专利名称：高频地波雷达应答器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高频地波雷达应答器，属于雷达探测技术领域。
本实用新型提供的技术方案是一种高频地波雷达应答器，包括天线和收发共用天线开关电路、接收组件电路、调制电路、同步控制电路、接收信号还原与放大及发射电路；收发共用天线开关电路由发射支路、接收支路构成，发射支路和发射电路相连，接收支路和接收组件电路相连，接收组件电路的输出连接调制电路，调制电路的另一个输入信号是0.5Hz的调制的脉冲，它来自同步控制电路，调制电路的输出连接接收信号还原与放大及发射电路，接收信号还原与放大及发射电路也有二个输入信号，一个是来自接收组件电路的本振信号，另一个是来自同步控制电路的发射脉冲，其输出信号直接连接天线开关电路中的发射支路。
上述共用天线开关电路的发射支路有二个输入信号，一个是发射脉冲，来自同步控制电路，一个是高频信号，来自发射电路；发射支路的输出信号直接连接天线；接收支路的一个输入端和天线相连，还有二个输入信号即T/R控制脉冲和压地波脉冲他们来自同步控制电路，输出端和接收组件电路相连。
上述接收组件电路由带通选频、接收组件及频率源构成，带通选频输入信号来自天线开关电路的接收支路，输出端和接收组件相连，接收组件的另一个输入来自频率源电路。
上述调制电路由0.5Hz调制脉冲形成和调制器构成，其一路输入是0.5Hz的脉冲，它和同步控制电路连接，另一路输入是接收组件的输出；其输出和接收信号还原与放大及发射电路连接。
上述同步控制电路由FPGA芯片及其附属电路构成，它的输入是单片机提供的波型参数，而输出信号有4路，其中发射脉冲、T/R脉冲、压地波脉冲和天线开关电路连接，0.5Hz脉冲和调制电路连接。
上述接收信号还原与放大及发射电路由混频器、滤波器、增益控制和功率放大构成；混频器输入中的一路是接收组件输出的本振信号，另一路是接收组件输出的中频信号，混频器的输出连接滤波器；而滤波器的输出和增益控制的输入相连接；增益控制的另一路输入是发射脉冲，它来自同步控制电路，其输出直接和功率放大相连接；功率放大的输出经滤波后连接到天线开关电路。
本实用新型由于采用上述结构，将本实用新型的高频地波雷达应答器放在地波雷达的探测区域内的任一个地方均能接收到雷达发射的信号，并能将此信号放大后发回雷达站。
图3为收发共用天线开关电路1的电原理图，其基本工作原理是用一组占空比为一定的脉冲去控制PIN二级管的导通与截止(PIN管导通时电阻为0.1Ω左右，而截止时为∞)从而达到在发射期间天线连接发射支路，而接收支路能可靠地断开，在接收期间发射支路能够可靠断开，而接收支路能可靠接通的目的。图中D1为发射支路的PIN二极管，它由T1提供的脉冲来控制，正脉冲到来时，D1导通，发射信号经J1、C1、D1、C2送到天线A。与此同时，由T2，T3提供的正脉冲使接收支路中的D2，D5处于截止，因此接收支路处于断开状态。D3，D4，D6，D7在这个期间内是导通的，其作用是将可能漏过来的发射信号也短路到地，进一步保证接收支路的可靠断开。在负脉冲期间，D1是截止的，发射信号和天线是断开的。而此时D2，D5则是导通的，从天线A接收到的信号则可经过D2，C3，C4，D5，C5顺利地到达后面的接收电路，此时的D3，D4，D6，D7是不导通的，它们不会把接收到的信号短路，图中的L1，L2，R1是发射信号的负载。R2，L3，L4，R6，是接收电路的负载。T1，T2，T3是为PIN管提供一定的导通电流而设置的，C7，C8，C9是为产生负脉冲而设置的。
