 300MHz 信號(hào) f2” ；
[0018]信號(hào)f2’為數(shù)字頻率直接合成器提供時(shí)鐘，數(shù)字頻率合成器輸出雷達(dá)的基本波形信號(hào)Π，基本波形信號(hào)Π與信號(hào)f2經(jīng)混頻、濾波后，接著與P波段鎖相環(huán)產(chǎn)生的信號(hào)f3經(jīng)混頻、濾波后再與X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)f4混頻，經(jīng)濾波器后通過(guò)功分器得到發(fā)射信號(hào)f和f ’，即發(fā)射信號(hào)f=f l+f2+f3+f4 ；
[0019]300MHz信號(hào)f2”經(jīng)過(guò)分頻器產(chǎn)生信號(hào)f5，f5經(jīng)濾波器后，在混頻器中與發(fā)射信號(hào)f，混頻，得到本振信號(hào)fL0，即fL0=f，+K。
[0020]本實(shí)用新型的X波段低相位噪聲寬頻率捷變的頻率綜合發(fā)生器的特點(diǎn)是:即合理利用了數(shù)字頻率合成器(DDS)容易產(chǎn)生雷達(dá)發(fā)射波形、數(shù)字鎖相環(huán)電路簡(jiǎn)單頻率變化方便、取樣鎖相介質(zhì)振蕩器遠(yuǎn)端相位噪聲標(biāo)優(yōu)異的特點(diǎn)，又互相彌補(bǔ)了各自不足之處。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、相位噪聲優(yōu)秀，既能方便的改變雷達(dá)波形，又能快速的進(jìn)行頻率捷變。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為X波段低相位噪聲頻率綜合發(fā)生器原理框圖；
[0022]圖2為數(shù)字鎖相環(huán)的原理框圖。
[0023]圖3是本實(shí)用新型X波段低相位噪聲寬頻率捷變的頻率綜合發(fā)生器的原理框圖。
[0024]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例給出一種X波段低相位噪聲寬頻率捷變的頻率綜合發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)例子，包括IOOMHz恒溫晶振、功分器、倍頻器、P波段(800MHZ-1000MHZ)鎖相環(huán)、X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器、混頻器、濾波器、可編程邏輯器件、數(shù)字頻率合成器(DDS)、分頻器等組成。
[0026]IOOMHz恒溫晶振用于提供基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)過(guò)功分器分為五路IOOMHz信號(hào)，第一路直接輸出IOOMHz相參基準(zhǔn)信號(hào)供雷達(dá)其它部分使用，第二路給可編程邏輯器提供時(shí)鐘，第三路送入倍頻器，第四路和第五路分別提供P波段(800MHZ-1000MHZ)鎖相環(huán)和X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器作為參考時(shí)鐘；
[0027]可編程邏輯器件用于輸出時(shí)序控制信號(hào)，以及對(duì)P波段(800MHZ-1000MHZ)鎖相環(huán)和數(shù)字頻率合成器中的寄存器進(jìn)行地址配置，控制頻率變化；
[0028]發(fā)射信號(hào)f產(chǎn)生過(guò)程如下:
[0029]IOOMHz信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻器輸出300MHz信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)功分器先分為兩路信號(hào)，一路信號(hào)經(jīng)過(guò)200MHz帶通濾波器產(chǎn)生f6信號(hào)，f6信號(hào)依次經(jīng)過(guò)5分頻器和40MHz帶通濾波器得到f740MHz相參信號(hào)作為雷達(dá)系統(tǒng)其它部分使用的時(shí)鐘；
[0030]另一路信號(hào)經(jīng)過(guò)300MHz帶通濾波器，然后再通過(guò)功分器為三路信號(hào)，分別為信號(hào)f2、信號(hào) f2，和 300MHz 信號(hào) f2” ；
