專利名稱:微波移相鑒頻數(shù)字式單脈沖自頻調(diào)系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明適用于變頻或捷變頻的脈沖雷達(dá)能對單個發(fā)射脈沖完成本地振蕩器的自動頻率調(diào)整。
非相參頻率捷變雷達(dá)的發(fā)射頻率能夠?qū)崿F(xiàn)脈間的變頻或捷變頻。由于變頻的范圍寬，并且未知，為此已有技術(shù)把自頻調(diào)的調(diào)整分成粗調(diào)整和精調(diào)整兩個過程完成。發(fā)明U.S.P No3.249.937是采用返波管本振先測量被跟蹤磁控管腔的固有諧振頻率的自動頻率跟蹤系統(tǒng)，然而由于諧振腔的固有諧振頻率和實(shí)際振蕩頻率之差、壓控振蕩器(VCO)的非線性等使系統(tǒng)的跟蹤誤差遠(yuǎn)不能滿足雷達(dá)對自頻調(diào)精度的要求，還必須引入快速的第二次調(diào)整，如U.S Pat No3.611.380，其快速的自頻調(diào)其調(diào)整時間小于雷達(dá)發(fā)射脈沖的寬度，在窄脈沖情況下(＜0.5μs)由于調(diào)整時間短限制了調(diào)整環(huán)路的增益，加上調(diào)整時間來自發(fā)射機(jī)的干擾、寬的調(diào)整帶寬給VCO帶來了附加的噪聲、測量諧振腔的自然諧振頻率引入的大功率環(huán)行器等使雷達(dá)實(shí)際有效發(fā)射功率的降低及VCO的調(diào)后漂移等使已有技術(shù)的自動頻率微調(diào)的精度和性能尚不能滿足對自頻調(diào)系統(tǒng)的要求。
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種適于不同的脈沖寬度雷達(dá)的單脈沖自頻調(diào)系統(tǒng)，較之已有技術(shù)具有頻率跟蹤精度高、系統(tǒng)的構(gòu)成簡單、可靠性高、造價便宜、便于相似系統(tǒng)的歸一化，系列化。
來自發(fā)射機(jī)的微波發(fā)射脈沖，分成兩路，一路經(jīng)過移相，一路不經(jīng)移相，送至乘法器相乘，構(gòu)成對發(fā)射信號頻率的寬帶鑒頻器，鑒頻器輸出為發(fā)射頻率的對應(yīng)量。其其結(jié)果送至一接收頻率解算裝置求得對應(yīng)發(fā)射頻率接收機(jī)本振頻率，在雷達(dá)接收期將本振頻率通過自動調(diào)整使鎖定于對應(yīng)發(fā)射頻率的本振頻率上。通常的移相鑒頻器的輸出為Af
Af＝A2iSin〔2π(fi-fo)τ〕其中Ai為頻率fi的被鑒頻信號送至乘法器的幅度、τ為延時時間產(chǎn)生移相，fo為鑒頻器的中心頻率。這種鑒頻器的輸出Af除和被測頻率fi有關(guān)外還和輸入信號幅度Ai有關(guān)。本發(fā)明采用幅度穩(wěn)定裝置通過微波限幅二極管(PIN管)慢速閉環(huán)穩(wěn)幅、使輸入鑒頻器的被鑒頻信號的慢起伏消除，通過快速幅度穩(wěn)定裝置(穩(wěn)定幅度的響應(yīng)時間＜0.2μs)使脈間信號幅度變化消除，至使微波移相鑒頻器的輸出和輸入信號幅度無關(guān)。通常的鑒頻器輸出幅度和輸入信號頻率是正弦關(guān)系這將使本振頻率解算精度降低，本發(fā)明采用一次移相(τ)和高次移相(3τ、5τ…)校正鑒頻器線性，由延時τ和3τ、5τ等組合信號送至鑒頻器，其鑒頻器輸出為Af＝A2isin〔2πτ(fi-fo)〕-A2iK3sin〔6πτ(fi-fo)〕+A2iK5sin〔10πτ(fi-fo)〕-…其中fo為中心頻率;fi為被鑒頻信號頻率;τ為延時時間;K3、K5…為校正系數(shù)。適當(dāng)?shù)倪x取校正系數(shù)K3、K5…等可使鑒頻器在10%的頻帶內(nèi)有優(yōu)于1%的線性。鑒頻器的輸出經(jīng)高速模擬到數(shù)字信號的變換器，得到發(fā)射頻率的代碼，該碼在本振頻率解算裝置求出對應(yīng)本振頻率代碼，變換成模擬量去控制VCO并閉環(huán)鎖定VCO頻率，此時VCO頻率變化如調(diào)后漂移等僅成為閉環(huán)調(diào)整中的擾動量，并被降低了穩(wěn)定開環(huán)增益倍。通過中頻頻率測量裝置直接測量雷達(dá)收到的回波信號的中頻頻率，將該量的誤差值和循環(huán)修正存儲的修正量之和作為VCO的即時修正量，該調(diào)整量反回循環(huán)修正存儲器作為下次在該發(fā)射頻率的修正用。本發(fā)明適用于波長22cm～2cm、脈寬0.2μs～數(shù)微秒的雷達(dá)中。
已有技術(shù)采用探測諧振腔固有諧振頻率辦法引入價格昂貴的大功率環(huán)行器等不僅體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜并使雷達(dá)有效發(fā)射功率降低。本發(fā)明則無上述缺點(diǎn)。測量自然諧振頻率要求磁控管有足夠高的吸收峰致使磁控管的迴路效率降低5～15%，本發(fā)明無此要求，可使雷達(dá)有效發(fā)射功率提高。已有技術(shù)中VCO的調(diào)后漂移成為頻率跟蹤精度提高的限制因素之一，本發(fā)明采用接收期始終調(diào)整的辦法克服這一缺點(diǎn)。已有系統(tǒng)在窄脈沖情況下難以得到滿意的跟蹤精度，本發(fā)明在＞0.2μs情況下都具有較好的精度。
