一种X波段可编程集成收发器的制作方法

本实用新型属于通信技术技术领域，特别是一种x波段可编程集成收发器，可用于雷达电磁波接收和发射。

背景技术：

雷达发射模块和接收模块是雷达通信系统中的重要组成部件。现代雷达信号一般包括低频信号、中频信号以及高频信号，其中高频信号即微波信号，由雷达微波发射模块产生后将所需频段电磁波辐射向空间；雷达接收模块将接收到的电磁回波信号通过放大、滤波及解调等过程后，将高频信号转化成中频信号以供信号处理机使用。

传统的雷达发射模块和雷达接收模块是两个分离的单独单元存在，且对于机载气象雷达来说，其工作于所选定的方式时的射频脉冲信号的宽度、幅度和脉冲重复频率都是固定不变的，但现代气象雷达要求脉冲宽度可在所要求范围内自动调节来实现雷达性能的最佳化，且对于机载雷达，主机厂对雷达的体积、重量都有较高的要求，分离的雷达发射机及接收机无形中增加了雷达体积和重量，且在信号的传输过程中引入更多的插值损耗。

为解决上述两个分离模块的不足，已有技术提出了x波段连续固态收发组件，该收发组件是将雷达接收模块和发射模块集成于同一壳体，在收发模块壳体中间增加了振频电路，该技术的提出实现对输出功率的精密调节和输出中频信号幅度的恒定，减少了信号在传输过程中的插损及一定程度上减小了雷达收发模块的体积和重量，但该收发组件产生的射频脉冲信号的宽度、幅度和脉冲重复频率都是固定不变，无法适用于现代气象雷达要求脉冲宽度可在所要求范围内自动调节的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种x波段可编程集成收发器，以软件编程的方式更改射频脉冲信号的宽度、幅度和脉冲重复频率，增强收发模块的集成特性和数字化可编程特性，满足现代气象雷达要求脉冲宽度可在所要求范围内自动调节的要求。

为实现上述目的，本实用新型的x波段可编程集成收发器，包括：

接收单元1，用于完成将接收的9.3ghz～9.4ghz射频信号经过2次变频处理，下变频至150mhz中频信号，完成中频信号的放大输出；

频率综合单元2，通过印制板线与接收单元1单向连接，产生8310mhz～8410mhz的跳频信号作为第二本振,用于接收单元1的下变频，并产生150mhz±10mhz～150mhz±11mhz调制信号，以供上变频使用；

发射单元3，通过印制板线与频率综合单元2单向连接，用于将来自频率综合单元2的150mhz调制信号上变频至9.3ghz～9.4ghz，经过功率放大至60w后输出。

控制单元4，其以fpga芯片为核心，将外部输入的rs422串口信号通过串口电平转换电路转换为ttl电平输入到fpga中，并通过印制板线分别与接收单元1、频率综合单元2、发射单元3和电源单元5双向连接，用于完成与各模块之间的控制信号传输；

电源单元5，通过印制板线分别与接收单元1、频率综合单元2、发射单元3和控制单元4单向连接，用于对这些模块供电；

信息处理单元6，工作于控制单元4内部的fpga芯片上，通过对进入fpga的外部rs422串口控制信号解析，完成对接收单元1、频率综合单元2、发射单元3和电源单元5的工作控制及信号处理；

上述这些单元集成于同一模块中。

进一步，所述信息处理单元6包括串口接收模块61、串口发送模块62、信号动态范围控制模块63、线性调频控制模块64、跳频控制模块65和内部时序控制模块66；

该串口接收模块61，其与串口发送模块62双向连接，并分别与信号动态范围控制模块63、线性调频控制模块64、跳频控制模块65和内部时序控制模块66单向连接，用于完成对外部rs422控制命令的接收，再将其解析后下发至上述模块；

该串口发送模块62，其分别与信号动态范围控制模块63、线性调频控制模块64、跳频控制模块65和内部时序控制模块66单向连接，用于将串口接收模块61、信号动态范围控制模块63、线性调频控制模块64、跳频控制模块65和内部时序控制模块66当前工作状态进行组帧、打包形成bite数据发送至外部rs422接收设备，以监测当前各模块的工作状态；