[0031]信號(hào)f2’為數(shù)字頻率直接合成器提供時(shí)鐘，數(shù)字頻率合成器輸出雷達(dá)的基本波形信號(hào)Π，基本波形信號(hào)Π與信號(hào)f2經(jīng)混頻、濾波后，接著與P波段鎖相環(huán)產(chǎn)生的信號(hào)f3經(jīng)混頻、濾波后再與X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)f4混頻，經(jīng)濾波器后通過(guò)功分器得到發(fā)射信號(hào)f和f ’，即發(fā)射信號(hào)f=f l+f2+f3+f4 ；
[0032]本振信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程如下:
[0033]300MHz信號(hào)f2”經(jīng)過(guò)分頻器濾波器產(chǎn)生信號(hào)f5，f5與發(fā)射信號(hào)f’上混頻得到本振信號(hào) fL0，即 fL0=f，+f5o
[0034]頻率綜合發(fā)生器所有時(shí)鐘信號(hào)都來(lái)至IOOMHz恒溫晶振，輸出的信號(hào)均相參。數(shù)字頻率合成器(DDS)輸出的雷達(dá)基本波形頻率f I控制在f2 X 20%內(nèi)，有效的降低了雜散信號(hào)，保證了良好的相位噪聲。P波段(800MHZ-1000MHZ)鎖相環(huán)頻率范圍控制在100MHzX8?11倍之間，即保證了相位噪聲滿(mǎn)足系統(tǒng)指標(biāo)要求，又可通過(guò)可編程邏輯器件控制鎖相環(huán)，使頻率快速變化。
【權(quán)利要求】
1.一種X波段低相位噪聲寬頻率捷變的頻率綜合發(fā)生器，包括有IOOMHz恒溫晶振、功分器、倍頻器、P波段鎖相環(huán)、X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器、混頻器、濾波器、可編程邏輯器、數(shù)字頻率直接合成器和分頻器；其特征在于: IOOMHz恒溫晶振用于提供基準(zhǔn)時(shí)鐘，經(jīng)過(guò)功分器分為五路IOOMHz信號(hào)，一路直接輸出IOOMHz相參信號(hào)供雷達(dá)其它部分使用，一路給可編程邏輯器件提供時(shí)鐘，一路送入倍頻器，另外兩路分別為P波段鎖相環(huán)和X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器提供參考時(shí)鐘； 可編程邏輯器用于時(shí)序控制及P波段鎖相環(huán)和數(shù)字頻率合成器的寄存器配置地址，控制頻率變化； IOOMHz信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻器輸出300MHz信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)功分器先分為兩路信號(hào)，一路信號(hào)經(jīng)過(guò)200MHz帶通濾波器產(chǎn)生f6信號(hào)，f6信號(hào)依次經(jīng)過(guò)5分頻器和40MHz帶通濾波器得到f740MHz相參信號(hào)作為雷達(dá)系統(tǒng)其它部分使用的時(shí)鐘； 另一路信號(hào)經(jīng)過(guò)300MHz帶通濾波器，然后再通過(guò)功分器為三路信號(hào)，分別為信號(hào)f2、信號(hào)f2’和300MHz信號(hào)f2” ； 信號(hào)f2’為數(shù)字頻率直接合成器提供時(shí)鐘，數(shù)字頻率合成器輸出雷達(dá)的基本波形信號(hào)Π，基本波形信號(hào)Π與信號(hào)f2經(jīng)混頻、濾波后，接著與P波段鎖相環(huán)產(chǎn)生的信號(hào)f3經(jīng)混頻、濾波后再與X波段取樣鎖相介質(zhì)振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)f4混頻，經(jīng)濾波器后通過(guò)功分器得到發(fā)射信號(hào)f和f ’，即發(fā)射信號(hào)f=f l+f2+f3+f4 ； 300MHz信號(hào)f2”經(jīng)過(guò)分頻器產(chǎn)生信號(hào)f5，f5經(jīng)濾波器后，在混頻器中與發(fā)射信號(hào)f’混頻，得到本振信號(hào)U，即fff’ +f5o
【文檔編號(hào)】H03L7/18GK203554416SQ201320690238
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】高陽(yáng), 閆金平 申請(qǐng)人:西安天偉電子系統(tǒng)工程有限公司