專利名稱：毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線電波發(fā)射與接收探測目標方位、距離和速度的技術領域，具體是一種 毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達。
背景技術：
當前，海洋航運和內陸江河湖泊航運、漁業(yè)迅速發(fā)展，船只大量增多，港口、航道越來越 擁擠，常有船只超載、超速，尤其兩船或多條船交匯時其慣性力沖擊掀起大波浪，影響航向， 不易正確操縱，致使船只相互碰撞或撞擊橋墩，嚴重時沉船，甚至橋梁塌陷。在遇暴風雨等惡 劣天氣時引發(fā)事故概率更大。因此，海洋航運、漁業(yè)生產、江河湖泊航運應用雷達防撞保障航 行安全在迅速發(fā)展，迫切需要技術先進、功能完善的防撞雷達。從技術方面分析FM-CW調頻連 續(xù)波防撞雷達局限于檢測單一 目標，調制信號僅用單一頻率的周期信號作為檢測標志，不能對 觀察區(qū)域內所有目標同時無模糊測定距離和速度。相鄰多個目標回波相互交調、串擾使得很難 分辨其檢測數據，影響判斷。脈沖PD雷達發(fā)射脈寬，遮擋回波信號的接收，存在距離盲區(qū)不能 近距檢測防撞，缺少對多個可能碰撞目標檢測和跟蹤能力，船只密集的水域應用防撞雷達抗相 互干擾問題勢必解決，隨機信號連續(xù)波雷達雖有很高的抗干擾能力，有望高性能環(huán)境電磁兼容 EMC,但因連續(xù)波雷達天線發(fā)射能量輻射泄漏阻塞，影響檢測回波接收信號，尤其弱小目標信弓 難以檢測。防撞預警雷達作用距離較近，要求船體所處的水面具有全方位安全航行防撞功能。 此外，簡單顯示器對相鄰目標難以分辨，不能顯示多個目標全景圖像，相對位置、距離遠近及 移動速度欠缺預警。現有防撞雷達缺少用傳感器信號構成閉環(huán)控制的功能，缺少水域環(huán)境天線 自適應控制，缺少自動避障、減速和剎船的智能控制，能見度差或航行遇險情不能及時幫助司 機解危避免事故。 發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供在同一水域相鄰多艘船只航行互不干擾、共存運行，全方位檢測 所處水域可能發(fā)生碰撞目標的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達。
本實用新型技術方案設有環(huán)形器、中放、存儲器RAM、數字信號處理器DSP、雙口存儲器 RAM、微控制器MCU、接口 I/O、水面攝像傳感器、本船速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS、聲光 報警器、圖像顯示器CRT、方向舵控制器、減速器、點火/熄滅控制器、鍵盤，還設有收/發(fā)兩 用準光集成介質透鏡天線陣列、波束開關、頻率合成器、收Z發(fā)開關T/R" T/R2、 T/R3、寬帶噪 聲發(fā)生器、隨機碼發(fā)生器A、調相器、倍頻與功放、隨機碼發(fā)生器B、調幅器、低噪聲高放、分 諧波混頻器、隨機序列異步選通門、數字中頻正交檢波器、數字脈壓相關器，天線裝設在船頂
5高位處，設成水平環(huán)形陣或環(huán)繞桅桿成圓環(huán)陣，DSP編碼脈沖分配序列接入波束開關、CRT,全 方位循環(huán)掃描探測水面可能碰撞的目標，頻率合成器可編程分頻器預置端、數控振蕩器數控 端、數字脈壓相關器可變延遲線數控端分別經接口 I/O與MCU相接，頻率合成器輸出fc3接入 DSP為時鐘信號，寬帶噪聲發(fā)生器噪聲譜接入隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，頻率合成器輸 出fd接入隨機碼發(fā)生器A為采樣時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B為采樣時鐘信號，生成相 互獨立的雙隨機碼，隨機碼發(fā)生器A輸出接入調相器、數字脈壓相關器，隨機碼發(fā)生器B輸出 隨機序列接入調幅器，隨機序列高電平邏輯"1"接入T/R2、 T/R3，低電平邏輯"0"接入T/R!、 隨機序列異步選通門，收/發(fā)開關T/R2、 T/R3分別接在倍頻與功放的輸入Z輸出端，調幅器串接 在倍頻與功放直流電源端，T/%接在環(huán)形器輸出至低噪聲高放輸入之間，隨機序列異步選通門 接在中放輸出至數字中頻正交檢波器輸入之間，頻率合成器輸出fN接入調相器為載頻一半或四 分之一頻率，調相射頻經倍頻與功放二或四倍頻、功放為雷達載頻fQ接至TZR2、環(huán)形器饋入天 線陣列發(fā)射，頻率合成器輸出ft接入分諧波混頻器為二或四內在倍頻本振信號fL、頻率合成器 輸出fi接入數字中頻正交'檢波器為相干基準信號，fC7為數字中頻正交檢波器模數轉換器A/D 采樣時鐘信號，fC8為數字中頻正交檢波器數字低通濾波器LPF時鐘信號，fcg為數字中頻正交 檢波器抽取器時鐘信號，回波射頻經天線陣列、波束開關、環(huán)形器、T/fo、低噪聲高放、分諧 波混頻器、中放，在隨機序列異歩選通門選取再經數字中頻正交檢波器解調接入數字脈壓相關 器，相關輸出數據存入存儲器RAM后接入DSP數據總線，DSP與MCU數據總線、地址總線、控 制線經雙口存儲器RAM匯接并提供仲裁信號，MCU輸入/輸出經接口 I/O連接水面攝像傳感器、 本船速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS、聲光報警器、CRT、方向舵控制器、減速器、點火/熄滅 控制器、鍵盤，DSP軟件設計片內分組時分復用數據重排、動目標顯示MTI、快速傅里葉變換 FFT、距離旁瓣抑制、恒虛警處理CFAR， MCU系統(tǒng)軟件編程包括主程序和數據采集、數據處理、 對象控制子程序，中放檢出自動增益控制電壓經濾波、放大接入低噪聲高放、中放自動增益 AGC控制端，頻率合成器、寬帶噪聲發(fā)生器、隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)牛器B，波束開關、環(huán) 形器、收/發(fā)開關T/Rk T/fc、 T/R3、調相器、調幅器、倍頻與功放、低噪聲高放、分諧波混頻 器、中放集成一體，屏蔽-，
