差频-延时式收发时钟同步方法、电路及超宽带脉冲雷达接收装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种差频‑延时式收发时钟同步方法、电路及超宽带脉冲雷达接收装置，方法包括针对时钟1分频得到时钟3，针对时钟2分频得到时钟4；定时通过控制时钟3或者时钟4进行延时将时钟3与时钟4的相位保持为零；将时钟3进行缓冲后输出以控制发射机发射脉冲；将时钟4进行缓冲后输出以控制接收机接收雷达回波；电路包括发射时钟电路单元、接收时钟电路单元和控制器，所述发射时钟电路单元、接收时钟电路单元均包括依次相连的时钟源、分频器、缓冲器。本发明专利技术能够解决单独采用延时器时接收与发射之间的时间步进瓶颈问题，而且能够有利于提升接收器接收信号的频率，克服了差频式接收实时性差、信号刷新率低及数据冗余的弊端。

【技术实现步骤摘要】
差频-延时式收发时钟同步方法、电路及超宽带脉冲雷达接收装置
本专利技术属于超宽带脉冲接收
，具体涉及一种差频-延时式收发时钟同步方法、电路及超宽带脉冲雷达接收装置。
技术介绍
超宽带雷达以其高距离分辨率、强穿透力、低截获率和强抗干扰性，在军事、商业、环保等领域得到日益关注。20世纪90年代以来,随着宽带微波器件的发展和软件算法信号处理能力的增强,超宽带雷达的性能已经达到了较高的水平。瑞典、美国、意大利、俄罗斯等国的超宽带合成孔径雷达实现多次飞行实验，进入实际应用阶段。在商用超宽带雷达中，超宽带穿墙雷达、探地雷达、生命探测雷达具备广泛应用前景。穿墙雷达是一种超宽带脉冲雷达，主要应用在反恐斗争、灾难救援、城市巷战等军事和公共安全领域。通过发射超高频率雷达脉冲和接受回波信号，穿墙雷达能够穿透门、砖墙、石板以及混凝土墙体，能对内部空间进行全面覆盖，并快速估测房间内的状况，获取其中隐藏不明的人体及活动物体的精确位置信息。探地雷达(GroundPenetratingRadar)又称透地雷达、地质雷达。是用频率介于106-109Hz的无线电波确定地下介质分布的一种无损探测方法。探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。生命探测雷达是基于超宽带雷达的原理，利用纳秒级电磁脉冲所携带的人体微动多普勒回波效应，实现对掩埋在废墟内幸存者的探测、搜救之目的。它能快速高效搜寻到生命讯息，给被困人员带来生的希望。基于超宽带技术的生命探测雷达辐射功率较低、对人体无影响、系统功耗小、供电方便、便于携带、穿透障碍物能力强、能够检测障碍物后的人体生命信息、抗多径和窄带干扰能力强的优点。典型超宽带雷达系统由发射机、接收机、发射天线、接收天线、雷达主控系统及数据采集、处理及显示系统组成。发射机产生的超宽带信号由发射天线转变为电磁波辐射出去，经由目标反射、散射后的部分电磁波能量被接收天线捕获，并转变为电压信号供后端处理。由于目标的距离及散射特性存在差异，接收机接收到的对应不同目标的回波信号幅度及时延也会存在差异，通过对接收数据进行处理，识别这些差异便可以实现对目标的检测。但是，由于发射机、接收机的时钟脉冲为高频脉冲，因此在对发射机、接收机的时钟脉冲进行同步时非常难控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种差频-延时式收发时钟同步方法、电路及超宽带脉冲雷达接收装置，本专利技术通过进行时钟分频目的是产生可以控制的频差，对输入高速信号实施等效采样，能够解决单独采用延时器时接收与发射之间的时间步进瓶颈问题，而且能够有利于提升接收器接收信号的频率，克服了差频式接收实时性差、信号刷新率低及数据冗余的弊端。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步方法，实施步骤包括：1)针对时钟1通过N分频器进行分频得到时钟3，针对时钟2通过N分频器进行分频得到时钟4；定时通过控制时钟3或者时钟4进行延时将时钟3与时钟4的相位保持为零；2)分别将时钟3进行缓冲后输出以控制发射机发射脉冲；将时钟4进行缓冲后输出以控制接收机接收雷达回波。可选地，步骤1)中定时通过控制时钟3或者时钟4进行延时将时钟3与时钟4的相位保持为零具体是指每历经时间t'=N/Δf控制时钟3或者时钟4进行延时将时钟3与时钟4的相位保持为零，其中N为分频器的分频倍数，Δf为时钟1和时钟2之间的时钟频率差。此外，本专利技术还提供一种用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步电路，包括发射时钟电路单元、接收时钟电路单元和控制器，所述发射时钟电路单元、接收时钟电路单元均包括依次相连的时钟源、分频器、缓冲器，所述发射时钟电路单元、接收时钟电路单元两者中至少一者位于分频器、缓冲器之间串接有延时器，所述延时器的控制端、分频器的控制端分别与控制器相连。可选地，所述发射时钟电路单元的时钟源为温补晶体振荡器。可选地，所述接收时钟电路单元的时钟源为压控温补晶体振荡器，所述压控温补晶体振荡器的控制端连接有数字模块转换控制器，所述数字模块转换控制器的控制端与控制单元相连。此外，本专利技术还提供一种超宽带脉冲雷达接收装置，包括时钟同步电路、缓冲器、发射机以及接收机，所述时钟同步电路为前述用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步电路，所述发射时钟电路单元的输出端通过缓冲器与发射机的时钟输入端相连，所述接收时钟电路单元的输出端通过缓冲器与接收机的时钟输入端相连。可选地，所述接收机包括接收天线、低噪声放大器、对称取样门脉冲电路、取样保持电路、基带信号滤波放大电路，所述接收天线通过低噪声放大器与对称取样门脉冲电路的一路输入端相连，所述对称取样门脉冲电路的输入端与缓冲器相连、输出端与取样保持电路的另一路输入端相连，所述取样保持电路的输出端通过基带信号滤波放大电路将接收信号输出。可选地，所述对称取样门脉冲电路包括差分运算放大器U1、互补宽带的PNP型微波三极管Q1和NPN型微波三极管Q2、电阻R9～R12、电阻RL1～RL2、短路线T1～T2、二极管D2～D4以及电容C5～C8，差分运算放大器U1在输入的时钟信号作为控制信号Vs的驱动下在同相输出端和反向输出端产生一对差分信号并分别输出给PNP型微波三极管Q1和NPN型微波三极管Q2，PNP型微波三极管Q1和NPN型微波三极管Q2两者的发射极相互连通，PNP型微波三极管Q1的集电极通过电阻R9和负电源-Vcc相连，同时PNP型微波三极管Q1的集电极还依次通过电容C5、正向的二极管D3、电容C7、电阻RL1接地，二极管D3、电容C7之间的中间接点通过短路线T2接地，电容C5、二极管D3之间的中间接点通过电阻R11和负电源-Vcc相连，NPN型微波三极管Q2的集电极通过电阻R10和正电源+Vcc相连，同时NPN型微波三极管Q2的集电极还依次通过电容C6、反向的二极管D4、电容C8、电阻RL2接地，二极管D4、电容C8之间的中间接点通过短路线T1接地，电容C6、二极管D4之间的中间接点通过电阻R12和正电源+Vcc相连，电容C6、二极管D4之间的中间接点还通过正向的二极管D2连接到电容C5、二极管D3之间的中间接点。可选地，所述取样保持电路包括二极管桥、电阻Rs、电阻Rt1、电阻Rt2、二极管D21、二极管D22、电容C21、电容C22、短路线T21、短路线T22，所述二极管桥的一个桥臂作为一个输入端通过电阻Rs与天线相连、另一个桥臂作为取样保持电路的输出端，所述二极管桥与通过电阻Rs与天线相连的输入端还分别通过电阻Rt1、电阻Rt2接地，所述对称取样门脉冲电路输出的正向单极性脉冲信号输出端依次通过二极管D21、电容C21和二极管桥的正极相连，所述对称取样门脉冲电路输出的反向单极性脉冲信号输出端依次通过二极管D22、电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步方法，其特征在于实施步骤包括：/n1）针对时钟1通过 N分频器进行分频得到时钟3，针对时钟2通过 N分频器进行分频得到时钟4；定时通过控制时钟3或者时钟4进行延时将时钟3与时钟4的相位保持为零；/n2）分别将时钟3进行缓冲后输出以控制发射机发射脉冲；将时钟4进行缓冲后输出以控制接收机接收雷达回波。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步方法，其特征在于实施步骤包括：
1）针对时钟1通过N分频器进行分频得到时钟3，针对时钟2通过N分频器进行分频得到时钟4；定时通过控制时钟3或者时钟4进行延时将时钟3与时钟4的相位保持为零；
2）分别将时钟3进行缓冲后输出以控制发射机发射脉冲；将时钟4进行缓冲后输出以控制接收机接收雷达回波。


