一种磁控管雷达频率跟踪装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种磁控管雷达频率跟踪装置，包括放大器、中频滤波电路、模数转换器、带通滤波电路、功率判别电路、频率计数电路、频率判别电路和频率调整电路，放大器的信号输入端输入发射机输出的样本中频信号，放大器、中频滤波电路、模数转换器、带通滤波电路、功率判别电路、频率计数电路、频率判别电路和频率调整电路依次串联连接，频率调整电路的信号输出端与本振电路的信号输入端连接，本振电路的信号输出端输出频率调节信号。本实用新型专利技术采用数字化处理方式，其精度更高、稳定性更好，不易受环境因素影响，提高了系统稳定性和抗干扰能力；利用两级滤波方式，有效缩短了跟踪时间，提高中频信号的精度和实时性，降低了成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于非相参雷达的磁控管雷达频率跟踪装置，尤其涉及一种采用数字化处理方式的磁控管雷达频率跟踪装置。
技术介绍
非相参雷达具有成本低、易调试等优点，非相参雷达的应用较为广泛。在非相参雷达中精确的频率跟踪控制可以提供更加稳定、精度更闻的中频 目号，从而获取目标体的速度场信息。频率跟踪装置的跟踪精度和响应时间是影响非相参雷达中频接收机性能的关键因素。 现有雷达频率跟踪装置多采用磁控管自频控系统实现稳定中频，包括搜索/跟踪转换器、放大器、滤波器、本振电路和调谐马达等，当中频信号频率和中心频率相差很大时，系统处于扫频搜索状态，搜索/跟踪转换器产生周期性的锯齿电压，使磁控管频率由低到高连续变化，直至接近额定中频，转换成频率跟踪状态。当处于频率跟踪状态时，鉴频器根据差频偏离额定中频的方向和大小，输出一串脉冲信号，经过放大峰值检波后去控制调谐马达，从而使磁控管频率与稳定本振频率之差接近于额定中频。现有雷达频率跟踪装置的缺点在于模块多、稳定性差、调试难度大；精度差，不能提供一个精确的中频信号；频率跟踪有延迟，实时性差；成本较高。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种采用数字化处理方式的磁控管雷达频率跟踪装置。本技术通过以下技术方案来实现上述目的本技术所述磁控管雷达频率跟踪装置，其信号输入端输入发射机输出的样本中频信号，其信号输出端与本振电路的信号输入端连接，所述本振电路的信号输出端输出频率调节信号；所述磁控管雷达频率跟踪装置包括放大器、中频滤波电路、模数转换器、带通滤波电路、功率判别电路、频率计数电路、频率判别电路和频率调整电路,所述放大器的信号输入端为所述磁控管雷达频率跟踪装置的信号输入端，所述放大器、所述中频滤波电路、所述模数转换器、所述带通滤波电路、所述功率判别电路、所述频率计数电路、所述频率判别电路和所述频率调整电路依次串联连接，所述频率调整电路的信号输出端为所述磁控管雷达频率跟踪装置的信号输出端。在雷达系统中，对磁控管加高压使其产生振荡，多数能量经发射机发射后由被探测物体散射，经天线接收送到接收机，即回波信号。另有少部分能量经耦合作为射频样本送到接收机用以频率跟踪，该射频样本与本振混频得到样本中频。由于磁控管具有很强的频率随温度漂移特性，从而使样本中频频率也随之漂移，故采用本技术所述磁控管雷达频率跟踪装置对样本频率进行跟踪并控制本振产生相应的频率以抵消该漂移量，达到稳定中频的目的。本技术中，首先对样本中频信号进行放大，并滤除高频成分；然后进行高速高精度采样，得到数字量送入带通滤波电路，进行数字带通滤波以去除干扰噪声的影响，然后进行功率判别，智能识别出样本功率最大点出现的位置和样本脉宽，再结合采样率对样本信号进行统计，得到实时发射频率，最后根据本振特性进行频率判别生成调整量，以数字的方式调整本振频率从而达到频率跟踪的目的。作为优选，所述带通滤波电路、所述功率判别电路、所述频率计数电路、所述频率判别电路和所述频率调整电路均采用现场可编程门阵列作为CPU。具体地，所述放大器采用型号为HMC478的芯片；所述模数转换器采用ADI公司的AD6645 芯片。本技术的有益效果在于本技术采用数字化处理方式，其精度更高、稳定性更好，不易受环境因素影响，提高了系统稳定性和抗干扰能力；利用两级滤波方式，有效缩短了跟踪时间，提高中频信号的精度和实时性，降低了成本；采用高速模数转换器和现场可编程门阵列，使磁控管雷达频率跟踪装置灵活性更高、扩展性更强、成本更低。总的来说，本技术具有模块少、稳定性好、调试容易、精度高、频率跟踪准时、实时性强、成本低的优点。