本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置及包含該裝置的信號收發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)利用寬帶毫米波LFMCW信號對機(jī)場跑道進(jìn)行掃描成像，寬帶毫米波LFMCW信號的質(zhì)量直接決定系統(tǒng)的檢測能力。寬帶毫米波LFMCW信號的線性度與目標(biāo)的測距精度直接相關(guān)，而寬帶毫米波LFMCW信號的穩(wěn)定度與檢測系統(tǒng)成像算法中的背景數(shù)據(jù)對消處理直接相關(guān)，有效的背景對消能夠提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，提高對小目標(biāo)的檢測能力。

目前，現(xiàn)有的寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置主要是VCO(采用壓控振蕩器)輸出較低頻率范圍的LFMCW信號，然后通過倍頻的方式輸出3mm波段的LFMCW信號。VCO是一種頻率穩(wěn)定度較差，且隨時(shí)間變頻頻率漂移較大的器件，利用VCO產(chǎn)生寬帶LFMCW信號時(shí)，系統(tǒng)通常采用鎖相環(huán)的方式，但是，該方式限制了LFMCW信號的頻率掃描速度，該方式在機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中很難得到應(yīng)用。在機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)中，一般采用開環(huán)的方式，為了保證VCO產(chǎn)生LFMCW信號的線性度，需要對VCO輸出信號進(jìn)行頻率校準(zhǔn)，通常將VCO輸出信號進(jìn)行除法處理，從而將頻率進(jìn)行降頻到便于處理的范圍，一般在100MHz左右，然后，利用處理器對其進(jìn)行計(jì)數(shù)完成VCO的測頻，通過D/A(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的補(bǔ)償來控制最終輸出LFMCW信號的線性度。該方式的缺點(diǎn)是VCO采用開環(huán)的方式，頻率的穩(wěn)定度較差，輸出LFMCW信號的線性度不高，而且，VCO具有隨時(shí)間漂移的特點(diǎn)，因此，需要間隔一定的時(shí)間對VCO進(jìn)行重新校準(zhǔn)，因此，增加了系統(tǒng)校準(zhǔn)的復(fù)雜度，而且背景對消的效果很不理想。

因此，需要提供一種保證寬帶毫米波LFMCW信號頻率穩(wěn)定度高，且頻率不隨時(shí)間、環(huán)境等因素發(fā)生變化的，進(jìn)而提高機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)對小目標(biāo)的檢測能力的基于DDS(直接數(shù)字頻率合成器)的寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置及包含該裝置的信號收發(fā)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置及包含該裝置的信號收發(fā)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的基于VCO的LFMCW信號產(chǎn)生裝置頻率穩(wěn)定度差、線性度不高的問題，和上述問題進(jìn)一步導(dǎo)致的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)對小目標(biāo)的檢測能力低的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置，包括：

時(shí)鐘電路，產(chǎn)生4GHz DDS的時(shí)鐘信號和84.6GHz的第一本振信號；

DDS，根據(jù)4GHz的DDS時(shí)鐘信號工作，產(chǎn)生0.9～1.4GHz的500MHz帶寬的LFMCW信號；

倍頻電路，對0.9～1.4GHz的500MHz帶寬的LFMCW信號進(jìn)行倍頻，得到7.2～11.2GHz的LFMCW信號；

第一混頻器，將7.2～11.2GHz的LFMCW信號與84.6GHz的第一本振信號進(jìn)行混頻，得到作為寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置的輸出信號的91.8～95.8GHz的LFMCW信號。

