專利名稱：基于鎖相環(huán)預置開關選頻輸出的步進頻信號產(chǎn)生方法
技術領域：
本發(fā)明涉及雷達脈沖信號頻率合成方法，具體為基于鎖相環(huán)預置開關選頻輸出的 步進頻信號產(chǎn)生方法。通過發(fā)射離散的步進頻率脈沖實現(xiàn)對目標進行頻域采樣。
背景技術：
雷達步進頻率脈沖信號(簡稱步進頻信號)是常用的一種距離高分辨率發(fā)射信 號。其形式上是由以一個固定的頻率差值為跳頻間隔，按照固定跳頻的規(guī)律，以步進跳頻脈 沖為跳頻觸發(fā)的一組連續(xù)脈沖串。其實質是通過發(fā)射離散的步進頻率脈沖實現(xiàn)對目標進行 頻域采樣然后在時域處理，在不增加信號帶寬的前提下，通過脈沖串的相參合成處理而獲 得目標的合成距離剖面圖，提高距離分辨率而不需要過高的A/D的采樣率。其關鍵指標是 帶寬、頻率分辨率和變頻時間。通常，由頻率綜合器(以下簡稱頻綜)實現(xiàn)雷達步進頻脈沖 信號。從產(chǎn)生方式上看，實現(xiàn)雷達步進頻率脈沖信號實際上是一種符合一定跳頻規(guī)律的 捷變頻頻率合成。相對于一般的捷變頻頻率合成對于相位噪聲、雜散、體積重量等的一般要 求外，雷達步進頻率脈沖信號還有如下幾個特點1)雷達步進頻脈沖信號的帶寬由雷達需實現(xiàn)的距離分辨率決定，其頻率步進一般 選取對應脈沖調制信號帶寬，則雷達步進頻脈沖信號的步進和信號帶寬成為隨雷達性能要 求變化的設計參數(shù)；2)步進頻率脈沖信號的跳頻以雷達工作的脈沖重復周期為跳頻觸發(fā)進行脈間跳 頻，這就要求頻率變頻時間需滿足脈間跳頻要求；3)步進頻率脈沖信號的跳頻以頻率間隔為步進，有著固定的變頻規(guī)律。針對雷達步進頻率脈沖信號的特點，為實現(xiàn)信號可變帶寬、可變步進并且有跳頻 時間要求、具有一定的可擴展性的雷達步進頻率脈沖信號產(chǎn)生方法，如果采用直接模擬式 頻率合成顯然需要通過諧波發(fā)生器和大量的開關濾波器組，其體積大、重量重、可擴展性不 強；如果選用直接數(shù)字式頻率合成方案，則由于現(xiàn)在常用的數(shù)字直接式頻率合成器(DDS) 帶寬限制，常常需要采用倍頻的方案擴展帶寬，將會使帶內(nèi)雜散指標成倍惡化；如果選用 數(shù)字鎖相環(huán)實現(xiàn)，則可以方便的設計信號帶寬與步進，但是由于鎖相環(huán)變頻時間一般大于 10 μ s，無法實現(xiàn)步進頻率的快速變頻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是針對常用的雷達步進頻信號產(chǎn)生方式存在的體積、重量、 帶寬、頻率分辨率、變頻時間等指標不能兼顧的局限性，依據(jù)雷達步進頻信號的特點，提供 一種新的頻率合成方法，將上述的各項指標加以統(tǒng)一，形成一種模塊化的雷達步進頻信號 產(chǎn)生方法，用以滿足雷達對于步進頻信號形式的要求。本發(fā)明的技術方案如下1)步進頻信號由鎖相環(huán)1、隔離放大器1、鎖相環(huán)2、隔離放大器2、單刀雙擲高速電
3子開關、脈沖調制器和大規(guī)模可編程器件控制電路產(chǎn)生； 2)鎖相環(huán)1、鎖相環(huán)2為相同結構的兩組鎖相環(huán)電路，用于實現(xiàn)雷達步進頻信號帶 寬、及跳頻間隔，其跳頻時間小于雷達工作的脈沖調制周期；3)隔離放大器1、隔離放大器2用于隔離單刀雙擲高速電子開關切換產(chǎn)生的駐波 對鎖相環(huán)的鎖定相位的影響；4)單刀雙擲高速電子開關用于在鎖相環(huán)1和鎖相環(huán)2之間以脈沖調制周期信號為 觸發(fā)進行切換。在切換到鎖相環(huán)1時，鎖相環(huán)1輸出當前頻率點，此時，控制電路將下一個頻 率點值置于鎖相環(huán)2中實現(xiàn)頻率步進；在下一個脈沖調制周期到來時，開關切換到鎖相環(huán)2 輸出預置的頻率點；5)脈沖調制器以脈沖調制周期信號為控制信號實現(xiàn)脈沖調制；6)大規(guī)?？