一種基于國產IC的有源相控陣雷達信號源設計與實現

翟勝偉 張曉偉 楊咚咚

(1. 中國電子科技集團第二十七研究所 鄭州 450047； 2. 陜西黃河集團有限公司 西安 710043)

0 引言

有源相控陣雷達是雷達未來發展的重要方向之一。基于有源相控陣雷達體制，它具有更加靈活的波束控制能力、更強的干擾抑制能力、高分辨力以及可以根據任務需求和目標類型對時間、空間和能量進行自適應管理等優點，被廣泛應用于軍事和民用領域[1-3]。

相控陣，即相位可調的陣列，是由許多發射天線單元按一定規則排列形成的天線陣列。直接數字頻率合成(DDS)[4]成為頻率合成技術的主流，它對頻率進行合成是基于相位量化的概念。相位累加器在參考時鐘控制線，當時鐘帶來時就按送入的頻率控制字進行增量，然后將其得到的新的數值送入ROM查找表，經過DAC產生一組鋸齒波形，再經過平滑濾波得到連續波形。因其對產生的信號可以進行相位控制，所以DDS適合有源相控陣雷達。

本文選用國產IC完成有源相控陣雷達的信號源的設計，其實驗結果表明所產生的信號滿足設計指標。

1 DDS基本原理

本文所選取的DDS為中電24所生產，其國外所對應的型號為ADI公司的AD9910，其基本原理結構如圖1所示：

圖1 AD9910的基本原理結構圖

DDS的頻率控制字的計算式子如式(1):

(1)

其中，FTW為需要寫入的控制字，fsysclk為DDS的工作時鐘，Fout為需要輸出的頻率。

2 基于國產IC的設計方案

基于國產IC的有源相控陣雷達的信號源的設計方案如圖2所示:

圖2 基于國產IC的信號源設計框圖

本文所設計的信號源所選用主要國產IC有：中電24所的DDS、中航九院772所的FPGA和中電44所的光電轉換模塊，它們都為核心主要IC。

基于國產IC的信號源的工作流程可描述如下：

1)AD9522-4由系統所提供的1GHz的時鐘，經FPGA1控制產生整個信號源不同IC芯片所需的工作時鐘。

2)由計算機發出產生信號的指標：如，脈沖寬度、重復周期、信號帶寬、信號中心頻率；然后由軟件界面計算的控制字，經光電轉換模塊送至FPGA1。

3)TLK1501完成光電轉換模塊和FPGA1之間的通信，其通信編碼格式為8b/10b編碼。

4)FPGA1將來自計算機的控制字，送至FPGA0，由FPGA0送至DDS芯片，產生計算機所要求產生的信號。

3 實驗結果

圖3為基于國產IC所搭建的電路，其中電路板和一根筆所比較，其尺寸為14cm×12cm。圖4為實驗調試的場景。

圖3 基于國產IC的信號源實物圖

圖4 實驗調試場景

圖5 實驗調試的結果

圖5(a)為信號源產生的32μs的線性調頻信號的時域波形，其中心頻率為50MHz，帶寬為5MHz，其重復周期為1000μs；圖5(b)為重復的周期信號；圖5(c)為其產生線性調頻信號的頻域測試，其帶內起伏小于0.2dB；圖5(d)為同步脈沖信號和線性調頻信號。

4 結束語

本文提出了一種基于國產IC的有源相控陣雷達的信號源設計方案，所完成的電路經調試，其所產生的線性調頻信號滿足設計指標要求，驗證了基于國產IC實現信號源的可行性。

參考文獻:

[1] 張光義，趙玉潔.相控陣雷達技術[M].北京: 電子工業出版社,2006.

[2] 郭燕昌，錢繼曾,黃富雄,等.相控陣和頻率掃描天線原理[M]. 北京: 國防工業技術出版社,1978.

[3] 丁鷺飛,耿富錄.雷達原理[M].西安:西安電子科技大學出版社.2006.

[4] 高澤溪，王誕燕.DDS+PLL技術與應用[J].電子技術應用,1997(9): 39-41.