其中，頻率合成器由恒溫晶振、晶振分頻器、高次倍頻放大鏈、混頻器、帶通濾波器、放 大器、壓控振蕩器VCO、鑒相器、環(huán)路濾波器、環(huán)路分頻器、注入諧波分頻器、數控振蕩器NCO 組成，VCO由砷化鎵高電子遷移率晶體管GaAsHEMT器件、介質諧振器反饋振蕩、變容管壓控調 諧，環(huán)路分頻器由前置分頻器和可編程分頻器組合，恒溫晶振輸出第一路信號經高次倍頻放大 鏈與VCO輸出信號接入混頻器，混頻后經帶通濾波器、放大器，再經環(huán)路分頻器接入鑒相器， 第二路信號經晶振分頻器接入鑒相器，鑒相輸出經環(huán)路濾波器壓控VCO鎖相頻率合成，VCO輸
出fN為雷達調相器載頻一半或四分之一頻率，fN經定向耦合器得到分諧波混頻器二或四內在倍
頻本振可編程分頻器輸出ic!為隨機碼發(fā)生器A采樣時鐘信號、fc2為隨機碼發(fā)生器B采樣
時鐘信號、f'C3為DSP時鐘信號、f(M為MCU時鐘信號、fc5為數字脈壓相關器時鐘信號、fc6為回波數據存儲器RAM時鐘信號，fc 為數字中頻正交檢波器模數轉換器A/D采樣時鐘信號、fcs 為數字低通濾波器LPF時鐘信號，fc9為抽取器時鐘信號，第三路接注入諧波分頻器至DDS相位 步進寄存器、N位相位累加器、R簡正弦查找表存儲器形成的數控振蕩器NCO，輸出fic。s 。tn、 fi-sin。。tn為數字中頻正交檢波器相干基準信號，可編程分頻器預置端、數控振蕩器NCO數控端 分別經接口 1/0接入MCU;
收/發(fā)兩用準光集成介質透鏡天線陣列，由介質基片微帶雙偶極振子集成天線、介質透鏡、 陣列基座、防護罩構成，介質透鏡是一端面為,球體，另一端面為圓柱體截面，介質基片微帶 雙偶極振子集成天線緊密放置在介質透鏡的圓柱截面為饋源，介質透鏡半球端面為天線輻射 面，在船頂高位設成水平環(huán)形陣列或環(huán)繞桅桿圓環(huán)陣列，DSP編碼脈沖序列接入波束轉換開 關、光柵掃描圖像顯示器C'RT坐標變換器；
波束開關是在接收天饋集成PIN 二極管或砷化鎵場效應管GaAsFET串、并、串連接的單刀 單擲開關SPST,控制天線陣列由多個SPST組合成單刀多擲開關，控制偏壓由數字信號處理器 DSP編碼脈沖分配序列經低通網絡接入，收/發(fā)開關T/R!、 T/R2、 T/R3由PIN 二極管或砷化鎵場 效應管GaAsFET組成串、并，串陣列式單刀單擲SPST開關，T/R，接在環(huán)形器輸出至低噪聲高放 輸入之間，T/R2、 T/R3分別接在倍頻與功放的輸入/輸出端，控制偏壓由隨機碼發(fā)生器B輸出隨 機序列高電平邏輯"1"經低通網絡接入T/fo、 T/R3,低電平邏輯"0"經低通網絡接入T/R" 隨機序列異步選通門；
隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B由同一個寬帶噪聲源、微波寬帶放大器輸出，隨機碼發(fā) 生器A由SAW聲表帶通濾波器、高速或超高速電壓比較器、高速或超高速采樣保持器、有源積 分器、高速雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，隨機碼發(fā)生器B由SAW聲表帶通濾波器、電壓比較器、采樣保 持器、有源枳分器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，寬帶噪聲源由PN結二極管芯片上設一 P或N擴散限 流環(huán)，串聯(lián)溫補二極管，恒流反向偏置為雪崩狀態(tài)，置于同軸腔或波導腔經微波寬帶放大器及 寬帶匹配過渡網絡輸出接入隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，頻率合成器輸出fd接入隨機碼 發(fā)生器A為采樣時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B為采樣時鐘信號，隨機碼發(fā)生器A由SAW聲 表帶通濾波器、高速或超高速電壓比較器至高速或超高速采樣保持器，經有源積分器反饋接回 高速電壓比較器為比較門限，再經高速雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、低通網絡接入調相器、數字脈壓相關器 可變延遲線，隨機碼發(fā)生器B由SAW聲表帶通濾波器、電壓比較器至采樣保持器，經有源積分 器反饋接回電壓比較器為比較門限，再經雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、低通網絡接入調幅器，其高電平邏輯 "1"接入收/發(fā)轉換開關T/R2、 T/R3，低電平邏輯"0"接入收/發(fā)轉換開關T/Ri、隨機序列異 步選通門；
調相器由襯底未摻雜砷化鎵GaAs與未摻雜鋁基砷化鎵AlGaAs形成交界面的基片上，集成 兩組高電子遷移率晶體管HEMT器件對管、四個3dBLangc定向耦合器及六個電阻構成兩路反射 式電橋調制器，兩組HEMT'對管柵極分別串一電阻接入調制信號，源極接地，兩個3dBLange定 向耦合器分別接在兩組服MT器件對管漏極，交叉耦合到其余兩個3dBLange定向耦合器，匹配負載電阻，調相器輸入/輸出端口可互易，頻率合成器VCO輸出ft為雷達載頻一半或四分之一 頻率接調相器，隨機碼發(fā)生器A輸出經低通網絡接入兩路調制器HEMT對管柵極互補控制，生成 0、 n一進制BPSK調相信號；
倍頻與功放倍頻級由磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率InPGaAsHEMT晶體管柵極接入/4阻 抗變換微帶線及偏置電路，源極并聯(lián)在接地阻容，漏極微帶線抑制基波和三次諧波，調諧在二 次或四次諧頻為雷達載頻f。，功放級由InPGaAsHEMT器件柵極接入微帶阻抗變換和C類偏置， 源極接地，漏極微帶線調諧在fo，并與天線阻抗匹配，倍頻與功放直流電源端經低通網絡串接 調幅器；
低噪聲高放由一個雙柵磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率晶體管InPGaAslIEMT、微帶網絡 構成，第一柵極接天線回波載頻匹配網絡，第二柵極為AGC自動增益控制端，接中放AGC檢出 電壓，源極阻容接地，漏極輸出匹配網絡接入分諧波混頻器SHP，兩個肖特基二極管反向并接 在本振信號R匹配網絡與回波載頻信號fo匹配網絡之間，本振信號fL由頻率合成器輸出ft經 定向耦合器連接，中頻IF經帶通網絡在本振信號fL匹配網絡的一側取出；
數字中頻正交檢波器由模數轉換器A/D、同相I、正交Q兩路數字乘法器、數字低通濾波器 LPF、抽取器組成，頻率合成器輸出fc7為A/D采樣時鐘信號，fcs為LPF時鐘信號，fc9為抽取 器時鐘信號，屮放帶通濾波器經隨機序列異步選通門選取接入A/D，其輸出分別接I、 Q支路兩 路數字乘法器輸入的一端，頻率合成器數控振蕩器NCO輸出信號fiC。SW。tn、 fi-Sin。。tn相應連 接I、 Q支路兩路乘法器另一輸入端，I、 Q兩路數字乘法器輸出串聯(lián)數字低通濾波器LPF、抽取 器接入數字脈壓相關器，數字脈壓相關器由I、 Q支路移位寄存器、延遲線、相關運算陣列、求 和相加器組成，延遲線是由抽頭移位寄存器及開關電路組成可變延遲線，開關電路控制端經接 口 I/O接入微控制器MCU，頻率合成器輸出fc5接入延遲線移位寄存器、I、 Q支路移位寄存器 為時鐘信號，隨機碼發(fā)生器A輸出接入數字脈壓相關器可變延遲線產生延時碼，數字中頻正交 檢波器經抽取器輸出信號在I、 Q支路移位寄存器循環(huán)移位，與可變延遲線延時碼對應接入相關 運算陣列至求和相加器，相關輸出數據存入存儲器RAM后接入數字信號處理器DSP數據總線。
本發(fā)明技術方案由一個寬帶噪聲源產生兩個相互獨立碼元的隨機碼發(fā)生器，隨機碼發(fā)生器A 調相測距/測速，隨機碼發(fā)生器B幅度鍵控調相載頻二次調制，隨機序列異步控制收/發(fā)轉換開 關，高電平邏輯"l"前沿時T/R2、 T/fo接通倍頻與功放級發(fā)射，T/Ri關斷接收，后沿時進入低 電平邏輯"0"T/R2、 T/R3關斷倍頻與功放，T/fo接通接收，隨機序列異步選通門選取目標；調 相/調幅雙重隨機編碼異步檢測，大為增強不斷變化的隨機性，同一水域相鄰多艘船只相對方向 航行，發(fā)射信號相互照射掃掠，盡管干擾信號必然進入對方接收通道，其隨機信號是隨機變量 的時間過程早已發(fā)生變化，起不了對目標回波相關處理干擾作用，互不干擾共存運行，不影響 對方雷達正常防撞，具有很強的抗干擾環(huán)境電磁兼容性EMC，后沿檢測避免發(fā)射脈寬遮擋的盲 區(qū)，抑制發(fā)射能量泄漏提高接收靈敏度；準光集成介質透鏡天線陣列傳輸毫米波損耗小增益 高，機械性能堅固抗振動強、防塵防蝕，成本低；反射式電橋調相器相互抵消寄生參量引起的相幅誤差，精度高；數字中頻正交檢波器用一個A/D完成中頻相干采樣，其數控振蕩器NCO輸 出h相干基準信號保證相位差90° ;頻率合成多個高穩(wěn)頻基準頻率和時鐘信號，保障雷達載 頻收/發(fā)、脈位同步，載頻取二分之一或四分之一頻率，其諧頻與分諧波混頻本振內在倍頻組 合，少量器件獲得毫米波高端載頻測距測速高分辨力；DSP抑制虛警識別與本船最近距離的目 標，當前方無船由司機設速航行，出現船只時雷達測其信號，跟蹤至最近船只，控制本船速保 持安全距離，偏離安全距離聲光報警，逼近危險距離MCU指令方向舵控制器自動避障或啟動減 速器智能控制。如遇迎面相撞的險情，其時間是兩船速度之和，安全距離急劇縮短，要求駕駛 素質、經驗更高，相應地智能防撞雷達自適應控制系統(tǒng)反映速度為ms級，比人類反映快得多， 在無機械故障條件下人控是不能替代的，起到能見度差航行司機不易看清楚的避障功能，極大 提高防撞性能。

圖1本實用新型雷達技術方案原理圖 圖2雷達收Z發(fā)信號時序圖 圖3頻率合成器 圖4雙隨機二相碼發(fā)生器 圖5調相/調幅電路， 圖6回波信號提取電路 具體實施方法
參照圖1,本實用新型具體實施方法和實施例設有環(huán)形器3、中放6、存儲器RAM19、數 字信號處理器DSP20、雙口存儲器RAM21、微控制器MCU22、接口 1/024、水面攝像傳感器16、 本船速傳感器17、衛(wèi)星定位傳感器GPS23、聲光報警器26、圖像顯示器CRT30、方向舵控制器 27、減速器28、點火/熄滅控制器29、鍵盤25，還設有收/發(fā)兩用準光集成介質透鏡天線陣列
1、 波束開關2、頻率合成器9、收/發(fā)開關T/R!、 T/R2、 T/R3、寬帶噪聲發(fā)生器13、隨機碼發(fā)生 器A14、調相器11、倍頻與功放10、隨機碼發(fā)生器B15、調幅器12、低噪聲高放4、分諧波混 頻器5、隨機序列異步選通門7、數字中頻正交檢波器8、數字脈壓相關器18，天線陣列1裝設 在船頂高位處，設成水平環(huán)形陣或環(huán)繞桅桿成圓壞陣，DSP20編碼脈沖分配序列接入波束開關
2、 CRT30，全方位循環(huán)掃描探測水面可能碰撞的目標，頻率合成器9可編程分頻器預置端、數 控振蕩器數控端、數字脈壓相關器18可變延遲線數控端分別經接口 1/024與MCU22相接，頻率 合成器9輸出fc3接入DSP20為時鐘信號，寬帶噪聲發(fā)生器13噪聲譜接入隨機碼發(fā)生器A14、 隨機碼發(fā)生器B15，頻率合成器9輸出f"接入隨機碼發(fā)生器A14為采樣時鐘信號，fc2接入隨 機碼發(fā)生器B15為采樣時鐘信號，生成相互獨立的雙隨機碼，隨機碼發(fā)生器A14輸出接入調相 器11、數字脈壓相關器18,隨機碼發(fā)生器B15輸出隨機序列接入調幅器12，隨機序列高電平邏 輯"1"接入T/R2、 T/R3,低電平邏輯"0"接入T/Ri、隨機序列異步選通門7，'收/發(fā)開關 T/fo、 T/R3分別接在倍頻與功放10的輸入/輸出端，調幅器12串接在倍頻與功放10直流電源端，T/Ri接在環(huán)形器3輸出至低噪聲高放4輸入之間，隨機序列異步選通門7接在中放6輸出 至數字中頻正交檢波器8輸入之間，頻率合成器9輸出fN接入調相器11為載頻一半或四分之 一頻率，調相射頻經倍頻與功放10 二或四倍頻、功放為雷達載頻fo接至T/r2、環(huán)形器3饋入 天線陣列1發(fā)射，頻率合成器9輸出ft接入分諧波混頻器5為二或四內在倍頻本振信號f"頻 率合成器9輸出h接入數字中頻正交檢波器8為相干基準信號，fc7為數字中頻正交檢波器8 模數轉換器A/D采樣時鐘信號，fc8為數字中頻正交檢波器8數字低通濾波器LPF時鐘信號， fc 為數字中頻正交檢波器8抽取器時鐘信號，回波射頻經天線陣列1、波束開關2、環(huán)形器 3、 T/Rk低噪聲高放4、分諧波混頻器5、中放6，在隨機序列異步選通門7選取再經數字中 頻正交檢波器8解調接入數字脈壓相關器18，相關輸出數據存入存儲器RAM19后接入DSP20數 據總線，DSP20 ~ MCU22數據總線、地址總線、控制線經雙口存儲器RAM21匯接并提供仲裁信 號，MCU22輸入/輸出經接n 1/024連接水面攝像傳感器16、本船速傳感器17、衛(wèi)星定位傳感 器GPS23、聲光報警器26、' CRT30、方向舵控制器27、減速器28、點火/熄滅控制器29、鍵盤 25， DSP20軟件設計片內分組時分復用數據重排、動目標顯不MTI、快速傅里葉變換FFT、距離 旁瓣抑制、恒虛警處理CFAR， MCU22系統(tǒng)軟件編程包括主程序和數據采集、數據處理、對象控 制子程序，中放6檢出自動增益控制電壓經濾波、放大接入低噪聲高放4、中放6自動增益agc 控制端，頻率合成器9、寬帶噪聲發(fā)生器13、隨機碼發(fā)生器A14、隨機碼發(fā)生器B15,波束開關 2、環(huán)形器3、收/發(fā)開關T/R" T/R2、 T/R3、調相器11、調幅器12、倍頻與功放9、低噪聲高 放4、分諧波混頻器5、中放6集成一體，屏蔽。
收/發(fā)兩用準光集成介質透鏡天線陣列，在船頂高位設成水平環(huán)形陣列或環(huán)繞桅桿圓環(huán)陣 列，由DSP編碼脈沖序列控制波束轉換開關水平全方位逐次循環(huán)掃描發(fā)射、預警碰撞目標，DSP 編碼脈沖序列在所對應時間光柵掃描圖像顯示器crt坐標變換器導出識別目標所處位置。其介 質透鏡半球休為輻射面，短圓柱體橫截面緊密放置介質基片微帶集成天線為饋源，模擬集成天 線無窮厚介質基片消除表面波，改變圓柱體長度可獲得合適的波束寬度的準光高斯束輻射高辨 力方向性，設物鏡能進一步得到合適的方向性。準光集成介質透鏡天線損耗小、增益高，收/發(fā) 互易性強，由于介質透鏡機械性能堅固抗振和防塵、防水霧腐蝕良好。
收/發(fā)轉換開關T/Rj、 T/fc、 T/fo為單刀單擲開關spst，其中t/R2、 T/R3為雙迮同歩開 關，開關器件采用PIN 二極管或砷化鎵場效應管GaAsFET，隨機碼發(fā)生器B輸出隨機序列邏輯 "1"前沿時正偏為導通狀態(tài)，接通倍頻與功放，調幅器鍵控調相載頻，經環(huán)形器、波束開關、 天線陣列發(fā)射，同時T/fo其PIN管或GaAsFET管處于反偏截止，切斷回波輸入信號，關斷接 收，當T/R!其PIN管或GaAsFET管在隨機序列后沿時進入邏輯"0"正偏為導通狀態(tài)，接收回 波信號，T/R2、 T/R3的PIN管或GaAsFET管處于反偏截止切斷倍頻與功放輸入/輸出信號。單宵 幵關隔離度和頻帶較小，多管串、并、串結構并與收、發(fā)隔離器組合得到所需性能。設t/r2、 T/R3控制倍頻與功放輸入/輸出，并在直流電源端串接調幅器，深度調幅鍵控和隔離度。
