一種超寬帶雷達(dá)信號波形產(chǎn)生器的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要： 介紹了一種超寬帶雷達(dá)信號波形產(chǎn)生器的設(shè)計與實現(xiàn)，信號由DDS+PLL+混頻器產(chǎn)生。該產(chǎn)生器采用高性能數(shù)字鎖相環(huán)芯片Q3236、壓控振蕩器Q3500-0916T和混頻器IAM-81008構(gòu)成核心單元，利用新型低頻和超帶寬帶通濾波器完成超寬帶雷達(dá)信號。這種超寬帶雷達(dá)信號的實現(xiàn)對提高現(xiàn)有雷達(dá)的性能以及研制新一代高性能雷達(dá)都具有重要意義。

關(guān)鍵詞： 超寬帶 直接數(shù)字合成 鎖相環(huán) 混頻器 濾波器

雷達(dá)是對遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行無線電探測、定位、測軌和識別的電子設(shè)備，無論對軍用還是對民用，都占據(jù)重要位置。雷達(dá)技術(shù)的迅速發(fā)展，促使雷達(dá)性能不斷提高，就雷達(dá)信號而言，已由傳統(tǒng)的模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)方向發(fā)展。傳統(tǒng)的雷達(dá)信號只有連續(xù)波和矩形包絡(luò)射頻脈沖兩種形式，技術(shù)雖然成熟，但采用此種信號的雷達(dá)，目標(biāo)參數(shù)的測量能力和精度均受到限制，遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代雷達(dá)發(fā)展的要求[1]?；谶@一點，本文采用DDS+PLL+混頻器+濾波器技術(shù)，設(shè)計一種具有寬頻帶、高穩(wěn)定度和快速跳變的超寬帶雷達(dá)信號[2]。這種超寬帶雷達(dá)信號的實現(xiàn)，對提高現(xiàn)有雷達(dá)的性能以及研制新一代高性能雷達(dá)都具有重要意義。

1 總體方案的擬定

超寬帶雷達(dá)信號電路方框圖如圖1所示。它的基本原理是利用參考源DDS[3～4]的微小頻率變化激勵鎖相環(huán)輸出頻率f0的大范圍變化，具體公式如下：

本文以產(chǎn)生160MHz~650MHz的超寬帶信號為例，輸入的較低頻率由DDS產(chǎn)生，輸出的較高頻率由DDS+PLL+混頻器產(chǎn)生，即用3.3MHz的DDS輸出信號激勵PLL，產(chǎn)生1160MHz~1650MHz信號。該信號與1000MHz本振混頻即可產(chǎn)生160MHz~650MHz信號(其中N=32，M=360)。

2 單元電路的選擇、設(shè)計與仿真

鎖相環(huán)由Qualcomm公司新推出的高性能數(shù)字鎖相環(huán)芯片Q3236、壓控振蕩器Q3500C-0916T和抑制濾波器組成，混頻器采用HP公司的IAM-81008。放大器中的反饋放大器采用微波單片集成放大器，選用HP公司的INA-02186硅雙極MMIC反饋放大器；而線性放大器選用MC10H115，是四個用于整形且通過長線傳輸不同信號的放大器。本地振蕩器采用一個晶振倍頻源，倍頻至1000MHz，為降低倍頻源的輸出雜散分量，在輸出端進(jìn)行濾波，以得到頻譜純凈的本振源信號。為了縮短頻率合成器頻率的轉(zhuǎn)換時間，在鎖相環(huán)路基礎(chǔ)上外加快速捕獲電路?？焖俨东@電路是采用頻率數(shù)字變換輔助捕獲方法獲得捕獲的。

圖1中的環(huán)路濾波器采用帶預(yù)積分的有源積分濾波器[1],如圖2所示。


就阻帶衰減的陡度而言，以橢圓函數(shù)濾波器最好，所以抑制濾波器選擇橢圓函數(shù)濾波器。在本電路中，參考輸入頻率為10MHz，參考分頻比為3，故鑒頻鑒相器輸出為3.33MHz。為降低整個頻率綜合器的雜散噪聲和相位噪聲，設(shè)計時考慮到從0~1.2MHz的范圍內(nèi)衰減不大于0.2dB，而3MHz以上的范圍衰減大于60dB，最后設(shè)計的抑制濾波器如圖3所示。其幅頻特性如圖4所示。