雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法技术

本发明专利技术提出的一种雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，旨在提供一种快速、高效的多用途接收整机设计方法。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：根据超外差体制，首先规划出射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、电源模块、控制模块、频率源模块六种共用构建模块；其次针对六种共用构建模块的电路原理，系列化共用构建模块系列产品库；再进行超外差雷达‑通信一体接收整机设计，在雷达‑通信一体超外差接收机的设计中，结合技术指标要求，根据已有共用构建模块产品系列，分别选相应的共用构建模块进行组合，完成雷达通信一体化接收超外差整机的实现。

Design Method of Super Heterodyne Receiver Based on Radar Communication Integrated Common Building Module Architecture

【技术实现步骤摘要】
雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法
本专利技术涉及一种雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，特别涉及在快速构建电子综合化构架下的雷达与通信一体的侦收系统的应用。
技术介绍
由于现代电磁环境频谱密度大、信号带宽大和频谱样式复杂，对信号接收系统提出了越来越高的要求。接收机种类很多，各类接收机的特点决定其应用场合。常见的接收机类型有超外差类接收机、信道化架构接收机、零中频接收机等。其中信道化接收机由于其体积大、功耗高、成本难以控制等因素制约；零中频接收机虽然原理结构简单，但目前受到核心器件性能有限的制约，比如高频高速大动态AD还不能达到理想的使用状态。宽带超外差射频接收机与信道化接收系统相比，具有体积小，重量轻、功耗低等特点，与射频数字化接收系统相比频段宽。超外差式接收机由于其具有灵敏度高、选择性好和抗干扰能力强等特点，几乎成为现代雷达、通信系统的必选。然而根据雷达、通信系统的用途和体制不同接收机的分类和组成形式各种各样。比较典型的有：单通道接收机、双通道接收机、单脉冲雷达接收机、三坐标雷达接收机、堆集波束雷达接收机、相控阵雷达接收机、机载预警雷达接收机、机载成像雷达接收机和气象雷达接收机等。接收机的主要指标分别为：灵敏度、噪声系数、工作频带宽度、滤波特性、动态范围和增益等。灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力；接收机的工作频段宽度表示接收机的瞬时工作频率范围；动态范围表示接收机工作时所容许的输入信号强度变化范围；接收机的增益表示对回波信号的放大能力。数字雷达/通信接收机、模块化雷达/通信接收机和软件雷达/通信接收机是现代雷达接收机的重要发展方向。数字式雷达/通信接收机是近年来发展很快的雷达/通信接收机技术。特别是高性能A/D变换器和数字直接频率合成器的发展以及高速、超高速数字信号处理芯片的大量使用，为数字式雷达/通信接收机提供了可靠的硬件基础。在宽带中频带通采样数字化结构的理论下，雷达/通信系统一般都采用超外差式接收机。超外差式接收机是超外差电路的典型应用。超外差接收机体制是现代雷达接收机的主要构成体制。超外差接收机主要由带通滤波器、低噪声放大器、混频器、中频放大器等元件组成。随着接收系统需求不断增加，超外差接收机不仅在结构上日益复杂，指标多，数据要求精确，而且在性能指标上必须适应信号环境的要求，要求接收机具有近实时的响应和很宽的瞬时带宽。性能上难以满足现代电子技术的要求。虽然数字中频接收机技术现已成熟，但对现代雷达苛刻的指标要求使数字接收机的技术不断地提高，接收机不断的全新发展，不同体制的不兼容带来的极大不便性，新品研制任务变的非常复杂而艰巨，使得研制周期不能适应用户研制周期要求，并且新品研制耗费大量人力，重复开发严重，通信接收机与雷达接收机分开设计与开发没有统型设计，研制成本居高不下。瞬时带宽的确定与输入信号环境以及接收机后面的信号处理机的能力等因素有关，目前并没有一个最佳带宽的确定准则。接收机由于受模拟制式的限制，难以达到较高的处理精度和分辨率，同时这些系统是基于硬件的，一经制作完成，难以作更多的改变，因此，不容易设计成具有自适应能力。随着超高集成电路和超大规模集成电路的迅速发展，数字化接收机已在雷达、电子站和通信接收机中普遍使用。面临被不断提高的电子技术、无线电干扰射频传感器结构模块化程度低、重量体积功耗大和反辐射的破坏，成本高、可靠性差、改进困难,难以适应未来的信雷达系统所广泛采用的自适应置零、低副瓣等要求。设计一种能够快速响应接收系统的研制要求，以最少的人力资源、最快的研制周期、最少的产品类型完成不同项目的超外差接收机设计方法具有重大的现实意义。雷达通信系统在原理上都是通过电磁波的发射和接收过程实现各自不同的功能，在频段、天线、发射机、接收机、信号处理器均会出现重叠，那么在重叠的部分进行一定程度的共享，雷达和通信可以通过时分的方式来利用发射/接收系统。通信也可以共享雷达的天线，利用雷达天线的方向性提高通信的保密性，但由于受到雷达天线频段和带宽的限制，需要合理选择通信的上行和下行频率。随着有源相控阵雷达的广泛应用，雷达与干扰不仅可以在硬件上共享，还可以在信号上共享。有源相控阵雷达可以分出若干发射/接收组件在某个频率范围内产生较大功率的干扰波束而不影响雷达的基本任务。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对超外差接收机特有的工作模式，提供一种雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，此方法能够简化超外差接收机整机设计难度、节约设计成本、减少重复开发，缩短研制周期、便于整机测试、维修、可实现雷达-通信一体同时接收等优点。本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到，一种雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，具有如下技术特征：根据超外差体制，首先规划出射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、电源模块、控制模块、频率源模块六种共用构建模块；其次针对六种共用构建模块的电路原理，进行系列化研制与生产，形成共用构建模块系列产品库；再进行超外差雷达-通信一体接收整机设计，在雷达-通信一体超外差接收机的设计中，结合技术指标要求，根据已有共用构建模块产品系列，分别选用射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、频率源模块、电源模块、控制模块中相应的共用构建模块进行组合，完成雷达通信一体化接收超外差整机的实现。本专利技术的有益效果在于，本专利技术首先确定分别为，射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、电源模块、控制模块、频率源模块的六种共用构建模块，然后围绕这六种基础模块进行系列化开发形成基础构建模块库，最后根据不同项目的具体要求，从六种产品库内选取合适的模块进行组合，即可完成基于共用构建模块架构的通信雷达一体超外差接收机设计。这种通过设计几种共用构建模块，对共用构建模块进行系列开发，再通过不同模块拼接的方式实现超外差雷达通信一体接收整机设计的方法的优点是：可以简化整机设计难度、节约设计成本、减少重复开发，缩短研制周期、便于整机测试、维修、可实现雷达通信一体同时接收等。可以通过一种接收机来同时实现对雷达信号与通信信号的同时侦收。本专利技术采用同时具有可操作性强特点的射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、电源模块、控制模块、频率源模块六种共用构建模块，只要设计出这六种共用构建模块，进行各自的系列开发，就能满足超外差雷达通信一体接收整机的设计要求，且后期产品迭代升级、产品质量提高也具有很强的便利性。试验结果表明：雷达与通信模式均能正常工作,实测数据率与设计值相当,语音和图片传输快速、流畅。相较于常规的超外差接收机设计方法，不仅可以使用共用构建模块架构实现接收机的设计方案，而且可以实现雷达-通信一体接同时接收。同时还具有，缩短了研制周期、降低了研制成本、避免了同类型产品的重复开发等优点。附图说明为了进一步说明而不是限制本专利技术的上述实现方式，下面结合附图举例说明，从而使本专利技术的细节和优点变得更为明显。图1是本专利技术雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计流程示意图。图2是图1雷达-通信共用构建模块架构的超外差接收机电路原理示意图。图3是图1频率源模块电路原理示意图。具体实施方式参阅图1。根据本专利技术，根据超外差体制，首先规划出射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、电源模块、控制模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，具有如下技术特征：根据超外差体制，首先规划出射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、电源模块、控制模块、频率源模块六种共用构建模块；其次针对六种共用构建模块的电路原理，进行系列化研制与生产，形成共用构建模块系列产品库；再进行超外差雷达‑通信一体接收整机设计，在雷达‑通信一体超外差接收机的设计中，结合技术指标要求，根据已有共用构建模块产品系列，分别选用射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、频率源模块、电源模块、控制模块中相应的共用构建模块进行组合，完成雷达通信一体化接收超外差整机的实现。