優(yōu)選地，所述時(shí)鐘電路進(jìn)一步包括：

100MHz晶體振蕩器，產(chǎn)生100MHz的參考信號；

第一功分器，將100MHz的參考信號分為100MHz的第一參考信號和100MHz的第二參考信號；

40倍倍頻器，對100MHz的第一參考信號進(jìn)行倍頻，得到4GHz DDS的時(shí)鐘信號；

141倍倍頻器，對100MHz的第二參考信號進(jìn)行倍頻，得到14.1GHz的變頻本振信號；

6倍倍頻器，對14.1GHz的變頻本振信號進(jìn)行倍頻，得到84.6GHz的第一本振信號。

優(yōu)選地，所述時(shí)鐘電路進(jìn)一步包括：

第一濾波放大器，對100MHz的第一參考信號進(jìn)行放大、濾波；

第二濾波放大器，對100MHz的第二參考信號進(jìn)行放大、濾波；

第三濾波放大器，對4GHz DDS的時(shí)鐘信號進(jìn)行放大、濾波；

第四濾波放大器，對14.1GHz的變頻本振信號進(jìn)行放大、濾波；

第五濾波放大器，對100MHz的84.6GHz的第一本振信號進(jìn)行放大、濾波。

優(yōu)選地，所述倍頻電路進(jìn)一步包括：

第一2倍倍頻器，對0.9～1.4GHz的500MHz帶寬的LFMCW信號進(jìn)行倍頻，得到1.8～2.8GHz的LFMCW信號；

第二2倍倍頻器，對1.8～2.8GHz的LFMCW信號進(jìn)行倍頻，得到3.6～5.6GHz的LFMCW信號；

第三2倍倍頻器，對3.6～5.6GHz的LFMCW信號進(jìn)行倍頻，得到7.2～11.2GHz的LFMCW信號。

優(yōu)選地，所述倍頻電路進(jìn)一步包括：

第六濾波放大器，對0.9～1.4GHz的500MHz帶寬的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

第七濾波放大器，對1.8～2.8GHz的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

第八濾波放大器，對3.6～5.6GHz的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

第九濾波放大器，對7.2～11.2GHz的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波。

一種包含上述寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置的信號收發(fā)系統(tǒng)，包括：

第二功分器，將寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的91.8～95.8GHz的LFMCW信號分為91.8～95.8GHz的第一LFMCW信號和作為第二混頻器的本振信號的91.8～95.8GHz的第二LFMCW信號；

發(fā)射天線，將91.8～95.8GHz的第一LFMCW信號作為檢測信號發(fā)射；

接收天線，接收目標(biāo)回波信號；

第二混頻器，將目標(biāo)回波信號與91.8～95.8GHz的第二LFMCW信號進(jìn)行混頻，得到作為信號收發(fā)系統(tǒng)的輸出信號的目標(biāo)基帶信號。

優(yōu)選地，該信號收發(fā)系統(tǒng)進(jìn)一步包括：

第十濾波放大器，對91.8～95.8GHz的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

第十一濾波放大器，對91.8～95.8GHz的第二LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

低通濾波器，對目標(biāo)回波信號進(jìn)行濾波；

第十濾波放大器，對目標(biāo)基帶信號進(jìn)行放大、濾波，放大、濾波后的目標(biāo)基帶信號作為信號收發(fā)系統(tǒng)的輸出信號。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明所述技術(shù)方案產(chǎn)生的寬帶毫米波LFMCW信號，具體來說是91.8～95.8GHz的LFMCW信號，具有頻率穩(wěn)定度高、線性度好的優(yōu)點(diǎn)；從而降低了機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的復(fù)雜度，并提高了該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，保證了該系統(tǒng)對小目標(biāo)的檢測能力。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1示出寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置的示意圖。

圖2示出信號收發(fā)系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明公開的一種寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置包括：時(shí)鐘電路、DDS、倍頻電路和第一混頻器；

時(shí)鐘電路，產(chǎn)生4GHz DDS的時(shí)鐘信號和作為第一混頻器的本振信號的84.6GHz的第一本振信號；

DDS，根據(jù)4GHz的DDS時(shí)鐘信號工作，產(chǎn)生0.9～1.4GHz的500MHz帶寬的LFMCW信號；

倍頻電路，對0.9～1.4GHz的500MHz帶寬的LFMCW信號進(jìn)行倍頻，得到7.2～11.2GHz的LFMCW信號；

第一混頻器，將7.2～11.2GHz的LFMCW信號與84.6GHz的第一本振信號進(jìn)行混頻，得到作為寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置的輸出信號的91.8～95.8GHz的LFMCW信號。

