基于全數(shù)字鎖相環(huán)架構(gòu)的雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體無線通訊器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于雷達(dá)波段基于全數(shù)字鎖相環(huán) 電路的兼具應(yīng)答和干擾功能的無線通訊器。
【背景技術(shù)】
[0002] 雷達(dá)技術(shù)就是利用電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測向和定位。它發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射 并接收其回波，經(jīng)過處理來獲取目標(biāo)的距離、方位和高度等信息。雷達(dá)技術(shù)從軍方開始利用 它來測定遠(yuǎn)距離或看不見的目標(biāo)的方向、距離、大小等為起點(diǎn)，其發(fā)展已經(jīng)歷了六十多年， 時(shí)至今日，仍方興未艾，蓬勃發(fā)展。
[0003] 隨著科技的不斷發(fā)展，雷達(dá)的功能也不斷擴(kuò)展，觀測目標(biāo)從當(dāng)初的空中飛機(jī)，到現(xiàn) 在已拓寬到從地下到空間的多類目標(biāo)，除此之外，它現(xiàn)在還是各類先進(jìn)作戰(zhàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確 打擊的必備設(shè)備，是發(fā)展先進(jìn)武器系統(tǒng)測試評(píng)估的手段。這就對(duì)雷達(dá)技術(shù)提出了新的要求： 一方面，雷達(dá)系統(tǒng)朝數(shù)字化和智能化等方向發(fā)展，以進(jìn)一步提高抗干擾、抗摧毀和對(duì)付隱身 目標(biāo)的能力，另一方面，盡可能實(shí)現(xiàn)雷達(dá)探測、電子戰(zhàn)及通信系統(tǒng)等電子設(shè)備一體化，從而 朝著系統(tǒng)整合化方向發(fā)展。而隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達(dá)干擾技術(shù)也隨著不斷推進(jìn)。它 們彼此在相互促進(jìn)、相互斗爭中發(fā)展起來的，既像一個(gè)矛盾的兩方面，又像相輔相成的一個(gè) 整體互相依存。因此，實(shí)現(xiàn)應(yīng)答/干擾/抗干擾一體化是未來電子設(shè)備的發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種基于全數(shù)字鎖相環(huán)的雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體無線通訊器。
[0005] 本發(fā)明提出的雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體無線通訊器，是在全數(shù)字鎖相環(huán)架構(gòu)的基礎(chǔ)上 添加上混頻器和調(diào)制單元，通過選擇合適的調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)反向應(yīng)答或干擾。其中，全數(shù)字鎖 相環(huán)包括數(shù)控振蕩器、上混頻器、分頻器鏈、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、天線，其原理是 數(shù)控振蕩器由數(shù)字信號(hào)控制產(chǎn)生高頻信號(hào)，經(jīng)過分頻器鏈降頻成低頻信號(hào)與參考信號(hào)相比 較，由時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器將兩個(gè)信號(hào)之間的相位差量化成二進(jìn)制碼，再經(jīng)由數(shù)字濾波器來最 終控制數(shù)控振蕩器，得到頻率穩(wěn)定的輸出。為了能夠?qū)崿F(xiàn)反向應(yīng)答和干擾的功能，添加了上 混頻器和天線作為接收端，并增加了一個(gè)加法器作為調(diào)制單元以實(shí)現(xiàn)干擾信號(hào)的引入。天 線接收到的信號(hào)，作為上混頻器的本振信號(hào)與數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相混頻，通過鎖相環(huán) 的環(huán)路架構(gòu)實(shí)現(xiàn)頻率穩(wěn)定的輸出，即為發(fā)射信號(hào)。一方面通過鎖相環(huán)的環(huán)路鎖定特性得到 與接收信號(hào)頻率/相位相關(guān)的發(fā)射信號(hào)，另一方面通過鎖相環(huán)的環(huán)路增益得到放大后的發(fā) 射信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)反向應(yīng)答的功能。通過調(diào)制時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的二進(jìn)制數(shù)字碼可以在 最終的發(fā)射信號(hào)上疊加虛假信號(hào)，從而達(dá)到干擾敵方雷達(dá)的作用。