下面結(jié)合附圖“微波移相數(shù)字式單脈沖自頻調(diào)系統(tǒng)圖”闡述本發(fā)明。從主饋線中耦合出一部分發(fā)射信號10，該信號加至幅度穩(wěn)定裝置1，該裝置通過閉環(huán)控制進(jìn)行穩(wěn)幅。然后送至快速幅度穩(wěn)定裝置2，該裝置能穩(wěn)定信號脈間幅度變化。至此提供給移相鑒頻器3的信號在工作過程中幅度始終保持不變。移相鑒頻器3的移相元件由一段微帶傳輸線構(gòu)成延時時間τ(0.幾毫微秒)及高次延時時間3.τ…等，延時和不延時信號加至平衡乘法器，由此輸出鑒頻結(jié)果的模擬量。該模擬量送至本振頻率解算4，在4中將輸入的模擬量經(jīng)快速模數(shù)變換器變換并在4中求出本振頻率數(shù)字量及轉(zhuǎn)化成模擬量。VCO本振6由固態(tài)電壓控制振蕩器構(gòu)成，其產(chǎn)生信號一路送至雷達(dá)接收機(jī)混頻器作本振信號。一路送至幅度穩(wěn)定裝置1，快速幅度穩(wěn)定裝置2，移相鑒頻器3求出本振頻率鑒頻結(jié)果。本振頻率鑒頻的結(jié)果和來自本振頻率解算4輸出通過相加9后在放大5中比較產(chǎn)生誤差信號放大后控制VCO本振6的頻率，這一調(diào)節(jié)過程在雷達(dá)正程中始終進(jìn)行，來自雷達(dá)前置中放的回波信號11送至中頻頻率測量8，由此測量出的回波信號的中頻頻率的偏差，該偏差和來自循環(huán)修正7信號相加后送至放大5去修正VCO本振6頻率。在調(diào)整結(jié)束時相加9的輸出送回至“循環(huán)修正”進(jìn)行存儲，在下次再工作于此次發(fā)射頻率時作為調(diào)整VCO的修正量。
附圖 微波移相鑒頻數(shù)字式單脈沖自頻調(diào)系統(tǒng)1. 幅度穩(wěn)定裝置2. 快速幅度穩(wěn)定裝置3. 移相鑒頻器4. 本振頻率解算5. 放大6. VCO本振7. 循環(huán)修正8. 中頻頻率測量9. 相加10. 來自發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號11. 來自前置中放的回波信號
權(quán)利要求
1.一個快速自動頻率微調(diào)系統(tǒng)其特征在于用微波移相鑒頻、數(shù)字式自頻調(diào)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的微波移相鑒頻數(shù)字式自頻調(diào)系統(tǒng)其特征在于單脈沖自頻調(diào)并由幅度穩(wěn)定裝置、快速幅度穩(wěn)定裝置、移相鑒頻器、VCO本振、本振頻率解算、中頻頻率測量、循環(huán)修正構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的移相鑒頻器其特征在于采用一次移相和多次移相組合鑒頻的線性鑒頻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2本振頻率解算及循環(huán)修正其特征在于采用數(shù)字電路解算裝置。
5.一個快速自動頻率微調(diào)方法其特征在于采用微波移相鑒頻測量發(fā)射機(jī)頻率求出相應(yīng)本振頻率，接收期用同一鑒頻器測量本振頻率始終閉環(huán)跟蹤及即時測出中頻誤差循環(huán)修正。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所說的方法，其特征在于發(fā)射頻率測量結(jié)果，本振頻率結(jié)算及循環(huán)修正采用數(shù)字處理。
專利摘要
微波移相鑒頻數(shù)字式單脈沖自頻調(diào)適用于變頻或捷變頻雷達(dá)中，由具有和輸入信號幅度無關(guān)的線性微波移相鑒頻器、數(shù)字式本振頻率解算裝置、雷達(dá)接收期內(nèi)始終進(jìn)行調(diào)整的電壓控制振蕩器(VCO)及即時循環(huán)修正誤差等構(gòu)成。本發(fā)明簡化了自動頻率微調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成，消除了VCO調(diào)后漂移對跟蹤精度的影響。對微波波段波長22cm～2cm，脈沖寬度為0.2μs至數(shù)微秒的雷達(dá)采用本發(fā)明均能得到較高的自頻調(diào)精度。
文檔編號G01S7/28GK85100144SQ85100144
公開日1986年7月30日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者周廣元, 喬學(xué)禮, 呂柏, 欒德富 申請人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan