一种基于国产IC的有源相控阵雷达信号源设计与实现

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。

换届以来，临沂市河东区人大常委会创新开展了“代表履职尽责做表率、建设美丽河东当先锋”主题实践活动，推进代表履职能力有新提高、助力发展有新业绩、建言献策有新成效、服务群众有新举措、全区代表工作有创新，有活力、有亮点。

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)

教学效果：通过具体的任务驱动，项目教学，学生亲自动手操作，参与了整个学习过程，看到了效果，感到很好玩，提升了学生的成就感。每完成一个任务，都对完成情况进行总结，对于表现好的小组，进行表扬，对于效果不理想的小组，及时分析原因。每个学生都参与到整个教学过程，增强了学生学习本门课程的兴趣，培养了学生的职业素养。

2 基于国产IC的设计方案

选取我院2017年1月~2018年1月收治的50例异位妊娠患者为研究对象,随机分为两组,各25例,对照组接受经腹彩超检测,年龄21~44岁,平均年龄(27.5±3.5)岁,停经时间30~120d,平均停经时间(49.5±2.5)d;观察组接受经阴道超声检测,年龄22~45岁,平均年龄(28.5±3.5)岁,停经时间31~120d,平均停经时间(50.0±2.5)d;两组患者均已通过相关检测,符合检测标准,无超声、彩超不适者,均有明显停经史,HCG显示阳性,排除其他传染疾病,年龄、停经时间等方面经统计学分析,无显著性差异,P>0.05,有可比性。

  

图2 基于国产IC的信号源设计框图

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。

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。

特殊工种作业人员需要进行相关培训并考取相应资质后方可上岗作业，严禁无资质人员进行特殊作业行为。作业中须严格按照《电业安全工作规程》中要求，落实各项安全措施。必须严格执行工作票制度，作业前应认真进行作业风险预控分析，工作负责人根据作业内容、作业方法、作业环境、人员状况等分析可能发生危及人身或设备安全的危险因素，采取有针对性的措施，预防事故的发生，安全管理人员要检查到位。

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。

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。

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的有源相控阵雷达的信号源的设计方案如图2所示:

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。

在长春市各大院校(东北师范大学，吉林大学，吉林体育学院，吉林艺术学院，吉林农业大学，长春理工大学等)随机抽取一部分大学生作为调查对象.

  

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.