[0006] 本發(fā)明中的雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體器，包括： (1) 一個(gè)基于電感電容陣列的數(shù)控振蕩器； (2) 用于接收信號(hào)和頻率轉(zhuǎn)換的上混頻器； (3) -個(gè)基于延時(shí)單元的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器； (4) 用來控制環(huán)路帶寬的數(shù)字濾波器； (5) 兩個(gè)分別用于用于接收和發(fā)射雷達(dá)信號(hào)的天線； (6) -個(gè)用于改變鎖定頻率的分頻器鏈。
[0007] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的效果是通過上混頻器接收雷達(dá)信號(hào)，并通過數(shù)字鎖相環(huán)產(chǎn)生反射的 雷達(dá)信號(hào)，起到應(yīng)答雷達(dá)信號(hào)的作用。其次，本發(fā)明中的全數(shù)字鎖相環(huán)，可以通過添加數(shù)字 調(diào)制信號(hào)至環(huán)路中，形成偽裝的虛假反射信號(hào)，起到干擾敵方雷達(dá)的作用。
【附圖說明】
[0008] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0009] 圖1是本雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2是本雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體器的作為應(yīng)答器的工作原理。
[0011] 圖3是本雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體器的作為干擾器的工作原理。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖進(jìn)行說明： 如圖1所示，是本雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體無線通訊器的具體架構(gòu)圖。本雷達(dá)應(yīng)答/干擾 一體器主要基于全數(shù)字鎖相環(huán)架構(gòu)，由上混頻器、分頻器鏈、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、 天線和數(shù)控振蕩器構(gòu)成。當(dāng)接收部分的天線沒有接收到輸入信號(hào)時(shí)，全數(shù)字鎖相環(huán)鎖定在 其固有頻率。當(dāng)接收天線接收到輸入信號(hào)RX時(shí)，此信號(hào)與全數(shù)字鎖相環(huán)產(chǎn)生的固有頻率信 號(hào)相混頻；產(chǎn)生的高頻信號(hào)經(jīng)過分頻器鏈N分頻后與參考信號(hào)REF進(jìn)行相位或頻率比較，該 相位檢測由時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)；檢測得到的相位差輸入數(shù)字濾波器進(jìn)行處理，其后數(shù)字 濾波器產(chǎn)生控制數(shù)控振蕩器的信號(hào)，進(jìn)而改變數(shù)控振蕩器的輸出信號(hào)，也即改變了最終的 發(fā)射信號(hào)TX的頻率，環(huán)路最終鎖定在新的頻率處。
[0013] 如果輸入信號(hào)存在初始相位Φ，輸出信號(hào)相位為Θ，則混頻器的輸出應(yīng)滿足：
此混頻器為上混頻器，因此下邊帶信號(hào)很小，可以忽略不計(jì)，因此最終鎖定時(shí)，頻率和 相位分別滿足：
因此，最終反射放大器的返回信號(hào)即TX，與RX的頻率相關(guān)，相位共輒。
[0014] 圖2為本雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體無線通訊器作為干擾器時(shí)的工作原理圖，通過調(diào)制 時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出碼，即對(duì)輸出和時(shí)鐘的相位差進(jìn)行調(diào)制，這樣可以使得發(fā)射信號(hào)TX 成為具有低頻相位調(diào)制的信號(hào)。環(huán)路鎖定時(shí)，可以得出數(shù)控振蕩器輸出信號(hào)的相位和輸入 參考信號(hào)相位之間的關(guān)系如下：
Φ PM為輸入相位調(diào)制信號(hào)，N為全數(shù)字鎖相環(huán)的分頻比，同時(shí)N采用頻率調(diào)制，通過調(diào)制 N和ΦΡΜ，最終的輸出相位Θ即為相位調(diào)制信號(hào)。通過全數(shù)字鎖相環(huán)，將噪聲信號(hào)或干擾信 號(hào)通過相位和頻率調(diào)制方式注入全數(shù)字鎖相環(huán)，最終將虛假調(diào)制信號(hào)調(diào)制到與輸入雷達(dá)信 號(hào)同頻率的射頻載波上，最終通過天線發(fā)射到空間中。這樣的方式有利于干擾和迷惑對(duì)方 雷達(dá)，起到隱蔽和戰(zhàn)術(shù)偽裝的作用。