该信号动态范围控制模块63，根据rs422串口接收增益控制字，控制上变频衰减器实现stc控制和agc控制；

该线性调频控制模块64，其与内部时序控制模块66单向连接，根据内部时序控制模块66产生的幅度控制信号osk及调频启动信号drctl，以控制直接数字频率合成器dds1实现线性调频功能；

该跳频控制模块65，其与内部时序控制模块66单向连接，根据内部时序控制模块66产生的跳频使能信号及串口接收模块61下发的频率控制字命令，以控制直接数字频率合成器dds2实现跳频功能；

该内部时序控制模块66，根据外部输入脉冲重复频率prf信号和外部触发tr信号，产生功放预热信号、接收使能信号、发射使能信号、幅度控制信号osk、调频启动信号drctl信号、跳频使能信号和调频触发信号，实现各模块同步控制。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1.本实用新型由于将接收单元1、频率综合单元2、发射单元3、控制单元4、电源单元5和信息处理单元6集成于同一个模块中，增强了收发模块的集成度，减小模块的体积以及重量，同时增强了收发模块的可靠性、抗干扰性以及低插损。

2.本实用新型的控制单元4以xinlinxfpga为平台来运行信息处理单元6，并通过编程实现对收发器的控制，增强了收发器的数字化可编程特性、通用性及可移植性，可用于不同脉冲宽度、脉冲频率的雷达。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图；

图2为本实用新型中的信息处理单元框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步详细描述。

参照图1，本实例包括接收单元1、频率综合单元2、发射单元3、控制单元4、电源单元5和信息处理单元6。其中：频率综合单元2通过印制板线分别与接收单元1和发射单元3单向连接，控制单元4分别与接收单元1、频率综合单元2、发射单元3、和电源单元5双向连接，电源单元5分别与接收单元1、频率综合单元2、发射单元3和控制单元4单向连接，用于为这些单元供电。

所述频率综合单元2，用于分别为接收单元1和发射单元3提供本振信号和150mhz中频信号，其包含直接数字频率合成器dds1、直接数字频率合成器dds2和锁相环。直接数字频率合成器dds1输出150mhz的中频信号供上变频使用，直接数字频率合成器dds2输出频率为159mhz～163mhz、间隔为500khz的跳频信号，该跳频信号经过10倍频后频率变为1590mhz～1690mhz，间隔为5mhz的跳频信号，再与锁相环输出的6720mhz点频混频后得到的8310mhz～8410mhz跳频信号作为本振信号；

所述接收单元1对接收的外部射频信号依次进行滤波、低噪声放大以及二次下变频，产生150mhz中频信号输出至外部的信号处理机完成信号分析，此过程中频率综合单元2为其提供8310mhz～8410mhz的本振信号，以使接收单元1对完成低噪声放大后的外部射频信号进行二次下变频；

所述发射单元3，对来自频率综合单元2的150mhz中频信号进行上变频至9.3ghz～9.4ghz，再经过滤波器、驱动放大器和功率放大器，形成大功率射频信号输出至外部空间；

所述控制单元4，以fpga芯片为核心，将外部输入的rs422串口信号通过串口电平转换电路转换为ttl电平输入到fpga中，并通过印制板线分别与接收单元1、频率综合单元2、发射单元3和电源单元5双向连接，用于完成与各模块之间的控制信号传输；

所述电源单元5，通过印制板线分别与接收单元1、频率综合单元2、发射单元3和控制单元4连接，为其分别提供所需的+28v、5v、-5v、+3.5v、+3.3v、+2.5v以及+1.2v电源电压；

所述信息处理单元6，工作于控制单元4内部的fpga芯片上，其主要通过对进入fpga的外部rs422串口控制信号进行解析、组帧以及校验，完成对接收单元1、频率综合单元2、发射单元3和电源单元5的工作控制、信号处理及当前工作状态上报。

参照图2，所述信息处理单元6包括：串口接收模块61、串口发送模块62、信号动态范围控制模块63、线性调频控制模块64、跳频控制模块65和内部时序控制模块66。其中：