倍頻與功放采用磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率晶體管InPGaAsHEMT,有較寬的工作頻帶和較高的功率增益，器件功耗熱耗小，倍頻級源極阻容接地自給偏壓，漏極微帶網絡抑制基 波和奇次諧波，功放級按C類偏置有較高的效率。取雷達載頻 -半或四分之一頻率接入調相 器，二或四倍頻與功放為雷達載頻fo，與分諧波混頻本振內在倍頻組合，降低頻率合成器輸出 高端毫米波頻率的要求，少量器件即達到雷達載頻收/發(fā)。
克服噪聲的影響，提高雷達弱小目標探測設低噪聲高放。防撞雷達作用距離近，增益10dB 即可，由于回波信號強弱起伏很大，防止混頻輸入大信號飽和阻塞，高放、中放均設自動增益 控制AGC，保持接收有足夠大的動態(tài)范圍，以適應檢測不同距離目標。雙柵器件第二柵控制Is 對gm變化特性，源極電阻自給偏壓，Ls在其電阻壓降使柵極產生負偏壓，選取合適的Ib和 gm，加上AGC電壓可得到,良好的控制特性，選用磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率雙柵器件 InPGaAsHEMT在毫米波高端頻率具有低噪聲特性，AGC控制范圍較大。
分諧波混頻器SPH是在鰭線或微帶線電路由兩個反向并接肖特基二極管，相互保護在過高 反壓時不被燒毀，回波載頻信號與本振信號相差甚遠，隔離大于30dB，電路簡單，無須耦合電 橋和直流電源，利用本振信號產生非線性諧波倍頻，與調相載頻同取一半或四分之一頻率，僅 少量毫米波器件可獲得高端載頻fo。
本實用新型雷達收/發(fā)電路集成一體，簡化電路連接，省略波導和同軸接頭，提高雷達自身 工程電磁兼容性和可靠性。
圖2雷達收/發(fā)脈沖時序圖，(a)是DSP編碼脈沖分配序列控制天線波束掃描的一個波形 Ts， (b)是隨機碼發(fā)生器B輸出隨機序列的波形，高電平邏輯"1"前沿時T/R2、 T/fc接通發(fā) 射，T/R!關斷接收，后沿時進入低電平邏輯"0" T/R2、 T/R3關斷發(fā)射，T/R!接通接收，探測周 圍水面可能發(fā)牛碰撞的船只或其它漂浮物。(c)是雷達發(fā)射調相/調幅隨機序列波形，圖中(d)、 (e)、 (f〉、 (g)淺色波形是發(fā)射隨機碼調相/調幅信號，深色波形為隨機序列異步接收到的目標 回波，漂浮目標，深色波形是時分異步接收目標回波脈沖，其中(d)收/發(fā)脈沖重疊吻合，回波 延時Ati，目標距離為零時無回波產生，(g)回波延時At max為雷達檢測目標最大的作用距 離，(e)、 (f)收/發(fā)脈沖的延時AtX)， At〈max，可看到，不同距離目標At不同的延時。目標 距離產生延時，距離越近脈寬越窄，功率變小，而近區(qū)場輻射強，信噪比下降不大時仍可檢測 到目標回波。雷達收/發(fā)異步工作時間上完全隔離發(fā)射信號能量泄漏，極大提高檢測弱小目標信 號的能力。本發(fā)明采用同一個寬帶噪聲源產生相互獨立的兩個隨機碼，雷達載頻雙重隨機編碼 調相/調幅汽船防掩雷達，在同一水域環(huán)境相鄰船只極低的碼元相關概率，船只密集航行互不干 擾高性能電磁兼容性EMC達到隨機碼連續(xù)波雷達、脈沖雷達不具備的優(yōu)點。
圖3頻率合成器，由恒溫晶振9a為基準源，輸出第一路信號由階躍管倍頻、放大器組成高 次倍頻鏈9b、 9c、 9d、 9e，與壓控振蕩器VC09i接入混頻器9n，混頻后經帶通濾波器、放大器 9m,再經由前置分頻器91、可編程分頻器9k組合的環(huán)路分頻器接入鑒相器9g;第二路信號經 晶振分頻器9f接入鑒相器.9g，輸出經環(huán)路濾波器9h壓控VC09i鎖相頻率合成，VC09i輸出f 毫米波雷達載頻f()的一半或四分之一頻率調相，經定向耦合器9j為分諧波混頻器6本振fL激勵內在倍頻混頻，可編程分頻器9k輸出fd為隨機碼發(fā)生器A采樣時鐘信號、fc2為隨機碼發(fā) 生器B采樣時鐘信號，fc3為DSP時鐘信號，fc4為MCU時鐘信號、fcs為數字脈壓相關器時鐘 信號、fce為回波數據RAM時鐘信號，fc7為A/D采樣時鐘信號，fc8為數字低通濾波器LPF時鐘 信號，fc9為抽取器時鐘信號；第三路由注入諧波分頻器9o接至DDS數控振蕩器NC09p為時鐘 信號，相位步進寄存器暫存頻率控制字的數據，N'位相位累加器在時鐘作用下不斷地進行頻率 控制字累加，對頻率2H周期內相位采樣，正弦查表存儲器ROM存有一個周期的正弦波數據，
査表地址對應形成輸出f:余弦C。s"。tn、正弦-sm"。tn為數字中頻正交檢波器同相I支路、正交
Q支路基準信號，數控查表輸出fi相干基準信號相位差精確為90° , VC09i鎖相輸出與晶振倍 頻放大鏈混頻進行頻率反饋下移，減小環(huán)路前置分頻器91分頻比，改善相噪特性。采用恒溫晶 振9a頻率合成頻穩(wěn)度很高，確保收/發(fā)載頻起始相位、數字中頻正交檢波解調、A/D采樣等多 個時鐘信號與其成整數倍關系，正確無誤。
