[发明专利]一种多通道可扩展宽带激励产生装置和方法

说明书

本发明公开了一种多通道可扩展宽带激励产生装置及方法，该装置包括CPCI机箱和安装在CPCI机箱内的嵌入式主控模块、时钟和同步分配模块、三块以上的激励产生模块；其中嵌入式主控模块与时钟和同步分配模块、各激励产生模块之间的控制信号和数据信号通过CPCI总线传输；时钟和同步分配模块通过射频同轴电缆接收外部输入的时钟信号、时序信号和同步信号；嵌入式主控模块按照配置参数控制各模块工作，使各激励产生模块产生激励信号。本发明所公开的激励产生装置，为有源相控阵雷达系统的研究提供了强有力的支撑，并在电工技术、工业自动化、智能控制及通讯电子等领域有着巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于有源相控阵雷达系统技术领域，特别涉及该领域中的一种用于有源相控阵雷达发射系统的多通道可扩展宽带激励信号产生装置和方法。

背景技术

目前激励信号产生装置的实现途径主要有锁相频率合成技术(PLL)和直接数字频率合成技术(DDS)等。锁相频率合成技术是通过对输出频率与参考频率在鉴相器中进行比相，再由比相后产生的误差电压控制压控振荡器输出激励信号，这种信号产生过程是一个逐次逼近的过程，输出激励信号的频率稳定需要一定的时间，故而频率转换时间较长，一般需要几个毫秒；并且锁相频率合成技术只能产生离散频率，当对频率分辨率要求比较高、输出通道比较多时，需要采用多环频率合成器，不可避免的要增加额外设备，使系统复杂化。

直接数字频率合成技术(DDS)是通过控制相位的变化速度来直接产生各种频率的信号。在宽带、频率分辨率、频率转换时间、相位连续性(相位变化连续)、调制输出(对输出信号易实现多种调制)和集成化等方面，都远远超过传统频率合成技术。但是DDS技术把频率和相位信息都用数字量表示，这样必然会产生量化精度误差和量化噪声，从而造成输出信号的幅度失真和相位失真，使得DDS的输出信号杂散较大；与此同时，DDS的输出信号频带有限(最高频率小于0.5fs，更高的fs要求器件的工作频率更高)，这是限制DDS技术发展和应用的主要问题之一。

随着科学技术的飞速发展和自动化程度的不断提高，软件无线电技术得到了快速发展，而数字上变频(DUC)作为软件无线电的核心技术，因其全数字化结构，频率分辨率高、频带宽、频率转换时间短、可输出任意波形、易于程控、使用灵活，性价比高、功耗低、体积小、重量轻、可靠性高等优点，在高频信号产生领域已经成为工程应用的首选。

有源相控阵雷达系统为了实现空间功率合成和天线波束快速扫描，需要多通道相位精确可控的雷达激励信号产生装置作为支撑，而现代相控阵雷达为了实现预警、跟踪、引导甚至探测等多种功能，对激励信号产生装置提出了很高的要求：一是多通道，能够产生多路相位相关可控的激励信号；二是可扩展，方便系统扩容；三是高频率分辨率，要达到微赫兹量级；四是高相位控制精度；五是能够快速进行空间波束扫描，且波束转换时间短；六是能够依据基带信号产生任意波形；七是能够在宽带范围内进行快速扫频，频率转换时间短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种应用于短波、超短波有源相控阵雷达系统的多通道可扩展宽带激励产生装置和方法。

本发明采用如下技术方案：

一种多通道可扩展宽带激励产生装置，其改进之处在于：包括CPCI机箱和安装在CPCI机箱内的嵌入式主控模块、时钟和同步分配模块、三块以上的激励产生模块；其中嵌入式主控模块与时钟和同步分配模块、各激励产生模块之间的控制信号和数据信号通过CPCI总线传输；时钟和同步分配模块通过射频同轴电缆接收外部输入的时钟信号、时序信号和同步信号，时钟和同步分配模块通过时序连接模块向各激励产生模块传输时钟信号、时序信号和同步信号；嵌入式主控模块按照配置参数控制各模块工作，使各激励产生模块产生激励信号；时钟和同步分配模块包括主时钟同步分配电路、时序控制电路和BIT检测电路，用于给各激励产生模块分配时钟信号和同步信号，并产生系统时序信号，各激励产生模块的结构相同，均包括FPGA和与FPGA电连接的八个激励产生电路、时钟同步分配电路、时序控制电路和BIT检测电路。

进一步的，嵌入式主控模块为宽温CPCI主板。