文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào): 0258-7998(2012)02-0031-03
雷達(dá)技術(shù)的迅速發(fā)展,,促使雷達(dá)性能不斷提高,雷達(dá)信號(hào)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(hào)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,但采用此信號(hào)的雷達(dá),,目標(biāo)參數(shù)的測(cè)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],。頻率合成技術(shù)是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分,是決定電子系統(tǒng)性能的關(guān)鍵,。隨著雷達(dá),、電子對(duì)抗,、衛(wèi)星通信、航空航天等技術(shù)的發(fā)展,,各種系統(tǒng)對(duì)頻率合成器的頻譜純度,、頻率穩(wěn)定度、頻率分辨率和工作帶寬等指標(biāo)也提出了越來(lái)越高的要求,。低相位噪聲,、高純頻譜、高速捷變和高輸出頻段的頻率合成器已成為頻率合成發(fā)展的主要趨勢(shì),,傳統(tǒng)的單一合成方式很難兼顧上述各項(xiàng)性能指標(biāo),達(dá)到現(xiàn)代通信系統(tǒng)對(duì)頻率合成器的要求[2],。基于這一點(diǎn),,本文采用DDS+PLL相結(jié)合的方式,,通過(guò)外部FPGA的控制,產(chǎn)生高頻率,、高分辨率,、變頻時(shí)間短的信號(hào)。
1 方案設(shè)計(jì)
為了產(chǎn)生頻帶寬,、工作頻率高,、頻率變換時(shí)間短的寬帶雷達(dá)信號(hào),本文采用DDS+PLL的混合方式,。DDS產(chǎn)生輸出小步進(jìn)信號(hào)作為鎖相環(huán)的參考頻率源,,由 PLL將產(chǎn)生的頻率倍頻到所需要的頻率范圍。頻率合成器的輸出頻率的具體公式如下:
設(shè)計(jì)采用DDS激勵(lì)PLL的方案實(shí)現(xiàn),。外部通過(guò)FPGA對(duì)DDS實(shí)現(xiàn)控制,,使得DDS完成頻率為10 MHz~11 MHz、步進(jìn)為10 kHz的信號(hào),,通過(guò)PLL的倍頻合成,,信號(hào)達(dá)到850 MHz~935 MHz的輸出范圍。
2 單元電路的設(shè)計(jì)與仿真
2.1 基本方案設(shè)計(jì)
本方案要求輸出850 MHz~950 MHz的掃頻信號(hào),,相位噪聲優(yōu)于-90 dBc/Hz@1 kHz,,雜散抑制大于-50 dBc,輸出功率>-5 dBm,,頻率步進(jìn)850 kHz,,環(huán)路鎖定時(shí)間小于30 μs。信號(hào)采用DDS激勵(lì)PLL的模式輸出,,DDS部分選用AD公司的直接數(shù)字合成AD9852芯片,,鎖相環(huán)采用ADF4360-7芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。從AD9852芯片資料上可知,,DDS輸出頻率為10 MHz,,參考頻率為100 MHz時(shí),,相位噪聲約為-140 dBc/Hz@1 kHz[4]。因?yàn)殒i相環(huán)的鑒相頻率由DDS提供,,而DDS輸出頻率需要參考鑒相器分頻比的數(shù)值,,所以從相位噪聲的角度考慮,本文選擇DDS輸出頻率參照芯片資料的參考值為10 MHz~11 MHz,。由于本設(shè)計(jì)所要求的頻率不高,,所以鎖相環(huán)選用集成VCO的ADF4360-7芯片。該芯片輸出頻率可由外部電感的設(shè)置進(jìn)行改變,,頻率的輸出范圍為350 MHz~1 800 MHz,,內(nèi)部集成的二分頻器可對(duì)輸出頻率二分頻,即輸出范圍可在175 MHz~900 MHz間調(diào)整[4],,滿足本設(shè)計(jì)輸出要求,。整個(gè)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。
為了使鎖相環(huán)路盡快進(jìn)入鎖定狀態(tài),,縮短頻率合成
從圖中觀察可知,,實(shí)際的測(cè)試結(jié)果為849.98 MHz~934.88 MHz,輸出理論值為850 MHz~935 MHz,,相位噪聲為-90 dBc/Hz@1 kHz,,輸出信號(hào)功率-4 dBm,再通過(guò)示波器來(lái)測(cè)試環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓跳變性能,,可以得到環(huán)路鎖定時(shí)間約為14 μs,。考慮到測(cè)量誤差等方面的因素,,雖然該系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合測(cè)試要求,,但相位噪聲效果并不理想。由于本設(shè)計(jì)所輸出的頻帶在一個(gè)較寬的范圍,,所以環(huán)路濾波器不能很好地兼顧各個(gè)頻點(diǎn)的性能,,且電路板構(gòu)圖不夠合理,電磁兼容性能有待改善,。
本設(shè)計(jì)中,各單元模塊都使用集成電路實(shí)現(xiàn),,實(shí)現(xiàn)了芯片的小型化,,提供了性能優(yōu)良的寬帶雷達(dá)信號(hào),降低了該探地雷達(dá)的設(shè)計(jì)面積,。該探地雷達(dá)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,取得了較好的測(cè)試結(jié)果,,整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定,,有優(yōu)良的工作性能,,為超寬帶雷達(dá)信號(hào)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ),。
參考文獻(xiàn)
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