专利名称:微波移相鉴频数字式单脉冲自频调系统的制作方法
本发明适用于变频或捷变频的脉冲雷达能对单个发射脉冲完成本地振荡器的自动频率调整。
非相参频率捷变雷达的发射频率能够实现脉间的变频或捷变频。由于变频的范围宽，并且未知，为此已有技术把自频调的调整分成粗调整和精调整两个过程完成。发明U.S.P No3.249.937是采用返波管本振先测量被跟踪磁控管腔的固有谐振频率的自动频率跟踪系统，然而由于谐振腔的固有谐振频率和实际振荡频率之差、压控振荡器(VCO)的非线性等使系统的跟踪误差远不能满足雷达对自频调精度的要求，还必须引入快速的第二次调整，如U.S Pat No3.611.380，其快速的自频调其调整时间小于雷达发射脉冲的宽度，在窄脉冲情况下(＜0.5μs)由于调整时间短限制了调整环路的增益，加上调整时间来自发射机的干扰、宽的调整带宽给VCO带来了附加的噪声、测量谐振腔的自然谐振频率引入的大功率环行器等使雷达实际有效发射功率的降低及VCO的调后漂移等使已有技术的自动频率微调的精度和性能尚不能满足对自频调系统的要求。
本发明的目的在于发明一种适于不同的脉冲宽度雷达的单脉冲自频调系统，较之已有技术具有频率跟踪精度高、系统的构成简单、可靠性高、造价便宜、便于相似系统的归一化，系列化。
来自发射机的微波发射脉冲，分成两路，一路经过移相，一路不经移相，送至乘法器相乘，构成对发射信号频率的宽带鉴频器，鉴频器输出为发射频率的对应量。其其结果送至一接收频率解算装置求得对应发射频率接收机本振频率，在雷达接收期将本振频率通过自动调整使锁定于对应发射频率的本振频率上。通常的移相鉴频器的输出为Af
Af＝A2iSin〔2π(fi-fo)τ〕其中Ai为频率fi的被鉴频信号送至乘法器的幅度、τ为延时时间产生移相，fo为鉴频器的中心频率。这种鉴频器的输出Af除和被测频率fi有关外还和输入信号幅度Ai有关。本发明采用幅度稳定装置通过微波限幅二极管(PIN管)慢速闭环稳幅、使输入鉴频器的被鉴频信号的慢起伏消除，通过快速幅度稳定装置(稳定幅度的响应时间＜0.2μs)使脉间信号幅度变化消除，至使微波移相鉴频器的输出和输入信号幅度无关。通常的鉴频器输出幅度和输入信号频率是正弦关系这将使本振频率解算精度降低，本发明采用一次移相(τ)和高次移相(3τ、5τ…)校正鉴频器线性，由延时τ和3τ、5τ等组合信号送至鉴频器，其鉴频器输出为Af＝A2isin〔2πτ(fi-fo)〕-A2iK3sin〔6πτ(fi-fo)〕+A2iK5sin〔10πτ(fi-fo)〕-…其中fo为中心频率;fi为被鉴频信号频率;τ为延时时间;K3、K5…为校正系数。适当的选取校正系数K3、K5…等可使鉴频器在10%的频带内有优于1%的线性。鉴频器的输出经高速模拟到数字信号的变换器，得到发射频率的代码，该码在本振频率解算装置求出对应本振频率代码，变换成模拟量去控制VCO并闭环锁定VCO频率，此时VCO频率变化如调后漂移等仅成为闭环调整中的扰动量，并被降低了稳定开环增益倍。通过中频频率测量装置直接测量雷达收到的回波信号的中频频率，将该量的误差值和循环修正存储的修正量之和作为VCO的即时修正量，该调整量反回循环修正存储器作为下次在该发射频率的修正用。本发明适用于波长22cm～2cm、脉宽0.2μs～数微秒的雷达中。
