[发明专利]基于锁相环预置开关选频输出的步进频信号产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达脉冲信号频率合成方法，具体为基于锁相环预置开关选频输出的步进频信号产生方法。通过发射离散的步进频率脉冲实现对目标进行频域采样。

背景技术

雷达步进频率脉冲信号(简称步进频信号)是常用的一种距离高分辨率发射信号。其形式上是由以一个固定的频率差值为跳频间隔，按照固定跳频的规律，以步进跳频脉冲为跳频触发的一组连续脉冲串。其实质是通过发射离散的步进频率脉冲实现对目标进行频域采样然后在时域处理，在不增加信号带宽的前提下，通过脉冲串的相参合成处理而获得目标的合成距离剖面图，提高距离分辨率而不需要过高的A/D的采样率。其关键指标是带宽、频率分辨率和变频时间。通常，由频率综合器(以下简称频综)实现雷达步进频脉冲信号。

从产生方式上看，实现雷达步进频率脉冲信号实际上是一种符合一定跳频规律的捷变频频率合成。相对于一般的捷变频频率合成对于相位噪声、杂散、体积重量等的一般要求外，雷达步进频率脉冲信号还有如下几个特点：

1)雷达步进频脉冲信号的带宽由雷达需实现的距离分辨率决定，其频率步进一般选取对应脉冲调制信号带宽，则雷达步进频脉冲信号的步进和信号带宽成为随雷达性能要求变化的设计参数；

2)步进频率脉冲信号的跳频以雷达工作的脉冲重复周期为跳频触发进行脉间跳频，这就要求频率变频时间需满足脉间跳频要求；

3)步进频率脉冲信号的跳频以频率间隔为步进，有着固定的变频规律。

针对雷达步进频率脉冲信号的特点，为实现信号可变带宽、可变步进并且有跳频时间要求、具有一定的可扩展性的雷达步进频率脉冲信号产生方法，如果采用直接模拟式频率合成显然需要通过谐波发生器和大量的开关滤波器组，其体积大、重量重、可扩展性不强；如果选用直接数字式频率合成方案，则由于现在常用的数字直接式频率合成器(DDS)带宽限制，常常需要采用倍频的方案扩展带宽，将会使带内杂散指标成倍恶化；如果选用数字锁相环实现，则可以方便的设计信号带宽与步进，但是由于锁相环变频时间一般大于10μs，无法实现步进频率的快速变频。

发明内容

本发明要解决的问题是针对常用的雷达步进频信号产生方式存在的体积、重量、带宽、频率分辨率、变频时间等指标不能兼顾的局限性，依据雷达步进频信号的特点，提供一种新的频率合成方法，将上述的各项指标加以统一，形成一种模块化的雷达步进频信号产生方法，用以满足雷达对于步进频信号形式的要求。

本发明的技术方案如下：

1)步进频信号由锁相环1、隔离放大器1、锁相环2、隔离放大器2、单刀双掷高速电子开关、脉冲调制器和大规模可编程器件控制电路产生；

2)锁相环1、锁相环2为相同结构的两组锁相环电路，用于实现雷达步进频信号带宽、及跳频间隔，其跳频时间小于雷达工作的脉冲调制周期；

3)隔离放大器1、隔离放大器2用于隔离单刀双掷高速电子开关切换产生的驻波对锁相环的锁定相位的影响；

4)单刀双掷高速电子开关用于在锁相环1和锁相环2之间以脉冲调制周期信号为触发进行切换。在切换到锁相环1时，锁相环1输出当前频率点，此时，控制电路将下一个频率点值置于锁相环2中实现频率步进；在下一个脉冲调制周期到来时，开关切换到锁相环2输出预置的频率点；

5)脉冲调制器以脉冲调制周期信号为控制信号实现脉冲调制；

6)大规模可编程器件控制电路以脉冲调制周期信号为节拍输出相应的控制指令。

本发明采用上述锁相电路产生雷达步进频脉冲信号，与现有技术相比较具有以下优点：

1)本发明的以锁相环为基础雷达步进频脉冲信号，在充分满足频率带宽、频率间隔的要求下，在现有步进频信号产生方案中具有最小的体积与重量；实现将频率带宽、频率间隔与体积与重量等各项指标加以统一。

2)通过单刀双掷高速电子开关选频输出，将锁相环的10μs级以上的跳频时间转化为开关切换的ns级跳频时间，保证了雷达步进频率脉冲信号的捷变频要求。

3)表1列出了本方案与传统方案的比较。

表1本方案与传统方案对比表