接收机组件电路2包括带通滤波、频段切换，AD603芯片，33μS延时以及频率源电路，如图4所示，带通滤波是针对着雷达的工作频段而设置的。远程地波雷达工作于5-6MHz，因而用一个5-6MHz的带通滤波器来选频，如图中的T4。中程地波雷达工作于7-8MHz，因而用一个7-8MHz的带通滤波器来选频，如图4中的T5所示，近程雷达工作在11-14MHz频段，因而选用11-14MHz的带通滤波器。三个频段的切换采用PIN管(如图4的D10，D11，D12，D13)由微机通过单片机下指令来实现，具体操作是微机通过编程后经RS-232接口——对装置中的单片机89c51(图8的T33)下达指令再由T33中的P1口(即1，3脚)送出命令控制执行芯片(图5中的T17，T19，T20，T21，T22)最后由T20，T22的集电极C脚送出切换电压。图4中的C12，C13，C14，C15，C16，C30，C31，C32是交流耦合及隔直流电容。R13-R20是限流电阻兼负载电阻。接收芯片AD608内部包括一级低噪声前置放大。一级20dB增益的混频器，一级本振予放和五级中频放大。有80dB的动态范围，由天线进来的射频信号经过天线开关，带通滤波后，再经C19加到AD608的5脚(见图4)，本振信号(-16dBm)经C18，R21加到AD608的3脚，混频后的中频信号由7脚送出，经过晶体滤波器X1选出21.4MHz的中频后又送回到本芯片的9脚，由内部的中频放大器进行放大，送大后的中频信号由15脚输出，再经X2滤波并延时，最后由J3送出。图中由13脚送出的反馈电压经C23，R26，C22送到11脚，以提高接收机的稳定性。
频率源电路如图8所示，它包括T32～T38等6个芯片，T38为主芯片，采用AD9854，由它可产生25.4MHz～35.4MHz范围内的任何一个频率信号，其输出频率的选择由微机通过芯片T32～T36对其写入适当的控制字来实现。具体工作过程可以这样来描述，由微机编程，经RS-232接口再经图8中的T32进行电平转换后向T33(89C51)写数据，T33则根据指令经T35(数据暖冲)T36(地址锁存)连接到AD9854的1-8脚和14-19脚，将频率转换控制字和控制命令送到T38，T38的输出信号经带通滤波器T37后由J2送出。
0.5Hz调制电路3如图5所示，图中的T8，T14，T15，T16完成这一功能，C33，L6，R31，C38，R40，R41，R42，R43是其附属电路。从接收组件送出的经过延时33μS的21.4MHz的中频信号，经C33加到T8的1脚，T8的3脚经过L6R51连接T16的C脚。0.5Hz的脉冲经R40接到T14的b脚，当该脉冲到来时，T14导通，T15，T16也跟随导通，从而使得+12V电源经T16，R31，L6加到T8的3脚，使T8有信号送出，脉冲波没有来时，无信号送出。
同步控制电路4见图7所示，图中的T31采用XININX公司近几年推出的芯片XCS20XL-4VQ100C来设计，产生四路脉冲信号。①发射脉冲；②压地波脉冲；③T/R控制脉冲；④0.5Hz控制脉冲，它们的波形图和时序关系见图2所示，具体的工作过程如下，由计算机经RS-232接口并通过单片机对该芯片的功能端口SLLK，CE，RST，I/O(即T31的2，4，97，86脚)提供上述四种信号的波形参数，再由50、52、72、74脚送出所设计的四种信号。
接收信号还原电路5如图5和图6所示，包括混频器，本振信号放大器，发射增益控制电路，0.5瓦功放电路。本振放大由T9完成，图8中AD9854输出的信号经C34送到T9的1脚，放大后从3脚送出，经C36送T11(功分器)后再分为两路，一路送混频器T10的1脚，一路送接收机AD608的3脚。混频器由T10及其附属电路组成，从0.5Hz调制电路送出的信号经C35送到T10的3脚，混频输出的信号从5脚送出经后面的带通滤波器T12或T13选频后取出差频信号，即还原了接收信号。假设接收机的天线收进来的信号频率为f1，本振频率为F，还原电路输出的频率为f2，接收机输出的中频为f＝F-f1＝21.4MHzf2＝F-f＝F-(F-f1)＝f1可见还原电路输出的频率f2和接收机的天线收进来的信号频率f1是一致的，D12、D13、D14、D15及其附属电路为带通切换电路，作用和功能与前所述。
