全相參雷達(dá)頻率源設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)探討

趙文峰+李曉莉

摘要：針對全相參雷達(dá)進(jìn)行了概念闡述，重點(diǎn)針對全相參雷達(dá)頻率源的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用系統(tǒng)集成的觀點(diǎn)來分析雷達(dá)頻率源的設(shè)計(jì)，分析了一本振、二本振以及相關(guān)的RF接收系統(tǒng)等，為全相參雷達(dá)頻率源的設(shè)計(jì)提供了較多的參考。

關(guān)鍵詞：全相參雷達(dá)；頻率源設(shè)計(jì)；探討與研究

引言

相參性雷達(dá)在我國雷達(dá)的應(yīng)用中十分普遍，主振放大式雷達(dá)由頻率綜合器產(chǎn)生各種相關(guān)相參信號。相參雷達(dá)具有一定的優(yōu)點(diǎn)，這也是其近年來獲得廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵所在。現(xiàn)代全相參多普勒雷達(dá)作為全相參雷達(dá)的一種主要類型，對于頻率源的穩(wěn)定性提出了較高的要求，本文便是為了對全相參雷達(dá)進(jìn)行相應(yīng)的頻率源設(shè)計(jì)的探討。

一、全相參雷達(dá)概述

相參性雷達(dá)是指雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射信號、本振電壓、相參震蕩電壓和定時器的觸發(fā)脈沖均由同一基準(zhǔn)信號發(fā)出，這些信號之間可以保持較穩(wěn)定的相位關(guān)系，這種雷達(dá)系統(tǒng)稱為全相參雷達(dá)。而非相參雷達(dá)則在發(fā)射信號和本振信號的相位方面不具有一致性，接收機(jī)混頻信號與發(fā)射信號各自單獨(dú)產(chǎn)生。

相比于非相參雷達(dá)，相參雷達(dá)具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，比如其頻率較為穩(wěn)定，中頻全相參或本振鎖相相參在整個接受信號期間都持續(xù)存在。可以更好的進(jìn)行接收信號的相位判斷。以便進(jìn)行多普勒信息的獲取。

二、全相參雷達(dá)頻率源的設(shè)計(jì)

全相參雷達(dá)對于頻率源有較高的要求，其短期相對頻偏 值具有一本振頻率高，對于短穩(wěn)的要求較高，即的值，該值定義為短期相對穩(wěn)定度。短穩(wěn)較小說明相噪反應(yīng)較低。同時，全相參雷達(dá)的二本振及相參信號頻率值較低。在相同的頻偏之下，全相參雷達(dá)對于短穩(wěn)的要求要比一本振少，這一數(shù)值大約是.因而在全相參雷達(dá)的穩(wěn)定工作中起到重要作用的是一本振。全相參雷達(dá)在軍事和氣象方面都有較大的應(yīng)用，一般軍用雷達(dá)對頻率源的要求更高，而氣象雷達(dá)的種類繁多，用處也不同，它對輸出頻率帶寬的要求不嚴(yán)格，相比軍用全相參雷達(dá)而言對頻率源的要求也有了一定的降低。

氣象用雷達(dá)對于頻率源的輸出功率起伏要求要比軍用雷達(dá)的頻率源更嚴(yán)，因?yàn)樗Ｓ霉β孰娖絹順?biāo)示，故而要求輸出功率要足夠小。同時，氣象雷達(dá)為了操作簡單往往使用一次混頻，對于頻率源輸出信號通道之間的隔離要求較高，往往要求達(dá)到100db之上。對于RF接收而言，為了實(shí)現(xiàn)高靈敏度、抗鏡象干擾多采用低噪聲放大并加二次變頻技術(shù)，在軍用雷達(dá)和氣象雷達(dá)上，這一點(diǎn)是共同的要求。而在選取一本振還是二本振變頻方面，由于一本振跳頻、因而合成較為復(fù)雜。RF接收中頻恒定，二本振跳頻容易實(shí)現(xiàn)，因而一般采用二本振設(shè)計(jì)。

圖1 頻率源、RF接收圖

2.1.頻率源工程科學(xué)設(shè)計(jì)