删幊唐骷刂齐娐芬悦}沖調制周期信號為節(jié)拍輸出相應的控制指令。本發(fā)明采用上述鎖相電路產(chǎn)生雷達步進頻脈沖信號，與現(xiàn)有技術相比較具有以下 優(yōu)點1)本發(fā)明的以鎖相環(huán)為基礎雷達步進頻脈沖信號，在充分滿足頻率帶寬、頻率間 隔的要求下，在現(xiàn)有步進頻信號產(chǎn)生方案中具有最小的體積與重量；實現(xiàn)將頻率帶寬、頻率 間隔與體積與重量等各項指標加以統(tǒng)一。2)通過單刀雙擲高速電子開關選頻輸出，將鎖相環(huán)的10μ s級以上的跳頻時間轉 化為開關切換的ns級跳頻時間，保證了雷達步進頻率脈沖信號的捷變頻要求。3)表1列出了本方案與傳統(tǒng)方案的比較。表1本方案與傳統(tǒng)方案對比表 由表1可看出，在其關鍵指標是帶寬、頻率分辨率和變頻時間三個方面，本方案有 著絕對優(yōu)勢。


圖1本發(fā)明實現(xiàn)方案的硬件構成框2本發(fā)明步進頻信號產(chǎn)生方法控制時序圖
具體實施例方式圖1提供了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。如圖1所示，參考時鐘fr決定了輸出信號頻率 間隔，如果采用鎖相環(huán)1和鎖相環(huán)2內(nèi)部使用前置分頻器，則頻率間隔為fr除以前置分頻器的分頻比。鎖相環(huán)1和鎖相環(huán)2受大規(guī)模可編程器件控制電路輸出的鎖相環(huán)控制碼(對 應圖2中PLL2MA[7. · 0]、PLLlMA[7. · 0])控制，以脈沖調制周期(對應圖2中BPMCH)為觸 發(fā)，分別輸出信號帶寬內(nèi)的奇數(shù)頻點與偶數(shù)頻點。加電時，鎖相環(huán)1、鎖相環(huán)2均處于第一 點的初始狀態(tài)，在第一個脈沖調制周期到達時，二選一開關(即單刀雙擲高速電子開關，下 同)選通鎖相環(huán)1，鎖相環(huán)1輸出第一個頻率點，同時鎖相環(huán)2置為第二個頻率點，鎖相環(huán)2 開始跳頻到第二個頻率點；第二個脈沖調制周期到達時，二選一開關選通鎖相環(huán)2，輸出第 二個點，同時鎖相環(huán)1置為第三個頻率點，鎖相環(huán)1開始跳頻到第三個點……如此直到輸出 全帶寬信號。單刀雙擲高速電子開關在選頻輸出時，也將鎖相環(huán)的IOys級以上的跳頻時 間轉化為開關切換的ns級跳頻時間，保證了雷達步進頻率脈沖信號的捷變頻要求。本發(fā)明從控制的速度要求、體積與成本出發(fā)，選用CPLD器件實現(xiàn)對鎖相環(huán)1和鎖 相環(huán)2的交替預置控制。CPLD是復雜可編程邏輯器件的英文簡稱，用它來實現(xiàn)控制電路，具 有體積小，速度高、調試簡單方便設計升級的特點，借助專用軟件通過JTAG接口可實現(xiàn)在 線編程，一般可編程次數(shù)在一百次以上?？刂茣r序見圖2所示。圖2中BPMCH為圖1中輸入脈沖調制周期，PLLC為圖1中二選一開關控制信號K， PLL2MA[7. · 0]、PLL1MA[7. · 0]分別為圖1中鎖相環(huán)1控制碼、鎖相環(huán)2控制碼。當PLLC為 高電平時開關選通鎖相環(huán)2 ；PLLC為低電平時開關選通鎖相環(huán)1。從圖2可以清楚地看到 控制電路對兩個鎖相環(huán)進行頻率交替預置的工作過程。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中設置兩個鎖相環(huán)電路，但顯而易見，也可以通過用四個或 是更多的鎖相環(huán)電路通過單刀多擲開關來實現(xiàn)。另外，對于鎖相環(huán)電路無需過多要求，無論 是脈沖吞除數(shù)字鎖相環(huán)還是小數(shù)分頻鎖相環(huán)均可適用于本方案；對于大規(guī)?？删幊炭刂齐?路，也可用FPGA實現(xiàn)。本領域技術人員可以根據(jù)不同的設計要求和設計參數(shù)在不偏離本發(fā) 明權利要求所界定的范圍內(nèi)進行各種增補、改進和更換，因此，本發(fā)明是廣泛的。
