[发明专利]一种应用于相控阵雷达的多通道射频直采和产生电路

说明书

本发明提供了一种应用于相控阵雷达的多通道射频直采和产生电路，时钟管理及匹配延迟单元产生ADC/DAC时钟和低频时钟信号；射频产生和采样模块实现射频信号的直接产生和直接采样；存储处理模块通过FPGA接收存储AD采样后的原始数据，在FPGA内部进行抽取滤波，并通过FPGA实现数字信号在FPGA与DA之间的传输；主模块接收系统的控制信号产生同步信号和复位信号，实现主模块内部收发同步的同时，通过公共板将同步信号和复位信号传输至从模块，用于控制所有从模块中AD/DA芯片的同步及复位功能。本发明避免了系统的变频损耗，保证了信号的质量，满足雷达系统波束指向、高效空间功率合成、多通道收发同步要求。

技术领域

本发明涉及一种数字系统，主要针对P-L波段的多通道射频直采和产生，可以实现有源相控阵雷达和数字阵列雷达天线阵面的多通道同步。

背景技术

有源相控阵雷达和数字阵列雷达天线阵面均由多路TR通道构成，一般有源相控阵雷达收发时序控制和波束指向控制均由TR组件执行、实现。而数字阵列雷达的发射波形产生、回波AD变换也在数字TR组件实现。因此，引出了多通道数字TR高精度同步问题，包含多发射通道数字波形产生器之间的同步、多接收通道数字采样保持之间的同步和多通道收发之间的同步。

在发射DBF体制的雷达中，为了获得系统所需的发射增益和波束指向，系统中所有通道中的波形信号必须保证严格的时序同步。为了保证每个DDS芯片彼此同步，可以运用DDS芯片自带的自动同步功能，通过控制寄存器使每片DDS芯片都处于主动同步模式，可实现每个数字TR模块(DTRM)内多个DDS芯片的同步问题。对于多个数字TR模块之间的同步，可以通过对保证定时驱动电路的等长设计、多路定时信号高精度时间补偿技术等实现同步。

大规模相控阵由各数字通道分别独立完成雷达波形的产生、调制以及接收和解调，其难点在于通过高精度定时信号产生、传输补偿、驱动分配实现各数字通道的同步工作。对于多通道数字接收系统，仅取得具有优良性能的单通道采集电路是不够的，宽带阵列的多个通道难以避免在并行采样时出现不同步现象，这会极大地影响到系统性能，特别是波束形成性能。需要对各通道采样不同步造成的影响进行分析，在此基础上寻找简单易行的方法来测量和消除通道之间的不同步时延。对于多通道数字接收系统而言，影响同步的因素主要有工作时钟的同步、系统参考信号的同步和数据传输的同步问题，保证多通道间这三个信号达到纳秒级精度，就可满足数字阵列雷达的需求。

现阶段已实现针对2GHz以下的射频直接采样和射频直接产生，但针对相控阵雷达应用的多通道射频直接采样和射频直接产生数字系统，尚没有合理的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种应用于相控阵雷达的多通道射频直接产生和采样系统，可以实现有源相控阵雷达和数字阵列雷达天线阵面的多通道射频直接产生和采样以及多通道之间的同步。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于相控阵雷达的多通道射频直接产生和采样系统，包含n个数字组件和一个公共板。

所述的数字组件包括射频产生和采样模块、时钟管理及匹配延迟单元和存储处理模块；所述的射频产生和采样模块包括4路信号采集AD通道及4路信号产生DA通道；其中，时钟管理及匹配延迟单元产生射频产生和采样模块所需的ADC/DAC时钟和低频时钟信号；射频产生和采样模块实现射频信号的直接产生和直接采样；存储处理模块通过FPGA接收存储AD采样后的原始数据，在FPGA内部进行抽取滤波，并通过FPGA实现数字信号在FPGA与DA之间的传输；所述的数字组件中任意选择1个作为主模块，其余数字组件作为从模块；主模块接收系统的控制信号产生同步信号和复位信号，实现主模块内部收发同步的同时，通过公共板将同步信号和复位信号传输至从模块，用于控制所有从模块中AD/DA芯片的同步及复位功能。