CN201259543Y - 一种毫米波雷达频率合成器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及雷达技术领域，它是一种毫米波雷达频率合成器。设恒温晶振、压控振荡器VCO、晶振分频器、倍频放大链、混频器、鉴相器、环路分频器，恒温晶振信号一路经倍频放大链与VCO输出混频，其混频信号环路分频与恒温晶振的另一路即晶振分频接入鉴相器，环路滤波压控VCO锁相频率合成，VCO输出f_N锁定调频器基频，谐频为雷达发射载频f₀，或调相倍频功放为雷达载频f₀，f_N定向耦合为分谐波混频本振信号f_L，内在倍频接收载频f₀，环路分频器输出相干检波器基准频率f_i、调制基准频率f_m、时钟信号fc₁、fc₂、fc₃。适用于毫米波相干雷达作频率、时钟信号源。

Description

一种毫米波雷达频率合成器

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，具体是一种毫米波雷达频率合成器。

背景技术

非相参雷达检测目标信息，是通过发射脉冲与接收回波脉冲之间产生时延差来提取目标距离信息，这种检测目标其回波伴随周围物体杂波干扰，尤其是检测微弱目标回波时会被强杂波淹没，影响雷达正常工作。检测运动目标的多普勒频移抑制杂波干扰是有效的方法，但要求相干检波基准信号频率须有很高的稳定性，相干检测目标发射信号与接收本振信号的起始频率相位严格同步。相对于毫米波雷达测距分辨力高，测速多普勒频移明显，而毫米波高稳频基准源器件价格高昂，电路技术要求高，因此，研制高稳频毫米波频率基准源降低成本，减小技术难度意义重大。

发明内容

本实用新型的目的是提供雷达收/发载频、中频相干I/Q检波高稳频基准频率和多个时钟基准信号源的一种毫米波雷达频率合成器。

本实用新型技术方案设有晶振分频器、倍频放大链、混频器、鉴相器、环路分频器，还设有恒温晶振、压控振荡器VCO，恒温晶振输出信号分两路，一路经倍频放大链与VCO输出信号接入混频器，混频后再经环路分频器接入鉴相器，另一路经晶振分频器接入鉴相器，其鉴相输出由环路滤波器压控VCO构成锁相频率合成器，VCO直接输出射频f_N，提供给雷达调频器锁定基频，输出谐频为雷达发射频率f₀，或提供给调相器为预载频，经倍频、功放发射为雷达载频f₀，其频率f_N经定向耦合器接入分谐波混频器为接收本振信号f_L，环路分频器是由前置固定分频器和可编程分频器组合，由可编程分频器输出相干检波器基准频率信号f_i、频率调制基准信号fm、时钟信号fc₁、fc₂、fc₃，晶振分频器、压控振荡器VCO、倍频放大链、混频器、鉴相器、环路分频器由微带、共面线混合电路集成，置于屏蔽盒，与恒温晶振及外部电路连接采用波导、同轴接头；

其中，恒温晶振是由恒温槽内置栅地超高频振荡器、两级缓冲放大器、AGC控制电路，二次稳压为电源、精密交直连续式为比例温控器、恒温槽隔热由真空杜瓦瓶构成，外壳金属密封屏蔽，由波导、同轴接头与外部电路连接；

压控振荡器VCO由GaAsHEMT器件、介质谐振器，变容二极管、微带电路组成，其GaAsHEMT器件栅、漏之间介质加载反馈振荡，变容二极管并接谐振回路压控调谐；

本技术方案由一个恒温晶振输出高稳频基准频率为参考源，锁相频率合成环路外插混频器，VCO输出和环路分频多个基准频率，其中，毫米波收/发载频信号f_N由VCO直接输出、中频相干检波基准频率信号f_i、频率调制基准信号fm、时钟信号fc₁、fc₂、fc₃由环路可编程分频器输出，可方便地改变时钟周期，其频稳度与恒温晶振频率相同，频率f_N提供给雷达调频或调相，谐频或倍频功放输出为毫米波雷达发射载频f₀，同时，其f_N定向耦合为分谐波混频本振频率f_L，利用其内在倍频获取毫米波载频f₀的接收，显著降低成本并减小高端毫米波技术难度获得高载频毫米波雷达检测性能，设置中频I/Q相干检波获得低造价高精度检测性能，保持载频严格的相位同步关系，高性能分解出目标距离/速度信息。频率调制基准信号fm由频率合成器输出，高稳频利于相干信号处理。环路可编程分频器输出多个时钟信号，保证雷达信号处理的正确性和可靠性。

附图说明

图1本实用新型频率合成器技术方案

图2本实用新型恒温晶振基准频率源

具体实施方法

如图1所示，本实用新型具体实施方法和实施例设有晶振分频器3、倍频放大链2、混频器9、鉴相器4、环路分频器7，还设有恒温晶振1、压控振荡器VCO6，恒温晶振1输出信号分两路，一路经倍频放大链2与VCO6输出信号接入混频器9，混频后再经环路分频器7接入鉴相器4，另一路经晶振分频器3接入鉴相器4，其鉴相输出由环路滤波器5压控VCO6构成锁相频率合成器，VCO6直接输出射频f_N，提供给雷达调频器锁定基频，输出谐频为雷达发射频率f₀，或提供给调相器为预载频，经倍频、功放发射为雷达载频f₀，其频率f_N经定向耦合器8提供给分谐波混频器为接收本振信号f_L，环路分频器5是由前置固定分频器和可编程分频器组合，由可编程分频器输出相干检波器基准频率信号f_i、频率调制基准信号fm、时钟信号fc₁、fc₂、fc₃，晶振分频器3、压控振荡器VCO6、倍频放大链2、混频器9、鉴相器4、环路分频器7由微带、共面线混合电路集成，置于屏蔽盒，与恒温晶振1及外部电路连接采用波导、同轴接头。