權利要求
基于鎖相環(huán)預置開關選頻輸出的步進頻信號產(chǎn)生方法，其特征在于用軟硬件相結合的方法產(chǎn)生步進頻信號，軟件對步進頻信號的產(chǎn)生進行時序控制；硬件由鎖相環(huán)1、鎖相環(huán)2、隔離放大器1、隔離放大器2、單刀雙擲高速電子開關、脈沖調制器和大規(guī)?？删幊唐骷嫵?，其中，兩鎖相環(huán)為相同結構的兩組鎖相環(huán)電路，用于實現(xiàn)雷達步進頻信號帶寬及跳頻間隔，隔離放大器用于隔離單刀雙擲高速電子開關切換產(chǎn)生的駐波對鎖相環(huán)的鎖定相位的影響；單刀雙擲高速電子開關在兩鎖相環(huán)之間以脈沖調制周期信號為觸發(fā)進行切換，脈沖調制器以脈沖調制周期信號為控制信號實現(xiàn)脈沖調制輸出；大規(guī)?？删幊唐骷刂齐娐芬悦}沖調制周期信號為節(jié)拍向鎖相環(huán)輸出相應的控制指令，對兩個鎖相環(huán)進行頻率交替預置實現(xiàn)頻率步進。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于鎖相環(huán)預置開關選頻輸出的步進頻信號產(chǎn)生方法，其特 征在于軟件部分對步進頻信號產(chǎn)生的時序控制為大規(guī)?？删幊唐骷刂齐娐份敵龅逆i 相環(huán)控制碼控制鎖相環(huán)1和鎖相環(huán)2以脈沖調制周期為觸發(fā)，分別輸出信號帶寬內(nèi)的奇數(shù) 頻點與偶數(shù)頻點，加電時，鎖相環(huán)1和鎖相環(huán)2均處于第一點的初始狀態(tài)，在第一個脈沖調 制周期到達時，單刀雙擲高速電子開關選通鎖相環(huán)1，鎖相環(huán)1輸出第一個點，同時控制電 路將下一個頻率點值置于鎖相環(huán)2實現(xiàn)頻率步進，鎖相環(huán)2跳頻到第二個頻率點；第二個脈 沖調制周期到達時，單刀雙擲高速電子開關選通鎖相環(huán)2，輸出第二個頻率點，同時控制電 路將鎖相環(huán)1置為第三個頻率點，鎖相環(huán)1開始跳頻到第三個頻率點，如此，通過控制電路 對兩個鎖相環(huán)進行頻率交替預置，直到輸出全帶寬信號。
3.根據(jù)權利要求1所述基于鎖相環(huán)預置開關選頻輸出的步進頻信號產(chǎn)生方法，其特征 在于單刀雙擲高速電子開關通過選頻輸出，將鎖相環(huán)的IOys級以上的跳頻時間轉化為 開關切換的ns級跳頻時間，保證雷達步進頻率脈沖信號的捷變頻要求。
全文摘要
本發(fā)明公開基于鎖相環(huán)預置開關選頻輸出的步進頻信號產(chǎn)生方法，由鎖相環(huán)、隔離放大器、單刀雙擲高速電子開關、脈沖調制器和大規(guī)模可編程器件構成的鎖相電路產(chǎn)生步進頻信號，鎖相環(huán)實現(xiàn)雷達步進頻信號帶寬及跳頻間隔，隔離放大器隔離單刀雙擲高速電子開關切換產(chǎn)生的駐波對鎖相環(huán)的鎖定相位的影響；單刀雙擲高速電子開關在兩鎖相環(huán)之間以脈沖調制周期信號為觸發(fā)進行切換，脈沖調制器以脈沖調制周期信號為控制信號實現(xiàn)脈沖調制；大規(guī)?？删幊唐骷刂齐娐芬悦}沖調制周期信號為節(jié)拍向鎖相環(huán)輸出相應的控制指令，對兩個鎖相環(huán)進行頻率交替預置實現(xiàn)頻率步進。本發(fā)明在充分滿足頻率帶寬、頻率間隔要求下，在現(xiàn)有步進頻信號產(chǎn)生方案中體積與重量最小。
文檔編號G01S7/28GK101917187SQ201010230660
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權日2010年7月16日
發(fā)明者余鐵軍, 梁文博, 王棟, 郝金華, 雷國忠 申請人:中國兵器工業(yè)第二○六研究所