基于外部触发的调频连续波信号源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本专利特别适用于调频连续波雷达、测试测量系统和频谱检测等系统，W及各种 雷达模拟信号源的设计。采用该调频连续波信号源后可W大大改善杂散指标、简化电路，实 现小型化，提高系统的可靠性和实用性，有极好的经济效益和应用前景。
【背景技术】
[0002] 频率合成技术是微波测试测量、通信系统、雷达系统等应用领域里的关键技术。频 率合成技术应用十分广泛，小到一个锁相环忍片，大到一个高性能的信号源系统。频率合成 器就是由一个或几个参考频率产生一个或多个频率的系统元件的组合。随着电子技术的发 展，雷达、电子侦察与对抗、无线通信等电子系统对信号源提出了越来越高的要求。不断探 索新的频率合成技术，提高信号源性能成为发展趋势。
[0003] 早期，连续波雷达主要被应用在近炸引信和调频连续波高速计运两种重要装置 中。二战中，就将连续波近炸引信装在炮弹中，极大了提高了野战炮和高射炮的命中率。随 着雷达技术的发展，调制的及不调制的连续波雷达得到了更广泛应用。连续波雷达之所W 重要，不仅是因为它在多方面的应用，通过对它的研究，我们可W更好的理解在连续波雷达 及脉冲雷达(动目标显示）的回波信号中多普勒信息的性质和用处。此外，连续波雷达除了 可W从发射信号中区分出接收信号外，还可用来测量相对速度，并从固定目标或杂波中发 现运动目标。
[0004] 因此，运用先进的频率合成技术，设计连续波雷达信号源具有重要的意义。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于外部触发的调频连续波信号源， 首次采用"FPGA(现场可编程口阵列)+小数分频化L(锁相环r的电路形式和外部触发信号 的函数算法实现多种调频连续波信号的产生。该信号源采用外部触发模式，且触发信号由 FPGA输出给予。软件部分主要通过配置外部触发信号的函数算法来产生用户所需要的调频 连续波信号。本发明采用该调频连续波信号源后可W大大改善杂散指标、简化电路，实现小 型化，提高系统的可靠性和实用性，有极好的经济效益和应用前景。
[0006] 本发明的技术方案是:基于外部触发的调频连续波信号源，采用FPGA和小数分频 锁相环相结合的电路结构，所述小数分频锁相环采用调频模式，调频模式的触发信号是由 FPGA输出的外部触发信号；所述调频模式具有S种工作模式:双向调频模式、单向调频模 式、用户自定义调频模式；
[0007] (a)所述双向调频模式中，频率能够按照设计线性增加和线性减少；
[000引（b)所述单向调频模式中，频率只能够按照设计线性增加或者线性减少，一个周期 完毕后回到起始频率重复调频；
[0009] (C)所述用户自定义调频模式中，每一个触发信号触发一个单次调频，通过控制触 发信号的触发时间和频率满足正弦调频连续波的函数关系，实现正弦波调频;具体函数关 系如下： -i!(ramp - S 化P) = sm(T -T 、
[0010] _.A。.口说
[ocm]其中：ramp_step为调频频率间隔，n(ramp_step)为整数倍个调频频率间隔， Ttrigger-n为整数倍个调频的时间，Ttrigger-I为第一个调频的时间，fl为整数倍个调频后的频 率，时为调频起始频率;通过FPGA对公式参数进行设定即可输出对应触发信号，实现正弦调 频连续波信号。
[0012] 进一步的，所述用户自定义调频模式中，通过自定义方式能够对初始频率进行设 定。
[0013] 进一步的，所述小数分频化L是由HMC983和歷C984组成的小数分频锁相环。具有调 频输出功能。
[0014] 进一步的，所述小数分频锁相环采用输出频率为IOOMHz，相位噪声达到148dBc/ 化@1曲Z的恒溫晶振作为参考源。稳定度极好。
[0015] 进一步的，所述双向调频模式和单向调频模式的参数配置均通过FPGA通过SPI 口 对HMC984和HMC983的寄存器进行写操作实现。
[0016] 进一步的，所述信号源采用宽带VC0。可实现4~8G化带宽内的调频连续波信号。
[0017] 进一步的，包括宽带禪合放大部分，所述宽带禪合放大部分使用多节阻抗变换线 来展宽微带禪合器的带宽。保证功率平坦度。
[0018] 进一步的，所述宽带禪合放大部分采用=节式禪合器。
[0019] 本发明的有益效果：
[0020] 1、首次采用"FPGA(现场可编程口阵列)+小数分频化U锁相环r的电路形式和外 部触发信号的函数算法实现多种调频连续波信号的产生。该信号源采用外部触发模式，且 触发信号由FPGA输出给予。软件部分主要通过配置外部触发信号的函数算法来产生用户所 需要的调频连续波信号。
[0021] 2、采用Delta-Sigma调制技术、超宽带禪合技术等技术，采用低噪声的锁相环鉴相 忍片，实现了高稳定度、低噪声的性能;使用48位小数分频器，实现了超高的调频线性度;使 用宽带VC0,实现了宽频带内的信号输出。系统大大提高了调频信号源的性能。适合普遍应 用在调频连续波雷达、测试测量系统、频谱监测等方面。
[0022] 3、本专利特别适用于调频连续波雷达、测试测量系统和频谱检测等系统，W及各 种雷达模拟信号源的设计。由于通常采用DDS技术来实现调频连续波信号的输出，信号不仅 杂散较多、且体积较大，采用该调频连续波信号源后可W大大改善杂散指标、简化电路，实 现小型化，提高系统的可靠性和实用性，有极好的经济效益和应用前景。
【附图说明】
[0023] 图1为调频连续波信号源结构图；
[0024] 图2为S节式禪合器结构示意图；
[0025] 图3为双向调频模式；
[00%]图4为单向调频模式；
[0027]图5为用户自定义调频模式。
[00%]具体实施方法
[0029] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0030] 本专利为4~8G化调频连续波信号源，信号源首次采用"FPGA(现场可编程口阵列） +小数分频化L(锁相环r的电路形式和外部触发信号的函数算法实现多种调频连续波信号 的产生。硬件部分主要由小数分频锁相部分、宽带VCO及宽带禪合放大部分、FPGA部分。由 HMC983和HMC984组成的小数分频锁相环，具有调频输出功能。该信号源采用外部触发模式， 且触发信号由FPGA输出给予。软件部分主要通过配置外部触发信号的函数算法来产生用户 所需要的调频连续波信号。该信号源还采用了宽带VCO(压控振荡器），可实现4~8G化带宽 内的调频连续波信号。
[0031] 设计指标要求如下：
[0033] 表1设计指标
[0034] 本专利综合考虑成本和性能，采用化ttUe的低相位噪声锁相环忍片丽C984LP4E 和小数分频忍片丽C983LP祀组合使用。歷C98化P4E具有优秀的低相位噪声性能，相位噪声 基底可达到-227地c/Hz@Hz (小数模式)-230地c/Hz@Hz (整数模式）。在设计中还应用到了它 的快速锁定功能，可W大大加快电路的捷变频能力。歷C983LP5E具有小数分频功能，内部配 置48位Delta-Sigma调制器，可实现4e-7化的分辨率，且具有调频功能，使得信号源可W通 过FPGA进行灵活地配置产生需要的信号。WFPGA、HMC98化P4E和HMC983LP祀为核屯、的信号 源结构如图1所示。
[0035] 基于"FPGA+小数分频化L"电路设计
[0036] 锁相环采用IOOM化的恒溫晶振作为参考源。由于此参考信