一种去斜体制宽带频率源的制作方法

1.本发明涉及雷达测量成像技术，特别是涉及一种去斜体制宽带频率源。


背景技术：

2.在雷达、通讯等技术领域，宽带信号可以获得更多的目标信息，常规的宽带信号处理方式是对信号进行直接接收而后采样处理，这种方式需要较高的ad采样率，在目前的技术条件下，ad的采样率受到器件水平的限制，信号带宽难以进一步增加。同时，较高的采样率也导致了处理数据量的大幅度增加，与之匹配的处理能力、存储容量、io接口、供电、散热等均需要随之提高，这些要求再次增加了系统的设备量和技术实现难度。
3.去斜接收方式恰好可以用来解决这一难题，去斜接收方式可以将宽带信号的目标回波直接转换成单频点信号，同时该信号的频率值大小可通过实现过程中的回波信号和参考信号时延来进行控制，可以使用较低的采样率，从而降低系统对ad以及后端数据处理的要求；因此信号带宽可以进一步提高，并显著减小设备量。
4.但是去斜接收对频率源提出了更高的要求，主要表现在：(1)本振由常规的连续波信号变成宽带线性调频信号。(2)增加了对本振的时序控制要求，即本振须在目标回波所占据的时间段内产生。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种去斜体制宽带频率源，以满足基于去斜体制的宽带测量成像雷达对频率源的要求。
6.实现本发明目的的技术解决方案为：一种去斜体制宽带频率源，包括：参考源p1、功分放大电路u1、点频源p2、宽带波形电路u2、收发开关s1、频率源p3、频率源p4、混频模块u3、混频模块u4，其中：
7.参考源p1输出端连接功分放大电路的输入端；功分放大电路u1输出分别作为点频源p2、频率源p3、频率源p4的参考输入信号；点频源p2的输出端连接宽带波形电路的输入端；宽带波形电路u2输出端连接收发开关s1的输入端；收发开关s1的二选一两个输出端分别连接混频模块u3和混频模块u4的中频输入端；频率源p3的输出端连接混频模块u3的本振输入端；频率源p4的输出端连接混频模块u4的本振输入端；混频模块u3的输出信号输出至发射机作为雷达发射的激励信号；混频模块u4的输出信号输出至雷达接收前端作为雷达接收机的一本振信号。
8.所述的去斜体制宽带频率源，工作过程为：
9.所述参考源p1产生频率100mhz的参考时钟信号；所述功分放大电路u1对来自参考源p1的信号功分放大后分别输出至点频源p2、频率源p3和频率源p4；所述点频源p2采用模拟锁相介质振荡器，输出频率为fc的点频信号作为宽带波形电路u2的输入参考时钟信号；所述宽带波形电路u2是基于dds的宽带脉冲波形产生电路，提供频率范围为f1～f2的宽带线性调频信号，其中f1、f2指的是频率；所述收发开关s1用于发射通道和一本振信号通道之
间切换，本振需在目标回波所占据的时间段内产生；所述频率源p3和频率源p4由多路点频源和开关组件组成，分别为混频模块u3和u4提供本振信号；所述混频模块u3用于将f1～f2宽带线性调频信号上变频到f3～f4的信号，为雷达发射机提供激励信号，其中f3、f4指的是频率；所述混频模块u4用于将f1～f2宽带线性调频信号上变频到f5～f6的信号，为雷达接收机一本振提供去斜信号，其中f5、f6指的是频率。
10.所述参考源p1采用100mhz低相位噪声的恒温晶振，置频精度优于3
×
10-7
，杂散优于-70dbc，相位噪声优于-165dbc/hz@1khz。
11.所述宽带线性调频波形产生电路u2输出频率最小步进1mhz，信号带宽1.7ghz的宽带线性调频信号。
12.所述宽带线性调频波形产生电路u2采用多路并行dds技术，以等效提高dds的工作时钟频率，从而扩展dds的输出带宽。
13.成像状态下采取1.7ghz的发射信号带宽，其目标最大成像距离优于175m，目标成像分辨率小于0.2m。
14.在一个雷达重复周期内，频率源根据发射激励触发信号产生宽带基带信号，并将收发开关s1切换到s1和混频模块u3相连接通道，宽带基带信号经混频模块u3混频放大后输出，为雷达发射机提供发射激励信号，当雷达接收到回波信号时，向频率源发送本振触发控制信号，频率源根据此信号产生宽带基带信号，并将收发开关s1切换到s1和混频模块u4相连接通道，宽带基带信号经混频模块u4混频放大后输出，为雷达接收机提供去斜本振信号。
15.本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)解决了由于信号带宽提升带来信号采集和数据采集困难的问题，可以轻松处理极大带宽的线性调频信号。2)最大线性调频范围达到了1700mhz，充分保证目标相位信息的完整性，其目标最大成像距离优于175m，目标成像分辨率优于0.2m。3)基于去斜接收体制将宽带信号的目标回波直接转换成单频点信号，同时该信号的频率值大小通过实现过程中的回波信号和参考信号时延进行控制，降低了系统对ad以及后端处理的要求，因此信号带宽可以进一步提高，并显著减小设备量。4)一本振和发射激励信号的相位噪声优于-90dbc/hz@1khz。
附图说明
16.图1为一种去斜体制宽带频率源的原理框图。
17.图2为整机在成像状态下去斜处理流程图。
18.图3为宽带成像模式下接收通道去斜脉压流程图。
19.图4为宽带成像模式下接收通道去斜脉冲压缩波形图。
20.图5为宽带成像模式下宽带dds结构图。
具体实施方式