2.根据权利要求1所述的用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步方法，其特征在于，步骤1）中定时通过控制时钟3或者时钟4进行延时将时钟3与时钟4的相位保持为零具体是指每历经时间tˊ=N/Δf控制时钟3或者时钟4进行延时将时钟3与时钟4的相位保持为零，其中N为分频器的分频倍数，Δf为时钟1和时钟2之间的时钟频率差。


3.一种用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步电路，其特征在于，包括发射时钟电路单元、接收时钟电路单元和控制器，所述发射时钟电路单元、接收时钟电路单元均包括依次相连的时钟源、分频器、缓冲器，所述发射时钟电路单元、接收时钟电路单元两者中至少一者位于分频器、缓冲器之间串接有延时器，所述延时器的控制端、分频器的控制端分别与控制器相连。


4.根据权利要求3所述的用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步电路，其特征在于，所述发射时钟电路单元的时钟源为温补晶体振荡器。


5.根据权利要求3所述的用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步电路，其特征在于，所述接收时钟电路单元的时钟源为压控温补晶体振荡器，所述压控温补晶体振荡器的控制端连接有数字模块转换控制器，所述数字模块转换控制器的控制端与控制单元相连。


6.一种超宽带脉冲雷达接收装置，包括时钟同步电路、发射机以及接收机，其特征在于，所述时钟同步电路为权利要求3～5中任意一项所述用于超宽带脉冲雷达接收装置的差频-延时式收发时钟同步电路，所述发射时钟电路单元的输出端与发射机的时钟输入端相连，所述接收时钟电路单元的输出端与接收机的时钟输入端相连。


7.根据权利要求6所述的超宽带脉冲雷达接收装置，其特征在于，所述接收机包括接收天线、低噪声放大器、对称取样门脉冲电路、取样保持电路、基带信号滤波放大电路，所述接收天线通过低噪声放大器与对称取样门脉冲电路的一路输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：余慧敏，王玲，刘治平，刑先锋，杨国成，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43