[发明专利]基于射频片上系统RFSOC的小型捷变频相控阵雷达

说明书

本发明公开了一种基于射频片上系统RFSOC的小型捷变频相控阵雷达，主要解决现有雷达体积大、带宽小、发射波形有限的问题。其包含程序加载单元、缓存单元、光通信单元、时钟单元、射频片上系统RFSOC、八个巴伦、四个射频前端模块和四个天线子阵列。RFSOC通过不同的接口分别与程序加载单元、缓存单元、光通信单元、时钟单元、巴伦、射频前端模块连接；每个射频前端模块通过模拟差分接口与一个发射通道的巴伦和一个接收通道的巴伦连接，通过模拟差分接口与时钟单元连接，通过SMP射频接插件与对应的一个天线子阵列连接。本发明减少了雷达体积，提高了信号带宽，并能灵活产生捷变频雷达信号，可用于机载和星载平台上的雷达系统。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体是一种捷变频相控阵雷达装置，可用于机载和星载平台上的雷达系统。

背景技术

相控阵雷达通过改变天线阵列各个天线单元收发信号的相位与幅度，进行发射波束和接收波束的快速指向，因而相控阵雷达具有扫描速度快、多目标追踪能力和抗干扰能力强的优势。而捷变频技术通过发射信号脉间载波频率的捷变，使敌方难以截获雷达信号，同样能显著提高抗干扰能力。

目前，常用的相控阵雷达装置多为基于高速数模转换器DAC或者直接频率合成器DDS的数字中频架构。再由发射接收T/R组件内的混频器实现中频至射频的上下变频，由T/R组件内的移相器和衰减器实现波束控制。这种相控阵雷达装置存在如下弊端：

一、体积较大，需要外接多个高速数模转换器DAC或者直接频率合成器DDS，增加了元器件数量，造成系统的体积较大。

二、信号带宽较小，受数字接口的速率影响，高速数模转换器DAC和高速模数转换器ADC的采样率不够高，中频带宽受限。

三、难以实现脉间相参的快速频率捷变波形，由于中频带宽受限，在中频难以实现较大范围的频率捷变，若在射频部分实现频率捷变，将极大增加系统复杂度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于RFSOC的小型捷变频相控阵雷达装置，以减少系统体积、增加信号带宽，并能灵活产生多种脉间相参的快速频率捷变波形。

为实现上述目的，本发明基于射频片上系统RFSOC的小型捷变频相控阵雷达装置，包含程序加载单元、缓存单元、光通信单元和时钟单元，其特征在于，还包括射频片上系统RFSOC、八个巴伦、四个射频前端模块和四个天线子阵列；

所述射频片上系统RFSOC，其通过CFI接口与程序加载单元双向连接，通过DDR4接口与缓存单元双向连接，通过IIC接口和GTH接口与光通信单元双向连接，通过模拟差分线路与时钟单元单向连接，通过模拟差分线路与每个巴伦单向连接，通过SPI接口与每个射频前端模块双向连接；

所述每个射频前端模块，其分别通过模拟差分接口与一个发射通道的巴伦和一个接收通道的巴伦单向连接，通过模拟差分线路与时钟单元单向连接，通过SMP射频接插件与对应的一个天线子阵列连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

第一，体积小：本发明无需外接模数装换器ADC、数模转换器DAC或直接频率合成器DDS，极大地减少了器件数量，有利于小型化设计。

第二，信号带宽大：本发明由于使用集成有千兆数据转换器的射频片上系统RFSOC，极大的提高了采样率和带宽，且扩大了中频信号频率捷变范围。

第三，灵活性高：本发明使用的射频片上系统RFSOC上集成有数字下变频DDC单元和数字上变频DUC单元，能灵活快速地产生和处理多种相参的雷达信号。

第四，通道利用率高：本发明通过射频前端的功分网络实现数字中频通道的扩展，再由软件控制的衰减器和移相器实现每个天线单元的波形控制，极大地提高了数字中频通道的利用率。

附图说明