频率合成锁相环外插混频信号接入环路分频器，使其VCO频率反馈获得频率下移，减小环路分频比，改善相噪特性。GaAsHEMT器件构成的毫米波VCO介质加载反馈振荡、变容管压控，具有高稳频特性和较宽调谐范围，通过恒温晶振高稳频参考源锁定其相位，VCO输出信号频稳度与恒温晶振相同量级，适合温差大、振动强恶劣环境作基准高性能相干雷达检测。VCO直接输出频率f_N锁定雷达调频器基频，输出二至四次谐频为载频f₀，或作雷达调相器预载频，倍频功放为发射载频f₀，谐频或倍频输出可增大调频斜率或调相角度。频率f_N定向耦合为接收分谐波混频本振信号f_L，与其内在倍频功能相配，使频率合成器射频输出减小二到四倍，获取低成本高载频雷达检测的高性能。环路可编程分频输出中频相干检波基准信号f_i，不仅成本降低，技术易于实现，相干检测仍保持其特色，频率调制基准信号fm高稳频利于相干信号处理。多个时钟信号fc₁、fc₂、fc₃经环路可编程分频器输出，方便易控，稳定精确。

因此，收/发雷达载频、多个时钟信号与其晶振基准频率成整数倍关系，频稳度与参考源相同，载频信号起始相位、时钟脉保持严格同步，具有很强抑制杂波背景地物抗干扰的能力，对运动目标检测产生良好的识别。

图2，本实用新型恒温晶振基准频率源，它是将晶振11、两级缓冲放大器12、13置于由精密连续式交直比例温控器15控制的真空杜瓦瓶恒温槽16内，其恒温槽16外壳是由金属密封屏蔽，基于栅地晶振11高阻抗使晶体Q值不降低，超高频振荡频稳度高，输出功率较大。为了保持晶体激励稳定，使用二次稳压电源14减小纹波增强稳压特性，两级缓冲放大器12、13满足负载隔离，自动增益控制AGC使其输出幅频稳定平坦，温度传感R_T选用热敏电阻，加热电阻R电阻丝均匀分布在恒温槽中，恒温时，R_T随温升改变阻值，其电桥接近平衡交流反馈减弱，温升变慢连续逐渐地按比例加热达到平衡。交直结合温控减小直流放大零点飘移提高控制精度。电源输入IN、信号输出OUT与外部电路连接采用同轴接头。

为了减小环境温度变化对恒温槽内控温精度的影响，槽内保持均匀和稳定，恒温控制交直连续式比例控温电路精密自动调整温度和加热电流，维持恒定温度平衡。恒温点精确控制在石英谐振器的零温度系数点的温度上，其温度起伏和漂移小于0.001℃精密恒温，其晶振短稳优于10^-8/ms，经锁相频率合成的多个基准频率和时钟信号满足相干雷达检测要求。

Claims (3)

1、一种毫米波雷达频率合成器设有晶振分频器、倍频放大链、混频器、鉴相器、环路分频器，其特征在于：它还设有恒温晶振、压控振荡器VCO，其中，恒温晶振输出信号分两路，一路经倍频放大链与VCO输出信号接入混频器，混频后再经环路分频器接入鉴相器，另一路经晶振分频器接入鉴相器，其鉴相输出由环路滤波器压控VCO构成锁相频率合成器，VCO直接输出频率f_N，提供给雷达调频器锁定基频，输出谐频为雷达发射频率f₀，或提供给调相器为预载频，经倍频、功放发射为雷达载频f₀，其频率f_N经定向耦合器接入分谐波混频器为本振信号f_L，环路分频器由前置固定分频器和可编程分频器组合，可编程分频器输出相干检波器基准频率信号f_i、时钟信号fc₁、fc₂、fc₃，晶振分频器、压控振荡器VCO、倍频放大链、混频器、鉴相器、环路分频器由微带、共面线混合电路集成，置于屏蔽盒，与恒温晶振及外部电路连接采用波导、同轴接头。

2、根据权利要求1所述的一种毫米波雷达频率合成器，其特征在于：恒温晶振是由恒温槽内置栅地超高频振荡器、两级缓冲放大器、AGC控制电路，二次稳压为电源、精密交直连续式为比例温控器，恒温槽隔热由真空杜瓦瓶构成，外壳金属密封屏蔽，采用波导、同轴接头与外部电路连接。

3、根据权利要求1所述的一种毫米波雷达频率合成器，其特征在于：压控振荡器VCO由GaAsHEMT器件、介质谐振器，变容二极管、微带电路组成，其GaAsHEMT器件栅、漏介质加载反馈振荡，变容二极管并接谐振回路压控调谐。

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