所述串口接收模块61，其与串口发送模块62双向连接，并分别与信号动态范围控制模块63、线性调频控制模块64、跳频控制模块65和内部时序控制模块66单向连接，主要完成对外部rs422控制命令的接收，将接收到的串行数据进行解析，并根据数据协议进行组帧和帧头、帧尾校验工作，校验无误后，将包含工作模式、频率控制及状态控制等信息的数据下发至上与其连接的模块；该模块包括分频模块子模块611、数据解析子模块612和数据组帧子模块613；分频子模块611与数据解析子模块612单向连接，用于对系统输入时钟进行64分频后传输至数据解析子模块612；数据解析子模块612与数据组帧子模块613单向连接，用于其将外部输入的rs422串口数据进行解析，并传输至数据组帧子模块613，数据组帧子模块613根据数据协议将串口数据进行组帧并对帧头和帧尾进行校验，并将校验无误的数据下发给与其相连接的其它模块；

所述串口发送模块62，其分别与信号动态范围控制模块63、线性调频控制模块64、跳频控制模块65和内部时序控制模块66单向连接，用于将串口接收模块61、信号动态范围控制模块63、线性调频控制模块64、跳频控制模块65和内部时序控制模块66当前工作状态进行组帧、打包形成8bytebite数据，该8bytebite数据包含重复频率prf故障、外部触发tr故障、控制命令故障及发射通道故障等故障信息，并将其发送至外部rs422接收设备，以监测当前各模块的工作状态；

信号动态范围控制模块63，其根据rs422串口接收增益控制字，控制上变频衰减器实现stc控制和agc控制；

线性调频控制模块64，其与内部时序控制模块66单向连接，根据内部时序控制模块66产生的幅度控制信号osk及调频启动信号drctl，以控制直接数字频率合成器dds1实现线性调频功能；该模块包括线性调频子模块641和线性调频数据读写子模块642，该线性调频子模块641根据外部输入的控制命令产生调频数据及直接数字频率合成器dds1配置数据，并通过线性调频数据读写子模块642读取这些数据写入到直接数字频率合成器dds1中，完成直接数字频率合成器dds1的配置，实现线性调频功能；

所述跳频控制模块65，其与内部时序控制模块66单向连接，根据内部时序控制模块66产生的跳频使能信号及串口接收模块61下发的频率控制字命令，控制直接数字频率合成器dds2实现跳频功能；该模块包括跳频rom读取子模块651、跳频子模块652和跳频数据读写子模块653；该跳频子模块652分别与跳频rom读取子模块651和跳频数据读写子模块653单向连接，跳频rom读取子模块651根据外部rs422控制命令将存放在只读寄存器rom中的频率控制字读出，并传输至跳频子模块652，该跳频子模块652根据频率控制字及跳频触发信号，产生跳频数据及直接数字频率合成器dds2的配置数据，再通过跳频数据读写子模块653读取这些数据写入到直接数字频率合成器dds2中，完成直接数字频率合成器dds2配置，实现跳频功能；

所述内部时序控制模块66，其根据外部输入脉冲重复频率prf信号和外部触发tr信号，产生功放预热信号、接收使能信号、发射使能信号、幅度控制信号osk、调频启动信号drctl信号、跳频使能信号和调频触发信号，实现各模块同步控制。

本实例主要实现x波段微波信号的发射和接收，其工作原理如下：

当收发器中的控制单元4接收到外部rs422信号，控制单元4对外部rs422信号进行数据解析和组帧后得到控制命令，将该控制命令传输至接收单元1、频率综合单元2、发射单元3，接收单元1和发射单元3根据该控制命令进行工作：

若控制命令为打开发射通道关闭接收通道，则收发器中的发射单元3将中频信号经过上变频后变为x频段微波信号，再经过功率放大器放大后输出至外部空间；

若控制命令为打开接收通道关闭发射通道，则收发器中的接收单元1将接收到的x频段微波回波信号，经过下变频后形成中频信号，并将该中频信号前置放大后输出至外部信号处理机。

以上描述仅是本实用新型的一个具体实例，不构成对本实用新型的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本

技术实现要素：
和原理后，都可能在不背离本实用新型原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些是基于本实用新型思想的修正和改变仍在本实用新型的权利要求保护范围之内。