发射电路由T23、T24组成，T23进行增益控制，它通过调节和1脚相连的R50即可改变其增益的大小，T27、T28、T29为发射控制，控制脉冲经R64加到T27的b脚，当脉冲到来时，T27、T28、T29均导通，9V电源经T29给T23供电，T23有输出，脉冲没来时，上述的T27、T28、T29均截止，T23也无信号送出。
T24采用了RF2317组件，T23输出的信号经C59送到4脚，放大后的信号从13脚送出，经后面的带通滤波后由J10送到收发共用天线开关电路去。带通滤波及切换的原理如前述。
本实用新型可装在一个250×150×90mm的闭密的铝合金机箱中，用一块容量为6Ah的锂电池供电，连续供电时间可达8小时。是一种便携式应答器。
权利要求1.一种高频地波雷达应答器，其特征在于包括天线和收发共用天线开关电路、接收组件电路、调制电路、同步控制电路、接收信号还原与放大及发射电路；收发共用天线开关电路由发射支路、接收支路构成，发射支路和发射电路相连，接收支路和接收组件电路相连，接收组件电路的输出连接调制电路，调制电路的另一个输入信号是0.5Hz的调制的脉冲，它来自同步控制电路，调制电路的输出连接接收信号还原与放大及发射电路，接收信号还原与放大及发射电路也有二个输入信号，一个是来自接收组件电路的本振信号，另一个是来自同步控制电路的发射脉冲，其输出信号直接连接天线开关电路中的发射支路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于共用天线开关电路的发射支路有二个输入信号，一个是发射脉冲，来自同步控制电路，一个是高频信号，来自发射电路；发射支路的输出信号直接连接天线；接收支路的一个输入端和天线相连，还有二个输入信号即T/R控制脉冲和压地波脉冲他们来自同步控制电路，输出端和接收组件电路相连。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于接收组件电路由带通选频、接收组件及频率源构成，带通选频输入信号来自天线开关电路的接收支路，输出端和接收组件相连，接收组件的另一个输入来自频率源电路。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于调制电路由0.5Hz调制脉冲形成和调制器构成，其一路输入是0.5Hz的脉冲，它和同步控制电路连接，另一路输入是接收组件的输出；其输出和接收信号还原与放大及发射电路连接。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于同步控制电路由FPGA芯片及其附属电路构成，它的输入是单片机提供的波型参数，而输出信号有4路，其中发射脉冲、T/R脉冲、压地波脉冲和天线开关电路连接，0.5Hz脉冲和调制电路连接。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于接收信号还原与放大及发射电路由混频器、滤波器、增益控制和功率放大构成；混频器输入中的一路是接收组件输出的本振信号，另一路是接收组件输出的中频信号，混频器的输出连接滤波器；而滤波器的输出和增益控制的输入相连接；增益控制的另一路输入是发射脉冲，它来自同步控制电路，其输出直接和功率放大相连接；功率放大的输出经滤波后连接到天线开关电路。
专利摘要本实用新型公开了一种高频地波雷达应答器装置。它包括天线和收发共用天线开关电路、接收组件电路、调制电路、同步控制电路、接收信号还原与放大及发射电路。本实用新型用一块容量为6Ah的锂电池供电，连续供电时间可达8小时。整个系统装在一个250×150×90mm的闭密的铝合金机箱中。该应答器的主要功能有三①为多通道雷达接收机的幅相校正提供一个基准信号②为近场测试雷达发射天线方向图提供一个稳定的信号源③为宽波束雷达测试目标信号到达角提供校准信号。
文档编号G01S13/82GK2606360SQ03235739
公开日2004年3月10日 申请日期2003年3月10日 优先权日2003年3月10日
发明者石振华, 包迪强, 蒋铁珍 申请人:武汉大学