21.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
22.一种去斜体制宽带频率源，包括：参考源p1、功分放大电路u1、点频源p2、宽带波形电路u2、收发开关s1、频率源p3、频率源p4、混频模块u3、混频模块u4。
23.所述参考源p1用来产生频率100mhz的参考基准信号。所述功分放大电路u1对来自参考源p1的信号功分放大后分别输出至点频源p2、频率源p3和频率源p4。所述点频源p2采用模拟锁相介质振荡器，输出频率为fc的点频信号作为宽带波形电路u2的输入参考信号。所述宽带波形电路u2是基于dds的宽带脉冲波形产生电路，提供频率范围为f1～f2的宽带线性调频信号，其中f1、f2指的是频率。所述收发开关s1用于发射通道和一本振信号通道之间切换。所述频率源p3和频率源p4由多路点频源和开关组件组成，分别为混频模块u3和u4提供本振信号。所述混频模块u3用于将f1～f2宽带线性调频信号上变频到f3～f4的信号，为雷达发射机提供激励信号，其中f1、f2、f3、f4指的是频率。所述混频模块u4用于将f1～f2宽带线性调频信号上变频到f5～f6的信号，为雷达接收机一本振提供去斜信号，其中f1、f2、f5、f6指的是频率。
24.参考源p1输出端连接功分放大电路的输入端。功分放大电路u1输出分别作为频源p2、频率源p3、频率源p4的参考输入信号。点频源p2的输出端连接宽带波形电路的输入端。宽带波形电路u2输出端连接收发开关s1的输入端。收发开关s1的二选一两个输出端分别连接混频模块u3和混频模块u4的中频输入端。频率源p3的输出端连接混频模块u3的本振输入端。频率源p4的输出端连接混频模块u4的本振输入端。混频模块u3的输出信号即可输出至发射机作为雷达发射的激励信号。混频模块u4的输出信号即可输出至雷达接收前端作为雷达接收机的一本振信号。
25.本技术提供的一种去斜体制宽带频率源，其达到的指标如下：
26.a)发射激励信号频率范围：f3～f4
27.b)一本振信号频率范围：f5～f6
28.c)最大线性调频范围：1700mhz
29.d)频率步进最小间隔：1mhz
30.e)置频精度：3
×
10-7
31.f)一本振和发射激励相位噪声：≤-90dbc/hz@1khz(f3～f4)
32.这种去斜体制的宽带频率源可作为宽带测量成像雷达发射机和接收机的理想本振源，信号带宽的提升可以保证高精度的距离分辨率，去斜体制的脉冲压缩方法保证即便是应用低采样率、高精度的ad也可以进行采集。这种去斜体制的宽带频率源优点在于其同时兼顾了超高精度的距离分辨率和较低的数据采样率的问题。
33.实施例
34.为了验证本发明方案的有效性，进行如下实验。
35.图1为本技术提供的一种实施方式的原理框图。包括：参考源p1、功分放大电路u1、点频源p2、宽带波形电路u2、收发开关s1、频率源p3、频率源p4、混频模块u3、混频模块u4。
36.参考源p1采用100mhz低相位噪声的恒温晶振，置频精度优于3
×
10-7
，杂散优于-70dbc，相位噪声优于-165dbc/hz@1khz。参考源p1输出端与功分放大电路的输入端sma电连接。功分放大电路的输出端分别与点频源p2、频率源p3、频率源p4的输入端sma电连接。点频源p2的输出端与宽带波形电路的输入端sma电连接。宽带波形电路u2输出端与收发开关s1输入端sma电连接。收发开关s1的两个输出端分别与混频模块u3和混频模块u4的中频输入端sma电连接。频率源p3的输出端与混频模块u3的本振输入端sma电连接。频率源p4的输出端与混频模块u3的本振输入端sma电连接。混频模块u3的输出端即可通过sma射频电缆连接
到雷达发射机的输入端。混频模块u4的输出端即可通过sma射频电缆连接到雷达接收机的本振输入端。
37.参考源p1输出信号通过功分放大电路后分别作为点频源p2、频率源p3、频率源p4的参考输入信号。点频源p2的输出信号经过宽带波形电路u2输出1700mhz带宽的宽带线性调频波形。宽带波形电路u2输出1700mhz带宽的宽带线性调频信号经过收发开关s1的二选一两个输出端，分别选择输出给混频模块u3所在的射频激励支路和混频模块u4所在的本振信号支路。收发开关s1切换到激励通道时的输出信号和频率源p3的输出信号通过混频模块u3上变频输出即可作为雷达发射机的激励信号。收发开关s1切换到接收通道时的输出信号和频率源p4的输出信号通过混频模块u4上变频输出即可作为去斜体制下雷达接收机的一本振信号。
38.图2为在成像状态下基于本技术的频率源进行去斜处理的流程图。
39.图3为在宽带成像模式下接收通道去斜脉压流程图。
40.图4为在宽带成像模式下接收通道去斜脉冲压缩波形图。
41.图5为在宽带成像模式下dds工作流程图。
42.本技术提供的一种去斜体制宽带频率源，其达到的指标如下：
43.a)发射激励信号频率范围：f3～f4
44.b)一本振信号频率范围：f5～f6
45.c)最大线性调频范围：1700mhz
46.d)频率步进最小间隔：1mhz
47.e)置频精度：3
×
10-7
48.f)一本振和发射激励相位噪声：≤-90dbc/hz@1khz(f3～f4)
49.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
50.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。