[实用新型]一种X波段调频连续波雷达频率综合发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及调频连续波雷达频率综合发生器，特别是一种X波段低相位噪声调频连续波雷达频率综合发生器。

背景技术

频率综合发生器产生雷达所需的各种频率成份，各种频率间又互相关联，电路非常复杂。电路的复杂程度必然直接影响频率综合发生器的体积、重量和成本。在便携式雷达中对体积和重量的要求非常严格，这就要求频率综合器选择最合适的方案，控制体积和重量。

频率综合发生器是雷达的核心部件，频率综合发生器的指标直接影响雷达的技术指标。特别在调频连续波雷达中，频率综合发生器的相位噪声直接影响到雷达的检测灵敏度，发射信号的短期稳定度直接影响雷达的改善因子，这就要求雷达频率综合发生器具有良好的相位噪声。

由于雷达电子对抗功能需要频率可变，并要求在比较宽的带宽内工作。一般频率变化范围越宽，电路越复杂，相位噪声越恶化。既要保证发射信号的低相位噪声，又要在一定范围内进行频率捷变，两者都要兼顾。

综上所述，要设计一个电路既要简单、成本低廉、体积小、重量轻，又要相位噪声指标好，还要求能够在较宽的频率范围内进行频率捷变的频率综合发生器是件非常复杂的工作。

请参考图1。频率综合发生器的基本原理是利用数字直接频率合成（DDS）产生需要的雷达调频连续波波形基波频率f₁，与300MHz时钟信号f₂上变频，接着与频率可捷变的P波段数字锁相环产生的频率f₃上混频，最后与X波段的取样锁相介质振荡器产生的频率f₄上混频，最终得到雷达发射需要的频率f。

传统的倍频链方式产生的微波信号，优点是近端相位噪声比较优良；缺点是远端的相位噪声指标很难达到系统指标的要求。特别是频率到X波段，倍频次数达到接近一百次（按晶振频率100MHz计算），需要使用多种倍频器多次倍频才能实现，这种方式产生的信号在X波段在1MHz处的相位噪声也难达到-130dBc/Hz。如果要进行频率捷变必须使用开关滤波器组，电路复杂、结构体积庞大。

用数字锁相环直接产生微波信号，优点是电路简单；缺点是随着频率的升高相位噪声恶化严重。锁相环框图请参考图2。由于锁相环基于数字电路，相位检波器的噪声指标比较差，根据倍频次数N与相位噪声恶化存在关系式20logN，随着N的变大，输出信号频率增高，相位噪声恶化越严重；如果控制好N的次数，可以保证输出信号的相位噪声指标在可接受的范围内。

取样锁相介质振荡器优点是输出频率有良好的相位噪声特性，特别是远端相位噪声指标优异，X波段取样锁相介质振荡器1MHz处的相位噪声可达到-140dBc/Hz。；缺点是不能进行频率变化，只能输出单一频率。

数字直接频率合成（DDS）可以方便的设计雷达波形，相位噪声指标优秀，但不能产生比较高的频率。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种低成本X波段低相位噪声宽频率捷变的频率综合发生器，它既有良好的相位噪声特性，又可在比较宽的带宽内进行频率捷变。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种X波段低相位噪声宽频率捷变的频率综合发生器，包括有100MHz恒温晶振、功分器、倍频器、P波段锁相环、X波段取样锁相介质振荡器、混频器、滤波器、可编程逻辑器、数字频率直接合成器和分频器；

100MHz恒温晶振用于提供基准时钟，经过功分器分为五路100MHz信号，一路直接输出100MHz相参信号供雷达其它部分使用，一路给可编程逻辑器件提供时钟，一路送入倍频器，另外两路分别为P波段锁相环和X波段取样锁相介质振荡器提供参考时钟；

可编程逻辑器用于时序控制及P波段锁相环和数字频率合成器的寄存器配置地址，控制频率变化；

100MHz信号经过倍频器输出300MHz信号，然后经过功分器先分为两路信号，一路信号经过200MHz带通滤波器产生f6信号，f6信号依次经过5分频器和40MHz带通滤波器得到f740MHz相参信号作为雷达系统其它部分使用的时钟；

另一路信号经过300MHz带通滤波器，然后再通过功分器为三路信号，分别为信号f2、信号f2’和300MHz信号f2”；

信号f2’为数字频率直接合成器提供时钟，数字频率合成器输出雷达的基本波形信号f1，基本波形信号f1与信号f2经混频、滤波后，接着与P波段锁相环产生的信号f3经混频、滤波后再与X波段取样锁相介质振荡器产生的信号f4混频，经滤波器后通过功分器得到发射信号f和f’，即发射信号f=f1+f2+f3+f4；