圖4雙隨機二相碼發(fā)生器，寬帶噪聲源13在極寬的頻率范圍內生成均勻、平坦的噪聲，帶 寬達數個至數十個倍頻程，抑制閃爍不可控噪聲的產生至關重要，故在噪聲器件PN結二極管其 管芯設置P或N擴散限流環(huán)，使擊穿電壓比其卨，限制擊穿范圍直接位于P區(qū)或A—區(qū)，消除結 區(qū)邊緣不可控微等離子區(qū)擊穿，得到PN結均勻擊穿抑制不可控閃爍噪聲的產生。管芯襯底基片 置熱沉，降低結溫產生穩(wěn)定的噪聲譜。恒流源反偏在雪崩擊穿區(qū)域，穩(wěn)定的載流子雪崩倍增電 流起伏產生隨機散彈噪聲，幅頻呈正態(tài)分布。由于噪聲產生受溫度影響碼元正負極性概率，串聯(lián) 溫補二極管減少其影響。噪盧管和溫補管及偏置、微波寬帶放大器置于同軸腔或波導腔隔離外 界電磁場的干擾帶限放大噪聲頻譜，匹配寬帶網絡過渡傳輸線分別接入隨機碼產生器A14、隨 機碼產生器B15?，F以隨機碼產生器B14為例，SAW聲表帶通濾波器a選取合適的碼頻與帶寬， SAW聲表帶通濾波器a可供選用的中心頻率范圍廣，帶通濾波特性在頻域上十分陡峭，插入損 耗小，經電壓比較器b選擇噪聲正負極性，頻率合成器輸出采樣時鐘信號fci、 fc2控制采樣保 持器c進行周期采樣、保持，有源積分器d反饋回電壓比較器b為均值門限比較，輸出保持正負 電平概率、隨機序列占空比基本相等的隨機二相碼元，由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器e輸出接外電路。隨機 碼產生器A14用于調相器11雷達載頻發(fā)射和回波數字脈壓相關器18處理目標距離/速度信息， 達到測距高分辨力碼頻與帶寬取值相對較大，釆樣時間取值快，因此器件工作速度相應選高速 或超高速。隨機碼產生器B15用于調幅器12幅度鍵控調相載頻，隨機序列高電平邏輯"1"前 沿時收/發(fā)轉換開關T/R2、 T/R3接通倍頻與功放輸入/輸出發(fā)射信號，T/R!關斷接收；后沿時進 入低電平邏輯"0" T/R2、 T/R3關斷倍頻與功放輸入/輸出，T/R!接通接收，隨機序列異步選通 門7選取目標信號。
兩組隨機碼發(fā)生器碼頻與帶寬、采樣時鐘信號取值不同，產生相互獨立的雙隨機碼?；?隨機信號是隨機變量的時間過程，無周期性重復，調相/調幅雙重隨機編碼異步檢測，大大增強 不斷變化的隨機性，同一水域相鄰環(huán)境多艘船只相對方向行駛，允許使用寬波束天線，發(fā)射信 號相互照射掃掠，盡管干擾信號必然進入對方接收通道，雷達雙隨機碼收/發(fā)信號變化極快，起
12不了對目標回波相關處理干擾作用，因此互不干擾共存運行。
圖5調相/調幅電路，隨機碼調相器11是在砷化鎵基片上集成兩組高電子遷移率晶體管 HEMT對管、四個3dBLange定向耦合器及六個電阻構成兩路反射式調制器，是一種冷HEMT平衡 推挽模式調制器，其調制屯壓互補控制，兩路調制器輸出為復數相加，矢量合成0、 Ji二進制 BPSK調相信號，輸入/輸出端口可互易。當一組對管柵極調制信號為正偏電壓時，管子導通呈 短路，使其3dBLange定向耦合器射頻電壓反射系數為負，當柵極調制信號為夾斷電壓時，筲子 溝道夾斷呈開路，射頻電壓反射系數為正，反射波經3dBLange定向耦合器疊加輸出對應管子 通、斷其相位差為0至Ji變化，兩路反射式調制器相互抵消寄生參量引起振幅和相位的誤差， 得到優(yōu)良的BPSK調相，確保雷達高精度檢測。頻率合成器9輸出fN為調相器11載頻，隨機碼 發(fā)生器A14選取寬帶噪聲發(fā)生器13輸出的合適碼頻與帶寬，相應采樣時鐘信號觸發(fā)生成隨機碼 脈沖，控制調相器兩組HEMT對管柵極。柵路串聯(lián)電阻限流，偏壓經低通網絡阻止載頻進入。隨 機碼發(fā)生器A14輸出同時還接入數字脈壓相關器18相關處理目標回波信號。選取寬帶噪聲發(fā)生 器13合適碼頻與帶寬，相應采樣時鐘信號觸發(fā)生成隨機碼發(fā)生器B15隨機序列脈沖，驅動調幅 器12鍵控倍頻與功放10，并控制收/發(fā)轉換開關T/R2、 T/R3。
圖6回波信號提取電路，數字中頻正交檢波器8是在回波信號數字化處理之前，將其中頻 去掉，使回波信號進行零中頻的數字同相/正交相干檢波(或稱零中頻相參混頻)輸出零中頻基 帶信號，用一個模數變換器A/D81對中頻回波信號采樣，其采樣時鐘信號f"由頻率合成器輸 出，采樣率應滿足奈奎斯特定理。I、 Q兩路乘法器82進行復數字下變頻，頻率合成器NCO輸
出fic。s"。tn、 fi-sm"。tn分別接入I、 Q兩路乘法器，相干基準信號相位差精確為90° ，數字低
通濾波器LPF83時鐘信號fcs、抽取器84時鐘信號fc9均由頻率合成器輸出?；夭ㄐ盘柦洈底?低通濾波器LPF83濾波傳入抽取器84采樣率減少的轉換，數字脈壓相關器18將數字中頻正交 檢波器8的抽取器84輸出信號，與隨機碼發(fā)生器A14、延遲線182為參考信號，在I、 Q支路 移位寄存器181、相關運算陣列183、求和相加器184相關處理，相關輸出碼元出現最大值，即 為數字脈壓相關器18主峰匹配獲取高信噪比尖銳圖釘函數信息的檢測。頻率合成器輸出時鐘信 號fc5觸發(fā)I、 Q支路移位寄存器181、可變延遲線182， MCU接口 1/033與可變延遲線182數控 端相接，可變延遲線在雷達探測目標最大作用距離范圍內MCU控制開關步進，改變脈壓系數沖 擊響應可獲取不同距離、速度目標數據。
目標回波I/Q正交相干檢波和脈壓相關處理復調制信號被分解成實部和虛部，信號幅度和 相位兩個信息都保存下來，此信號在回波數據存儲器RAM19暫存后，送到數字信號處理器 DSP20進行片內分組時分復用數據重排、快速傅里葉變換FFT譜分析、距離旁瓣抑制、動目標 顯示MTI和恒虛警處理CFAR。 FFT等效于大量的距離門和多普勒濾波器組，對目標相對運動差 拍的距離和速度頻譜分析及距離旁瓣的抑制。完成FFT運算由恒虛警電路CFAR加以處理，根據 剩余雜波的強度自動調節(jié)檢測門限，使虛警概率保持在允許值內，超過門限的信號作出相關信息處理，以確定是否目標，如果是，則對目標的距離、速度及方位角度等數據送到圖像顯示 器。當前方無船由司機設定速度航行，出現船只時雷達測其信號跟蹤至最近船只，控制本船速 保持安全距離，偏離安全距離時聲光報警，逼近危險距離時MCU指令方向舵控制器智能避障或 啟動減速器減速，甚至熄滅發(fā)動機控制。這種控制是參考水面攝像船只稀密度和本船速衛(wèi)星定 位傳感器GPS提供本船當前所處位置信息作出抉擇數據處理控制執(zhí)行機構。如遇迎面相撞的險 情，其時間是兩船速度之和，安全距離急劇縮短，要求駕駛素質、經驗更高，相應地智能防撞 雷達自適應控制系統(tǒng)反映速度為ms級，比人類反映快得多，在無機械故障條件下人控是不能替 代的，極大提高防撞性能。
數據放入數字信號處理器DSP片外冋波存儲器RAM, DSP執(zhí)行運算速度大為提高，雙口存儲 器RAM使DSP與微控制器MCU交換數據雙方握手操作，每個數據在雙口 RAM中按字節(jié)由低到高 占用，雙口 RAM提供仲裁信號避免DSP與MCU發(fā)生數據處理競爭。
本實施例在船頂高處設置環(huán)形天線陣列，介質透鏡天線波束水平方位角5.5° ，垂直方位角 5.2° ，天線增益34. 6dB,旁瓣_23. 7dB，數字信號處理器DSP編碼脈沖分配序列全方位循環(huán)掃 描警戒可能碰撞的目標。調相碼元帶寬為1.2GHz,調幅脈寬10ns,頻率合成器輸出fN頻率 38. 250GHz調相，2倍頻與功放為76. 500GHz雷達發(fā)射載頻fo,輸出峰值功率2. 5W，分諧波混頻 本振內在2倍頻接收冋波。波束開關掃描速率50ms/Hz，確保波束掃掠距離為500m處100 m寬 的水面更新，DSP抑制虛警識別與本船最近距離的目標，偏離安全距離時聲光報警，逼近危險 距離MCU指令避障器自動避障或啟動減速器、剎船器智能控制，極大提高防撞性能。雷達噪聲 系數Fnl7dB，毫米波載頻大氣傳輸損耗La和系統(tǒng)損耗Lsl6dB，雷達最大作用距離為1500 m， 最小作用距離15 m，最近目標識別時間〈560us，角度分辨力《3。，距離分辨力《lm，速度 分辨力<1. 2km/h，本船時速70km/h能平穩(wěn)制動。
權利要求1、一種毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，設有環(huán)形器、中放、存儲器RAM、數字信號處理器DSP、雙口存儲器RAM、微控制器MCU、接口I/O、水面攝像傳感器、本船速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS、聲光報警器、圖像顯示器CRT、方向舵控制器、減速器、點火/熄滅控制器、鍵盤，其特征在于還設有收/發(fā)兩用準光集成介質透鏡天線陣列、波束開關、頻率合成器、收/發(fā)開關T/R1、T/R2、T/R3、寬帶噪聲發(fā)生器、隨機碼發(fā)生器A、調相器、倍頻與功放、隨機碼發(fā)生器B、調幅器、低噪聲高放、分諧波混頻器、隨機序列異步選通門、數字中頻正交檢波器、數字脈壓相關器，天線裝設在船頂高位處，設成水平環(huán)形陣或環(huán)繞桅桿成圓環(huán)陣，DSP編碼脈沖分配序列接入波束開關、CRT，全方位循環(huán)掃描探測水面可能碰撞的目標，頻率合成器可編程分頻器預置端、數控振蕩器數控端、數字脈壓相關器可變延遲線數控端分別經接口I/O與MCU相接，頻率合成器輸出fc3接入DSP為時鐘信號，寬帶噪聲發(fā)生器噪聲譜接入隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，頻率合成器輸出fc1接入隨機碼發(fā)生器A為采樣時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B為采樣時鐘信號，生成相互獨立的雙隨機碼，隨機碼發(fā)生器A輸出接入調相器、數字脈壓相關器，隨機碼發(fā)生器B輸出隨機序列接入調幅器，隨機序列高電平邏輯“1”接入T/R2、T/R3，低電平邏輯“0”接入T/R1、隨機序列異步選通門，收/發(fā)開關T/R2、T/R3分別接在倍頻與功放的輸入/輸出端，調幅器串接在倍頻與功放直流電源端，T/R1接在環(huán)形器輸出至低噪聲高放輸入之間，隨機序列異步選通門接在中放輸出至數字中頻正交檢波器輸入之間，頻率合成器輸出fN接入調相器為載頻一半或四分之一頻率，調相射頻經倍頻與功放二或四倍頻、功放為雷達載頻f0接至T/R2、環(huán)形器饋入天線陣列發(fā)射，頻率合成器輸出fN接入分諧波混頻器為二或四內在倍頻本振信號fL、頻率合成器輸出fi接入數字中頻正交檢波器為相干基準信號，fc7為數字中頻正交檢波器模數轉換器A/D采樣時鐘信號，fc8為數字中頻正交檢波器數字低通濾波器LPF時鐘信號，fc9為數字中頻正交檢波器抽取器時鐘信號，回波射頻經天線陣列、波束開關、環(huán)形器、T/R1、低噪聲高放、分諧波混頻器、中放，在隨機序列異步選通門選取再經數字中頻正交檢波器解調接入數字脈壓相關器，相關輸出數據存入存儲器RAM后接入DSP數據總線，DSP與MCU數據總線、地址總線、控制線經雙口存儲器RAM匯接并提供仲裁信號，MCU輸入/輸出經接口I/O連接水面攝像傳感器、本船速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS、聲光報警器、CRT、方向舵控制器、減速器、點火/熄滅控制器、鍵盤，DSP軟件設計片內分組時分復用數據重排、動目標顯示MTI、快速傅里葉變換FFT、距離旁瓣抑制、恒虛警處理CFAR，MCU系統(tǒng)軟件編程包括主程序和數據采集、數據處理、對象控制子程序，中放檢出自動增益控制電壓經濾波、放大接入低噪聲高放、中放自動增益AGC控制端，頻率合成器、寬帶噪聲發(fā)生器、隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B、波束開關、環(huán)形器、收/發(fā)開關T/R1、T/R2、T/R3、調相器、調幅器、倍頻與功放、低噪聲高放、分諧波混頻器、中放集成一體，屏蔽。
