米波雷达发射激励源设计.pdf

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1、2014年6月第37卷第3期舰船电子对抗SHIPBOARDELECTRONICCOUNTERMEASURE]un．2014V01．37No．3米波雷达发射激励源设计我飞(中国电子科技集团公司38所，合肥230088)摘要：介绍了一种米波雷达发射激励源的设计，该激励源利用直接数字合成(DDs)技术在射频直接合成所需的雷达信号，经滤波放大后送往发射机。在介绍系统工作原理和DDS技术的基础上，对工程设计中遇到的几个实际问题进行了阐述，并详述了系统同步的实现方法，介绍了累积误差问题及其解决办法，给出了电磁兼容设计的注意事项，最后给出了该激励源所达到的性能指标。关键词：射频波形形成；直接数字

2、合成；累积误差中图分类号：TN957．3文献标识码：B文章编号：CN321413(2014)030097040引言数字化、软件化是现代雷达发展的一个重要趋势，这一趋势要求将模数／数模变换器件尽可能地靠近天线Eli，从而通过数字处理的方式完成雷达的收发功能，以提高雷达的灵活性。射频波形形成技术就是这一趋势的产物，它省却了混频器，利用直接数字合成(DDS)技术直接在射频产生所需的雷达波形。DDS技术在传统雷达中的应用受到器件发展水平和雷达工作频率的限制，一般只限于在中频或基带产生雷达波形。近年来，新体制雷达的发展对雷达波形的需求越来越高，通道数更多、信号形式更复杂、带宽更宽、变化更灵活

3、是普遍的趋势。在各种收稿Et期：20140519新体制米波雷达的研制过程中，随着器件水平的发展，同时也由于该类雷达工作频段相对较低，射频波形形成技术成为解决以上需求的有效手段。DDS输出的波形信号经滤波放大后作为激励信号直接提供给发射机。1系统设计以某雷达为例，整机需要激励源产生数十路发射激励信号供给发射机，雷达工作于米波段，其工作带宽超过50％，除了可以实现频率捷变外，还要求各路发射激励信号的频率各不相同，各路激励信号之间的频率关系实时可变。针对这一情况，采用射频波形形成技术以满足上述要求。系统的原理框图如图1所示，其包括波形产生代{薹引吣舶_蚕川№吣劬一黧慕裟磷蛔～一一一一～一

4、一一一一踮础抵㈣一出黑哪州㈨黧{．一篡訾裟一={

5、一瞰㈣㈣一蛳一岫=蓥删98舰船电子对抗第37卷电路和滤波放大电路。波形产生电路可以通过同步串口或光纤受控于雷达整机。其中的参数控制在现场可编程门阵列(FPGA)中实现，按照整机送来的雷达工作模式和工作时序产生DDS芯片所需的各种控制信号，并在整机控制下实时改变。DDS芯片选用某厂家的1GHz／14bit芯片XXXXl0，在射频直接产生雷达整机所需的波形信号。为了改善整机的带外杂散特性，在滤波放大电路中设计了开关滤波器组，通带随着雷达的工作频点变化，滤除瞬时工作频带以外的杂散信号。功率放大模块将经过开关滤波的信号放大至合适的功率，作为

6、激励信号提供给雷达发射机。■，曩产熏IlL■■■照^■罄—一Iv，·l·划量羔I_1．．．．．．．．_Jl¨I巾ICI蠢■控制-,t⋯’·I7刨剀：：蟊!-4銎tF-t盯擅II图1系统原理框图2DDS工作原理DDS，即直接数字频率合成，其输出信号的3个参量(频率、相位、幅度)都由控制字来决定，即通过改变相位累加器输入端的频率控制字来实现频率控制，通过改变相位累加器输出端的相位来实现相位控制，通过改变波形存储器输出端的幅度来实现幅度控制口]。DDS的工作原理如图2所示，其一般由相位累加器、波形存储器、数模转换器、低通滤波器、参考时钟组成。在参考时钟控制下，相位累加器对频率控制字K进行

7、线性累加，通过得到的相位码够(咒)对波形存储器寻址，使之输出相应的幅度码，经过数模转换器得到对应的阶梯波，最后经低通滤波得到连续变化的波形。。J。图2DDS工作原理笔者在设计中所选用的XXXXl0是一款高性能DDS芯片，内部集成了14bit数模转换器(DAc)，最高工作频率可达1GHz。作为一个数字可编程的高频率模拟信号合成器，该芯片可以灵活产生高达400MHz的正弦波信号。用户可以对芯片的3个参数(频率、相位和幅度)进行控制。在1GHz时钟速率下，频率分辨率可达0．23Hz，芯片同时还具有快速相位和幅度选择能力。用户通过串口对芯片的内部寄存器进行编程，从而实现对芯片的控制。芯片内

8、部集成了静态随机存储器(RAM)，以实现频率、相位、幅度等多种调制方式的组合。芯片还可以工作于数字斜率产生(DRG)模式，在该模式下，频率、相位、幅度可以随着时问作线性变化，而变化的参数由用户定义，可以在线编程。如果需要实现更高级的调制功能，用户还可以通过一个高速并行数据输入接口对芯片各项参数直接进行控制。其主要特性如下：DDS时钟频率1GHz；相位累加器位数32位；集成数模转换(DAc)位数14位；控制方式串口；供电电压为3．3V／1．8V。3电路设计3．1同步设计