本方案中，時(shí)鐘電路進(jìn)一步包括：100MHz晶體振蕩器、第一功分器、40倍倍頻器、141倍倍頻器和6倍倍頻器；

100MHz晶體振蕩器，產(chǎn)生100MHz的參考信號；

第一功分器，將100MHz的參考信號分為100MHz的第一參考信號和100MHz的第二參考信號；

40倍倍頻器，對100MHz的第一參考信號進(jìn)行倍頻，得到4GHz DDS的時(shí)鐘信號；

141倍倍頻器，對100MHz的第二參考信號進(jìn)行倍頻，得到14.1GHz的變頻本振信號；

6倍倍頻器，對14.1GHz的變頻本振信號進(jìn)行倍頻，得到84.6GHz的第一本振信號。

本方案中，時(shí)鐘電路還進(jìn)一步包括：

第一濾波放大器，對100MHz的第一參考信號進(jìn)行放大、濾波；

第二濾波放大器，對100MHz的第二參考信號進(jìn)行放大、濾波；

第三濾波放大器，對4GHz DDS的時(shí)鐘信號進(jìn)行放大、濾波；

第四濾波放大器，對14.1GHz的變頻本振信號進(jìn)行放大、濾波；

第五濾波放大器，對100MHz的84.6GHz的第一本振信號進(jìn)行放大、濾波。

本方案中，倍頻電路進(jìn)一步包括：

第一2倍倍頻器，對0.9～1.4GHz的500MHz帶寬的LFMCW信號進(jìn)行倍頻，得到1.8～2.8GHz的LFMCW信號；

第二2倍倍頻器，對1.8～2.8GHz的LFMCW信號進(jìn)行倍頻，得到3.6～5.6GHz的LFMCW信號；

第三2倍倍頻器，對3.6～5.6GHz的LFMCW信號進(jìn)行倍頻，得到7.2～11.2GHz的LFMCW信號。

本方案中，倍頻電路還進(jìn)一步包括：

第六濾波放大器，對0.9～1.4GHz的500MHz帶寬的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

第七濾波放大器，對1.8～2.8GHz的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

第八濾波放大器，對3.6～5.6GHz的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

第九濾波放大器，對7.2～11.2GHz的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波。

本發(fā)明公開的寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的寬帶毫米波LFMCW信號頻率穩(wěn)定度高且頻率不隨時(shí)間、環(huán)境等因素發(fā)生變化。

如圖2所示，本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種應(yīng)用于機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的包含上述寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置的信號收發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置、第二功分器、發(fā)射天線、接收天線和第二混頻器；

第二功分器，將寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的91.8～95.8GHz的LFMCW信號分為91.8～95.8GHz的第一LFMCW信號和作為第二混頻器的本振信號的91.8～95.8GHz的第二LFMCW信號；

發(fā)射天線，將91.8～95.8GHz的第一LFMCW信號作為檢測信號發(fā)射；

接收天線，接收目標(biāo)回波信號，其中，目標(biāo)回波信號是檢測信號經(jīng)目標(biāo)反射的信號；

第二混頻器，將目標(biāo)回波信號與91.8～95.8GHz的第二LFMCW信號進(jìn)行混頻，得到作為信號收發(fā)系統(tǒng)的輸出信號的目標(biāo)基帶信號。

本方案中，信號收發(fā)系統(tǒng)進(jìn)一步包括：

第十濾波放大器，對91.8～95.8GHz的LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

第十一濾波放大器，對91.8～95.8GHz的第二LFMCW信號進(jìn)行放大、濾波；

低通濾波器，對目標(biāo)回波信號進(jìn)行濾波；

第十濾波放大器，對目標(biāo)基帶信號進(jìn)行放大、濾波，放大、濾波后的目標(biāo)基帶信號作為信號收發(fā)系統(tǒng)的輸出信號。

信號收發(fā)系統(tǒng)的輸出信號由機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的A/D采樣器進(jìn)行數(shù)字化后，由數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行分析處理。

本發(fā)明公開的應(yīng)用于機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的包含上述寬帶毫米波LFMCW信號產(chǎn)生裝置的信號收發(fā)系統(tǒng)，降低了機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的復(fù)雜度，并提高了該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，保證了該系統(tǒng)對小目標(biāo)的檢測能力。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。