全相參雷達(dá)頻率源的工程設(shè)計(jì)需要根據(jù)雷達(dá)具體的使用環(huán)境來決定，以氣象雷達(dá)為例，其要求的寬頻帶頻率捷變較小，對于相噪、雜散、通道隔離性等具有較高的要求。因而頻率源的設(shè)計(jì)需要保證以下幾點(diǎn)：

首先，為了保障相對較低的相噪和雜散，同時達(dá)到高隔離的要求，就必然要求該頻率源具有良好的電磁兼容設(shè)計(jì)，具備較好的去耦濾波措施，平衡輸入和輸出在控制接口的設(shè)計(jì)中具有重要意義。同時要保障良好的印制板中信號走向設(shè)計(jì)，保證元器件的施放不會產(chǎn)生額外的相噪和雜散。

其次，應(yīng)對較低的相噪，選用長、短期頻率穩(wěn)定度都較好的恒溫晶振是不錯的選擇，并合理設(shè)計(jì)倍頻次數(shù)，正確選用倍頻電路，設(shè)計(jì)良好的信號功率電平和放大器電路。

最后，設(shè)計(jì)良好的低雜散并保證較高的通道隔離性，這要求不僅在電容方面還要在電路設(shè)計(jì)方面具有良好的設(shè)計(jì)與匹配性。合理的濾波器設(shè)計(jì)對于電路匹配設(shè)計(jì)有較大的作用，也有助于實(shí)現(xiàn)高通道隔離性。

2.2.一本振合成

一本振的合成由參考頻率源首先發(fā)出一定頻率的參數(shù)，根據(jù)一定的路徑到達(dá)一本振之后轉(zhuǎn)去中頻接收。F1相噪譜密度以下述公式計(jì)算：

S0（W）={Sr（W）+N2[SN（W）+SVLF（W）/K2]+SVPD（W）/}+[1/（HG（s））]﹒[SVCO（W）+SVFM（W）/S2]（1）

該式子描述了一本振在合成過程中的相關(guān)過程，G（S）是環(huán)路開環(huán)增益函數(shù)，Sr（W）是參考源相噪譜密度，SN（W）是分頻器引入的相噪譜密度，SVPD（W）是PD引入的相噪譜密度。SVCO（W）是VCO相噪譜密度。SVFM（W）是電源紋波、噪聲和振動造成VCO寄生調(diào)頻。Kd是PD鑒相靈敏度。K0是VCO壓控靈敏度。

在該式中，具備低通特性的等效環(huán)路輸入相噪由后式VCO及相關(guān)因素造成。具備高通特性，不難看出N2的大小將導(dǎo)致環(huán)路帶內(nèi)相噪惡化的主要因素，由于N的數(shù)值較大，則會造成f1相噪明顯變大。在一本振合成的過程中，可以看出間接合成相比于直接合成而言具有更好的集成程度、模塊化程度較高，調(diào)試的工作量較小。

2.3.二本振及RF接收設(shè)計(jì)

二本振的作用是實(shí)現(xiàn)部分跳頻的實(shí)現(xiàn)，其計(jì)算公式為n1（16）n2（2）=n（32）.對于振頻較低的二本振而言，可以適當(dāng)增加其工作時間，可以保證較好的合成設(shè)備量、性能指標(biāo)。在工程技術(shù)方面，RF接收——中頻濾波器相對帶寬=BW/f一中頻5%，S、C波段的中頻設(shè)計(jì)一般為400-500兆赫茲，故而一般不會影響RF接收設(shè)計(jì)。

總結(jié)

本文重點(diǎn)是從相對專業(yè)和系統(tǒng)化的觀念來分析幾種雷達(dá)頻率源設(shè)計(jì)的方法，對軍用和氣象用雷達(dá)等不同的形式需要的雷達(dá)頻率源的不同進(jìn)行了相應(yīng)的分析，為相關(guān)的研究提供可資借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]PengGe，LingjiangKong，JianyuYang，Bin Zhao.Performance analysis of the full coherent netted radar system[P].IET International Conference on Radar Systems （Radar 2012），2012.

簡介：趙文峰，男（1983.5——），四川達(dá)州市人，工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)頻綜。

二作李曉莉，女（1986.8——），四川達(dá)州市人，助理工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)頻綜。