附图说明图I是本技术所述磁控管雷达频率跟踪装置的电路结构框图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明如图I所示，本技术所述磁控管雷达频率跟踪装置，包括放大器、中频滤波电路、模数转换器ADC、带通滤波电路、功率判别电路、频率计数电路、频率判别电路和频率调整电路(即图中虚线框内部分)，放大器的信号输入端输入发射机输出的样本中频信号，放大器、中频滤波电路ADC、模数转换器、带通滤波电路、功率判别电路、频率计数电路、频率判别电路和频率调整电路依次串联连接,频率调整电路的信号输出端与本振电路的信号输入端连接，本振电路的信号输出端输出频率调节信号。其中，带通滤波电路、功率判别电路、频率计数电路、频率判别电路和频率调整电路均采用现场可编程门阵列作为CPU。上述结构中，各电路的工作原理如下I、放大器由于发射机耦合功率较小，为了获得更佳的信噪比，需对样本中频信号进行放大，放大倍数20dB，采用单芯片HMC478实现，该芯片在DC IGHz范围内典型增益22dB, 5V单电源供电，最大输出功率+18dBm，输入阻抗50欧姆，外围电路简单，非常适合于对中频信号的放大。2、中频滤波电路射频样本与本振混频后会引入高频成分，经中频放大后易对后端信号识别带来误差，故需进行中频模拟滤波，提取需要的频率成分，降低系统干扰。该滤波器采用LC低通滤波器，带宽60MHz，带外抑制-60dB。3、中频滤波电路ADC :ADC选用ADI公司的AD6645，采样精度14bit，最大采样率105MSPS，其无杂散动态范围SFDR典型值为89dBc，输入带宽可达200MHz，最大不饱和电平+6dBm。本装置采样率为80MHz，样本中心频率30MHz，采用过采样技术，可以完整的保留被采样信号的所有信息，以便后续信号处理和识别跟踪。4、带通滤波电路基于FPGA的带通滤波器主要作用是信号筛选，其中心频率30MHz，带宽BW为8MHz，带外抑制60dB，采用40阶FIR实现。只有当样本中频频率落入本滤波器通带范围内，才进行后续的功率判别和频率识别处理，以准确的计算出样本频率进行频率细调；否则，直接控制本振进行跳频跟踪，提高跟踪速度。5、功率判别电路本模块首先对样本信号进行缓存，在系统同步信号作用下采用逐次比较法找出样本最大功率点，结合雷达系统脉冲宽度判别原则，取幅值在最大功率点左右各50%处为发射脉冲左右边界，作为频率计数模块的数据来源。6、频率计数电路在得到发射脉冲左右边界点后，首先统计落入该范围的采样点数，再根据信号幅值统计出样本周期数，最后结合ADC采样频率计算出发射样本中频频率，其计算公式为fIF = N (fsx τ )，其中fIF为样本中频频率，N为样本周期数，fs为采样频率，τ为发射脉宽。7、频率判别电路本装置所属雷达中频带宽为4MHz，为了避免中频频率漂移导致信号处于带外，必须在|fIF|彡fc±2MHz时进行频率调整，其中fIF为样本中频频率，f。为雷达中频中心频率。8、频率调整电路当频率判别结果指示需要调整本振频率时，首先缓存调整值，待发射前导脉冲到达时才发出调整指令，以确保下次采集的样本已经过调整处理，从而保证系统同步性，防止调整过程中采集样本导致数据处理错误。主要技术指标如下(I)中频放大增益40dB ；(2)频率粗调步进4MHz ；(3)频率细调精度IOOKHz ；(4)频率调整时间彡100ns。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁控管雷达频率跟踪装置，其信号输入端输入发射机输出的样本中频信号，其信号输出端与本振电路的信号输入端连接，所述本振电路的信号输出端输出频率调节信号；其特征在于：包括放大器、中频滤波电路、模数转换器、带通滤波电路、功率判别电路、频率计数电路、频率判别电路和频率调整电路，所述放大器的信号输入端为所述磁控管雷达频率跟踪装置的信号输入端，所述放大器、所述中频滤波电路、所述模数转换器、所述带通滤波电路、所述功率判别电路、所述频率计数电路、所述频率判别电路和所述频率调整电路依次串联连接，所述频率调整电路的信号输出端为所述磁控管雷达频率跟踪装置的信号输出端。

【技术特征摘要】
1.一种磁控管雷达频率跟踪装置，其信号输入端输入发射机输出的样本中频信号，其信号输出端与本振电路的信号输入端连接，所述本振电路的信号输出端输出频率调节信号；其特征在于包括放大器、中频滤波电路、模数转换器、带通滤波电路、功率判别电路、频率计数电路、频率判别电路和频率调整电路，所述放大器的信号输入端为所述磁控管雷达频率跟踪装置的信号输入端，所述放大器、所述中频滤波电路、所述模数转换器、所述带通滤波电路、所述功率判别电路、所述频率计数电路、所述频率判别电路和所述频率调整电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗继成，
申请(专利权)人：成都远望科技有限责任公司，成都信息工程学院，何建新，
类型：实用新型
国别省市：