一种基于国产IC的有源相控阵雷达信号源设计与实现

翟胜伟 张晓伟 杨咚咚

(1. 中国电子科技集团第二十七研究所 郑州 450047； 2. 陕西黄河集团有限公司 西安 710043)

0 引言

有源相控阵雷达是雷达未来发展的重要方向之一。基于有源相控阵雷达体制，它具有更加灵活的波束控制能力、更强的干扰抑制能力、高分辨力以及可以根据任务需求和目标类型对时间、空间和能量进行自适应管理等优点，被广泛应用于军事和民用领域[1-3]。

相控阵，即相位可调的阵列，是由许多发射天线单元按一定规则排列形成的天线阵列。直接数字频率合成(DDS)[4]成为频率合成技术的主流，它对频率进行合成是基于相位量化的概念。相位累加器在参考时钟控制线，当时钟带来时就按送入的频率控制字进行增量，然后将其得到的新的数值送入ROM查找表，经过DAC产生一组锯齿波形，再经过平滑滤波得到连续波形。因其对产生的信号可以进行相位控制，所以DDS适合有源相控阵雷达。

本文选用国产IC完成有源相控阵雷达的信号源的设计，其实验结果表明所产生的信号满足设计指标。

1 DDS基本原理

本文所选取的DDS为中电24所生产，其国外所对应的型号为ADI公司的AD9910，其基本原理结构如图1所示：

图1 AD9910的基本原理结构图

DDS的频率控制字的计算式子如式(1):

(1)

其中，FTW为需要写入的控制字，fsysclk为DDS的工作时钟，Fout为需要输出的频率。

2 基于国产IC的设计方案

基于国产IC的有源相控阵雷达的信号源的设计方案如图2所示:

图2 基于国产IC的信号源设计框图

本文所设计的信号源所选用主要国产IC有：中电24所的DDS、中航九院772所的FPGA和中电44所的光电转换模块，它们都为核心主要IC。

基于国产IC的信号源的工作流程可描述如下：

1)AD9522-4由系统所提供的1GHz的时钟，经FPGA1控制产生整个信号源不同IC芯片所需的工作时钟。

2)由计算机发出产生信号的指标：如，脉冲宽度、重复周期、信号带宽、信号中心频率；然后由软件界面计算的控制字，经光电转换模块送至FPGA1。

3)TLK1501完成光电转换模块和FPGA1之间的通信，其通信编码格式为8b/10b编码。

4)FPGA1将来自计算机的控制字，送至FPGA0，由FPGA0送至DDS芯片，产生计算机所要求产生的信号。

3 实验结果

图3为基于国产IC所搭建的电路，其中电路板和一根笔所比较，其尺寸为14cm×12cm。图4为实验调试的场景。

图3 基于国产IC的信号源实物图

图4 实验调试场景

图5 实验调试的结果

图5(a)为信号源产生的32μs的线性调频信号的时域波形，其中心频率为50MHz，带宽为5MHz，其重复周期为1000μs；图5(b)为重复的周期信号；图5(c)为其产生线性调频信号的频域测试，其带内起伏小于0.2dB；图5(d)为同步脉冲信号和线性调频信号。

4 结束语

本文提出了一种基于国产IC的有源相控阵雷达的信号源设计方案，所完成的电路经调试，其所产生的线性调频信号满足设计指标要求，验证了基于国产IC实现信号源的可行性。

参考文献:

[1] 张光义，赵玉洁.相控阵雷达技术[M].北京: 电子工业出版社,2006.

[2] 郭燕昌，钱继曾,黄富雄,等.相控阵和频率扫描天线原理[M]. 北京: 国防工业技术出版社,1978.

[3] 丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].西安:西安电子科技大学出版社.2006.

[4] 高泽溪，王诞燕.DDS+PLL技术与应用[J].电子技术应用,1997(9): 39-41.