數(shù)字陣列雷達射頻接收組件的設(shè)計與實現(xiàn)

徐晶晶

摘 要：要在實時監(jiān)測的情況下獲取戰(zhàn)場上的信息，主要依靠的就是雷達，雷達所接收到的微弱射頻目標需要雷達系統(tǒng)的接收機對其進行放大、濾波、下變頻以及選頻等，得到頻譜較為“純凈”的目標，并將目標提供給后續(xù)系統(tǒng)，幫助后續(xù)系統(tǒng)完成監(jiān)測獲取目標諸元信息。數(shù)字陣列雷達射頻接收組件是某數(shù)字T/R組件的R通道部分，本文主要研究數(shù)字陣列雷達射頻接收組件的設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字陣列 雷達射頻 接收組件 組件設(shè)計

一、數(shù)字陣列雷達射頻接收組件的設(shè)計與實現(xiàn)

（一）射頻接收模塊

射頻接收模塊包括接收模塊的功能、接收模塊的工作原理、射頻接收模塊指標計算、以及主要電路設(shè)計。

接收模塊的功能：一般來說，接收模塊的位置處于射頻接收組件的前端，其中包括電子開關(guān)、限幅器組、濾波器組和四級放大鏈路，限幅器組一般有兩個。在雷達工作到了接收期時，通過接收組件能夠?qū)?shù)字陣列天線接收到的微弱目標射頻信號放大、濾波、選頻，在將外干擾抑制之后將其送往數(shù)字采樣電路。

接收模塊的工作原理：在接收模塊的前端，作為收發(fā)切換的是環(huán)形器，接收通道的增益可以通過數(shù)控接口來控制，也能在一定程度上擴展接收的動態(tài)。幾首模塊的工作原理組成框架圖如圖1所示。

射頻接收模塊指標計算：要對雷達接收機的增益指標進行計算與分配時，要充分考慮到接收機的靈敏度、接收機輸出信號所應(yīng)用到的處理方式以及動態(tài)范圍等因素。在數(shù)字陣列雷達射頻接收組件設(shè)計中，數(shù)字采樣的完成通常是通過ADC芯片，時間是在射頻回波信號經(jīng)過接收機射頻接收模塊輸出之后。因此，ADC芯片與接收機的系統(tǒng)增益具有一定的關(guān)聯(lián)，而在接收機的系統(tǒng)增益確定之后就能夠分配各級放大管的噪聲系數(shù)以及增益。

主要電路設(shè)計：主要電路設(shè)計包括限幅器的電路設(shè)計和放大鏈路的電路設(shè)計，其中，限幅器的電路設(shè)計一般采用PIN二極管，PIN二極管具有耗散功率較大、結(jié)電容較小的特點，其應(yīng)用范圍較廣，經(jīng)過實際的驗證之后，其限幅與承受功率均達到相應(yīng)的指標。選用二極管組成電子開關(guān)通常是選擇HMSP3822，其中具有兩只二極管，且是串聯(lián)，具有抗阻低的特點，可以作為開關(guān)使用;放大鏈路的電路設(shè)計通常是采用ATF-54143這一器件，該器件的特點是覆蓋范圍較廣，常常被應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品上，對于采購來說較為方便，且價格也較為便宜。ATF-54143器件在工作頻帶中的增益比較大，可以達到20dB，并且起伏較小，通常低于0.5dB。

（二）數(shù)字模塊AD采樣

功能：數(shù)字采樣電路的主要功能就是對回波信號的直接射頻進行采樣，并且對采樣信息進行變頻處理，在變頻處理時要將采樣信息置于數(shù)字濾波下，從而形成數(shù)字I/Q基帶信號。

適中的選取：Nyquist 采樣方案可適用于雷達重心頻率較高的信號，如線性調(diào)頻信號以及帶通窄帶信號，但這樣的采樣方式實施起來難度比較大，且具有高功耗、高成本、可靠性低等特點，實用價值并不高，因此，數(shù)字模塊AD采樣使用的采樣方案可以用帶通信號欠采樣方案。這一采樣方案可以適當降低采樣的頻率，避免在采樣過程中信號頻譜混疊，還能有效降低信號的頻率。

ADC芯片的選擇：ADC屬于信噪比損耗器件，因此在選擇ADC芯片時應(yīng)該要考慮到ADC的輸出信噪比。同時，在確定ADC的采樣速率以及量化精度時，應(yīng)該要充分考慮到芯片的處理能力。雖然說比較高的ACD采樣速率、量化精度都能達到一定的標準，但是單純提升其性能，會影響電路的簡單性，還會在一定程度上提高成本，無法在整體范圍內(nèi)提升其性能。因此，在ADC芯片的選擇上，不僅要考慮ADC的采樣速率、量化精度以及信噪比，還要考慮轉(zhuǎn)換位數(shù)、無失真動態(tài)范圍以及全功率輸出帶寬。

主要電路設(shè)計：在前端的射頻信號經(jīng)過SMA轉(zhuǎn)接頭輸送到變壓器，經(jīng)過變壓器之后，經(jīng)過射頻1∶1傳輸，單端的信號會轉(zhuǎn)化為差分信號。

二、結(jié)語

綜上所述，在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，信息化時代的基本語言就是數(shù)字。隨著數(shù)字電路的快速發(fā)展，雷達數(shù)字接收機的顯著標志變?yōu)閿?shù)字化技術(shù)。技術(shù)的發(fā)展為數(shù)字陣列雷達射頻接收組件的設(shè)計與實現(xiàn)提供了必要的基礎(chǔ)條件，極大地改善了接收機的靈活性與整體性能，為實現(xiàn)接收機全數(shù)字化奠定了一定的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]田金星.數(shù)字陣列雷達射頻接收組件的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué)，2015.