已有技术采用探测谐振腔固有谐振频率办法引入价格昂贵的大功率环行器等不仅体积大，结构复杂并使雷达有效发射功率降低。本发明则无上述缺点。测量自然谐振频率要求磁控管有足够高的吸收峰致使磁控管的迴路效率降低5～15%，本发明无此要求，可使雷达有效发射功率提高。已有技术中VCO的调后漂移成为频率跟踪精度提高的限制因素之一，本发明采用接收期始终调整的办法克服这一缺点。已有系统在窄脉冲情况下难以得到满意的跟踪精度，本发明在＞0.2μs情况下都具有较好的精度。
下面结合附图“微波移相数字式单脉冲自频调系统图”阐述本发明。从主馈线中耦合出一部分发射信号10，该信号加至幅度稳定装置1，该装置通过闭环控制进行稳幅。然后送至快速幅度稳定装置2，该装置能稳定信号脉间幅度变化。至此提供给移相鉴频器3的信号在工作过程中幅度始终保持不变。移相鉴频器3的移相元件由一段微带传输线构成延时时间τ(0.几毫微秒)及高次延时时间3.τ…等，延时和不延时信号加至平衡乘法器，由此输出鉴频结果的模拟量。该模拟量送至本振频率解算4，在4中将输入的模拟量经快速模数变换器变换并在4中求出本振频率数字量及转化成模拟量。VCO本振6由固态电压控制振荡器构成，其产生信号一路送至雷达接收机混频器作本振信号。一路送至幅度稳定装置1，快速幅度稳定装置2，移相鉴频器3求出本振频率鉴频结果。本振频率鉴频的结果和来自本振频率解算4输出通过相加9后在放大5中比较产生误差信号放大后控制VCO本振6的频率，这一调节过程在雷达正程中始终进行，来自雷达前置中放的回波信号11送至中频频率测量8，由此测量出的回波信号的中频频率的偏差，该偏差和来自循环修正7信号相加后送至放大5去修正VCO本振6频率。在调整结束时相加9的输出送回至“循环修正”进行存储，在下次再工作于此次发射频率时作为调整VCO的修正量。
附图 微波移相鉴频数字式单脉冲自频调系统1. 幅度稳定装置2. 快速幅度稳定装置3. 移相鉴频器4. 本振频率解算5. 放大6. VCO本振7. 循环修正8. 中频频率测量9. 相加10. 来自发射机的发射信号11. 来自前置中放的回波信号
权利要求
1.一个快速自动频率微调系统其特征在于用微波移相鉴频、数字式自频调系统。
2.根据权利要求
1的微波移相鉴频数字式自频调系统其特征在于单脉冲自频调并由幅度稳定装置、快速幅度稳定装置、移相鉴频器、VCO本振、本振频率解算、中频频率测量、循环修正构成。
3.根据权利要求
2的移相鉴频器其特征在于采用一次移相和多次移相组合鉴频的线性鉴频器。
4.根据权利要求
2本振频率解算及循环修正其特征在于采用数字电路解算装置。
5.一个快速自动频率微调方法其特征在于采用微波移相鉴频测量发射机频率求出相应本振频率，接收期用同一鉴频器测量本振频率始终闭环跟踪及即时测出中频误差循环修正。
6.根据权利要求
5所说的方法，其特征在于发射频率测量结果，本振频率结算及循环修正采用数字处理。
专利摘要
微波移相鉴频数字式单脉冲自频调适用于变频或捷变频雷达中，由具有和输入信号幅度无关的线性微波移相鉴频器、数字式本振频率解算装置、雷达接收期内始终进行调整的电压控制振荡器(VCO)及即时循环修正误差等构成。本发明简化了自动频率微调系统的构成，消除了VCO调后漂移对跟踪精度的影响。对微波波段波长22cm～2cm，脉冲宽度为0.2μs至数微秒的雷达采用本发明均能得到较高的自频调精度。
文档编号G01S7/28GK85100144SQ85100144
公开日1986年7月30日 申请日期1985年4月1日
发明者周广元, 乔学礼, 吕柏, 栾德富 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan