超寬帶雷達信號電路的設計與實(shí)現

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

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

　　雷達是對遠距離目標進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電探測、定位、測軌和識別的電子設備，無(wú)論對軍用還是對民用，都占據重要位置。雷達技術(shù)的迅速發(fā)展，促使雷達性能不斷提高，就雷達信號而言，已由傳統的模擬技術(shù)向數字技術(shù)方向發(fā)展。傳統的雷達信號只有連續波和矩形包絡(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，目標參數的測量能力和精度均受到限制，遠不能適應現代雷達發(fā)展的要求[1]?；谶@一點(diǎn)，本文采用DDS+PLL+混頻器+濾波器技術(shù)，設計一種具有寬頻帶、高穩定度和快速跳變的超寬帶雷達信號[2]。這種超寬帶雷達信號的實(shí)現，對提高現有雷達的性能以及研制新一代高性能雷達都具有重要意義。

　　1 總體方案的擬定

　　超寬帶雷達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、設計與仿真

　　鎖相環(huán)由Qualcomm公司新推出的高性能數字鎖相環(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(xiàn)性放大器選用MC10H115，是四個(gè)用于整形且通過(guò)長(cháng)線(xiàn)傳輸不同信號的放大器。本地振蕩器采用一個(gè)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換時(shí)間，在鎖相環(huán)路基礎上外加快速捕獲電路?？焖俨东@電路是采用頻率數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，以橢圓函數濾波器最好，所以抑制濾波器選擇橢圓函數濾波器。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(gè)頻率綜合器的雜散噪聲和相位噪聲，設計時(shí)考慮到從0~1.2MHz的范圍內衰減不大于0.2dB，而3MHz以上的范圍衰減大于60dB，最后設計的抑制濾波器如圖3所示。其幅頻特性如圖4所示。

　　為了達到超帶寬，160MHz~650MHz帶通濾波器采用電容耦合的節點(diǎn)耦合濾波器[5]進(jìn)行設計，所設計的濾波器電路如圖5所示。

　　對所設計的帶通濾波器用PSPICE進(jìn)行仿真，其幅頻特性(V(R2))如圖6所示。

　　3 系統的連線(xiàn)與測試

　　在完成上述單元電路器件的選擇和設計以后，用PROTEL對電路的PCB板圖進(jìn)行具體布局和布線(xiàn)。在布線(xiàn)的過(guò)程中要注意電源的供電、器件的接地和耦合器件間的屏蔽。最后對所設計的超寬帶雷達信號產(chǎn)生電路的信號產(chǎn)生結果進(jìn)行仿真。其仿真結果如圖7所示。

　　通過(guò)對系統的測試結果進(jìn)行分析，電路最終產(chǎn)生的結果達到了預期的信號形式和工作頻率范圍內的各項指標要求。

　　超寬帶高穩定雷達信號產(chǎn)生電路對提高現有雷達的性能以及研制新一代高性能雷達都具有非常重要的意義。它不僅增強雷達的反干擾能力，有效地對付導彈輻射，而且由于其相對帶寬和絕對帶寬都比較寬，在雷達成像、雷達目標識別、雷達低仰角跟蹤等方面都有重要的應用；它是新一代雷達的關(guān)鍵技術(shù)，具有廣泛的應用前景。

　　參考文獻

　　1 費元春. The Generating Technology of Wideband Radar Signals.北京：國防工業(yè)出版社，2002
　　2 Win M I，sScholtI R A. Ultra-wide Bandwidth Time-hopping Spread-spectrum Impulse.Radio for Wireless.Multi-pleaccess.Communications IEEE, 2000; 48(4):679~689
　　3 李玉景，李玉美.一種高性能DDS芯片的原理與應 用.雷達與對抗，2004(2)
　　4 第二屆DDS技術(shù)與應用研討論文集[C]， 合肥:2001
　　5 Arther B. Williams. Electronic Filter Design Handbook.北京： 電子工業(yè)出版社，1986