[0015] 圖3為本雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體無線通訊器作為應(yīng)答器時(shí)的工作原理圖，如圖中所 示，通過接收天線和混頻器將雷達(dá)信號(hào)RX作為分頻器鏈的輸入；分頻后的信號(hào)與晶振產(chǎn)生 的參考信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，這兩個(gè)信號(hào)之間的相位差被時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器量化成數(shù)字碼，并通過 數(shù)字濾波器后對(duì)數(shù)控振蕩器的輸出信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)諧。當(dāng)環(huán)路鎖定后，此雷達(dá)應(yīng)答/干擾 一體無線通訊器的輸出信號(hào)頻率與輸入信號(hào)RX頻率等于鎖相環(huán)固有鎖定頻率。這樣的結(jié) 構(gòu)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位共輒，即實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)信號(hào)的反射，可以作為雷達(dá)信標(biāo)、虛擬靶機(jī) 等作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于全數(shù)字鎖相環(huán)的雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體無線通訊器，其特征在于在全數(shù)字 鎖相環(huán)架構(gòu)的基礎(chǔ)上添加混頻器和調(diào)制單元，通過選擇合適的調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)反向應(yīng)答或干 擾；其結(jié)構(gòu)組成包括： (1) 一個(gè)基于電感和電容陣列的數(shù)控振蕩器； (2) 用于接收信號(hào)和頻率轉(zhuǎn)換的上混頻器； (3) -個(gè)分頻器鏈； (4) 一個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器； (5) -個(gè)數(shù)字濾波器； (6) 兩個(gè)分別用于用于接收和發(fā)射雷達(dá)信號(hào)的天線； 其中，全數(shù)字鎖相環(huán)包括數(shù)控振蕩器、上混頻器、分頻器、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波 器，數(shù)控振蕩器由電壓控制產(chǎn)生高頻信號(hào)，經(jīng)過分頻器降頻成低頻信號(hào)與參考信號(hào)相比較， 由時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器將兩個(gè)信號(hào)之間的相位差量化成二進(jìn)制碼，再經(jīng)由環(huán)路濾波器來最終控 制數(shù)控振蕩器，得到頻率穩(wěn)定的輸出；添加的上混頻器和天線作為接收端，并增加調(diào)制單元 以實(shí)現(xiàn)干擾信號(hào)的引入；天線接收到的信號(hào)，作為上混頻器的本振信號(hào)與數(shù)控振蕩器產(chǎn)生 的信號(hào)相混頻，通過鎖相環(huán)的環(huán)路架構(gòu)實(shí)現(xiàn)頻率穩(wěn)定的輸出，即為發(fā)射信號(hào)；一方面通過 鎖相環(huán)的環(huán)路鎖定特性得到與接收信號(hào)頻率/相位相關(guān)的發(fā)射信號(hào)，另一方面通過鎖相環(huán) 的環(huán)路增益得到放大后的發(fā)射信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)反向應(yīng)答的功能；通過調(diào)制時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器 輸出的二進(jìn)制數(shù)字碼可以在最終的發(fā)射信號(hào)上疊加虛假信號(hào)，從而達(dá)到干擾敵方雷達(dá)的作 用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于全數(shù)字鎖相環(huán)的雷達(dá)應(yīng)答/干擾一體無線通訊器。該無線通訊器電路基于全數(shù)字鎖相環(huán)的基本架構(gòu)，由數(shù)控振蕩器、上混頻器、分頻器鏈、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、加法器構(gòu)成。首先接收信號(hào)從天線輸入上混頻器與鎖相環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)混頻，產(chǎn)生高頻信號(hào)；高頻信號(hào)通過分頻器降頻，再與參考信號(hào)進(jìn)行相位比較，由時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器得到量化的相位差；這個(gè)量化的差值通過數(shù)字濾波器產(chǎn)生穩(wěn)定的數(shù)值來控制數(shù)控振蕩器，產(chǎn)生最終的發(fā)射信號(hào)。該電路不僅實(shí)現(xiàn)了反向回溯應(yīng)答的功能，而且可以通過向全數(shù)字鎖相環(huán)注入虛假信號(hào)或噪聲信號(hào)來擾亂敵方雷達(dá)。
【IPC分類】G01S7/02, G01S7/38
【公開號(hào)】CN105044678
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510364033
【發(fā)明人】張雪皎, 鄭立榮
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月26日