【技术特征摘要】
1.一种雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，具有如下技术特征：根据超外差体制，首先规划出射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、电源模块、控制模块、频率源模块六种共用构建模块；其次针对六种共用构建模块的电路原理，进行系列化研制与生产，形成共用构建模块系列产品库；再进行超外差雷达-通信一体接收整机设计，在雷达-通信一体超外差接收机的设计中，结合技术指标要求，根据已有共用构建模块产品系列，分别选用射频前端模块、雷达中频模块、通信中频模块、频率源模块、电源模块、控制模块中相应的共用构建模块进行组合，完成雷达通信一体化接收超外差整机的实现。2.如权利要求1所述的雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，其特征在于：所述射频前端模块的系列开发为按照不同的预选滤波器的覆盖频段、链路增益以及一中与二中频的选择进行开发形成系列产品库；所述雷达中频模块的系列开发为按照不同的雷达信号中频频率，中频带宽以及中频增益进行开发形成系列产品库；所述通信中频模块的系列开发为按照不同的通信信号中频频率，中频带宽以及中频增益进行开发形成系列产品库；所述电源模块的系列开发为按照不同的电源输出功耗、电压路数、效率、AC-DC或者DC-DC因素进行开发形成系列产品库；所述控制模块的系列开发为按照不同的控制TTL路数、遥测上报功能要求、总线协议因素进行开发形成系列产品库；所述频率源模块的系列开发为按照不同的频率工作流程、输出本振源路数、相位噪声、杂散、幅度、步径因素进行开发形成系列产品库。3.如权利要求1所述的雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，其特征在于：射频前端模块包括预选电路与一次和二次变频信道电路，其中，预选电路主要包含开关、并联在信号输入开关和信号输出开关之间的若干个频率预选滤波器，低噪声放大器和开关，还包含一混频器、一中滤波器、一中放大器、二混频器、二中放大器和二中滤波器构成的一次和二次变频信道电路。4.如权利要求1所述的雷达通信一体化共用构建模块架构超外差接收机设计方法，其特征在于：雷达中频模块包括顺次串联的第一低通滤波器、第一放大器、第一小步进数控衰减器、第一单刀N掷开关和并联在第一单刀N掷开关与第二单刀N掷开关之间的雷达中频滤波器1、雷达中频滤波器2…雷达中频滤波器n，以及通过第二单刀N掷开关输出端顺次串联的第一末级放大器和限频器。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：马嵩，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51