微波合成器在飛機跟蹤應用中發(fā)揮作用

激光探測與測距(LADAR)系統的研究已取得了重大的進(jìn)展，激光探測與測距也稱(chēng)為光探測與測距(LIDAR)。這些研究成果廣泛應用于目標圖像和跟蹤。LADAR在圖像分辨率方面比傳統的RFRADAR具有重大的優(yōu)勢，因為使用的電磁頻譜的波長(cháng)要短得多（特別是在紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光或近紅外情況下）。
因為圖像分辨率取決于使用的電磁輻射的波長(cháng)，較短波長(cháng)提供目標的不同表面的更大分辨率。這些較短波長(cháng)范圍大約從10微米到UV(ca.250nm)。

麻省理工學(xué)院(MIT)林肯實(shí)驗室開(kāi)發(fā)了一種系統，該系統采用了基于多普勒的LADAR系統。用于準確跟蹤移動(dòng)的飛機。該系統采用卡爾曼濾波目標跟蹤器，用于準確評估飛機的位置和速度?？柭鼮V波器是一組預算過(guò)程狀態(tài)的數學(xué)等式。從而，卡爾曼濾波器可以用于確定飛機的位置和速度。

LADAR系統需要兩個(gè)40GHz的微波合成器。一個(gè)合成器用于通過(guò)向接收器傳輸變化的頻率信號來(lái)模擬對象多普勒位移。另一個(gè)合成器用于跟蹤目標的多普勒模擬頻率變化。除了寬頻生成需求之外，合成器必須可以快速響應多普勒跟蹤卡爾曼濾波器在LADAR系統中心檢測到的變化。最快時(shí)合成器必須能夠以每秒500MHz的最大速率進(jìn)行頻率掃描，單個(gè)頻率變化發(fā)生速度高達2ms。

Gigatronics Model 2400B系列微波合成器提供寬帶頻率合成和滿(mǎn)足這些需要所需的快速頻率切換。2400B系列提供列表模式的頻率切換速度高達160μs。在該模式下，2400B也進(jìn)行預編程將頻率跳至預定義的頻率點(diǎn)。

很明顯，160μs可以提供極佳的頻率切換時(shí)間。但是對列表進(jìn)行重新編程需要花費時(shí)間，無(wú)法快速響應多普勒跟蹤卡爾曼濾波器檢測到的變化。合成器必須在接收遠程受控指令的幾微秒內響應單個(gè)頻率變化指令。傳統的基于A(yíng)SCII的通用儀器總線(xiàn)(GPIB)處理會(huì )占用20ms。列表模式和傳統的GPIB通信禁止這樣的應用。要滿(mǎn)足2ms的頻率切換要求，2400B系列合成器依賴(lài)于A(yíng)utomation Xpress軟件。

此軟件包括動(dòng)態(tài)鏈接庫格式(DLL)的應用程序界面(API)。API是一組用于建立軟件應用程序的例程、協(xié)議和工具。使用API，編輯人員可以利用2400B的快速頻率切換體系結構獨立地指令頻率變化。Automation Xpress通過(guò)將儀器狀態(tài)處理負擔轉移到PC上，大大地減小了2400B的處理器負擔。生成頻率的儀器狀態(tài)計算執行之后，切換頻率需要的主要時(shí)間是數據從控制器轉移到2400B所需要的時(shí)間。

Automation Xpress的切換時(shí)間規格是1.0ms，包含調制解調器處理器和內存的配置（如圖示）。使用GPIB EndorIdentify信號作為到Lock/Level信號的切換時(shí)間測定的起始點(diǎn)時(shí)，典型的頻率切換時(shí)間（除去控制器處理器額外開(kāi)銷(xiāo)）大約是1ms。該信號指示頻率變化已經(jīng)完成。

必須設法滿(mǎn)足操作系統要求以便提供Automation Xpress的快速切換。在MIT開(kāi)發(fā)的LADAR系統使用Linux Fedora Core4操作系統。相反，Automation Xpress設計用于Windows2000和XP操作系統。所以，Gigatronics工程師必須將Automation Xpress API轉換至基于Linux的函數共享庫。

2400B系列合成器已經(jīng)成功集成到在MIT設計的多普勒跟蹤卡爾曼濾波器LADAR系統中。該系統目前正在接受測試。