2、 根據權利要求l所述的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，其特征在于頻率合成 器由恒溫晶振、晶振分頻器、高次倍頻放大鏈、混頻器、帶通濾波器、放大器、壓控振蕩器VC0、鑒相器、環(huán)路濾波器、環(huán)路分頻器、注入諧波分頻器、數控振蕩器NCO組成，VC0由砷 化鎵高電子遷移率晶體管GaAsHEMT器件、介質諧振器反饋振蕩、變容管壓控調諧，環(huán)路分頻 器由前置分頻器和可編程分頻器組合，恒溫晶振輸出第一路信號經高次倍頻放大鏈與VC0輸 出信號接入混頻器，混頻后經帶通濾波器、放大器，再經環(huán)路分頻器接入鑒相器，第二路信 號經晶振分頻器接入鑒相器，鑒相輸出經環(huán)路濾波器壓控VCO鎖相頻率合成，VC0輸出fN為雷達調相器載頻一半或四分之一，fN經定向耦合器得到分諧波混頻器二或四內在倍頻本振fL，可編程分頻器輸出fC1為隨機碼發(fā)生器A采樣時鐘信號、fc2為隨機碼發(fā)生器B采樣時鐘信號、 fc3為DSP時鐘信號、fc4為MCU時鐘信號、fc5為數字脈壓相關器時鐘信號、fcs為回波數據 存儲器RAM時鐘信號，fc7為數字中頻正交檢波器模數轉換器A/D采樣時鐘信號、fcs為數字 低通濾波器LPF時鐘信號，f C9為抽取器時鐘信號，第三路接注入諧波分頻器至DDS相位步進寄存器、N位相位累加器、ROM正弦查找表存儲器形成的數控振蕩器NC0，輸出fic。s"。tn、 fi-sin w。tn為數字中頻正交檢波器相干基準信號，可編程分頻器預置端、數控振蕩器NCO數控端分別經接口 1/0接入MCU。
3、 根據權利要求1所述的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，其特征在于收/發(fā)兩 用準光集成介質透鏡天線陣列，由介質基片微帶雙偶極振子集成天線、介質透鏡、陣列基座、 防護罩構成，介質透鏡是一端面為半球體，另一端面為圓柱體截面，介質基片微帶雙偶極振 子集成天線緊密放置在介質透鏡的圓柱截面為饋源，介質透鏡半球端面為天線輻射面，在船 頂高位設成水平環(huán)形陣列或環(huán)繞桅桿圓環(huán)陣列，DSP編碼脈沖序列接入波束轉換開關、光柵 掃描圖像顯示器CRT坐標變換器。
4、 根據權利要求l所述的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，其特征在于波束丌關 是在接收天饋集成PIN 二極管或砷化鎵場效應管GaAsFET串、并、串連接的單刀單擲丌關SPST， 控制天線陣列由多個SPST組合成單刀多擲開關，控制偏壓由數字信號處理器DSP編碼脈沖分 配序列經低通網絡接入，收/發(fā)開關T/Ri、 T/R2、 T/R3由PIN 二極管或砷化鎵場效應管GaAsFET 組成串、并，串陣列式單刀單擲SPST開關，T/I^接在環(huán)形器輸出至低噪聲高放輸入之間，T/R2、 T/R3分別接在倍頻與功放的輸入/輸出端，控制偏壓由隨機碼發(fā)生器B輸出隨機序列高電平邏 輯"1"經低通網絡接入T'/R2、 T/R3，低電平邏輯"0"經低通網絡接入T/Ri、隨機序列異步 選通門。
5、 根據權利要求l所述的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，其特征在于隨機碼發(fā) 生器A、隨機碼發(fā)生器B由同一個寬帶噪聲源、微波寬帶放大器輸出，隨機碼發(fā)生器A由SAW 聲表帶通濾波器、高速或超高速電壓比較器、高速或超高速采樣保持器、有源積分器、高速 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，隨機碼發(fā)生器B由SAW聲表帶通濾波器、電壓比較器、采樣保持器、有 源積分器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，寬帶噪聲源由PN結二極管芯片上設一 P或N擴散限流環(huán)， 串聯(lián)溫補二極管，恒流反向偏置為雪崩狀態(tài)，置于同軸腔或波導腔經微波寬帶放大器及寬帶 匹配過渡網絡輸出接入隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，頻率合成器輸出fd接入隨機碼發(fā) 生器A為采樣時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B為采樣時鐘信號，隨機碼發(fā)生器A由SAW聲 表帶通濾波器、高速或超高速電壓比較器至高速或超高速采樣保持器，經有源積分器反饋接 回高速電壓比較器為比較門限，再經高速雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、低通網絡接入調相器、數字脈壓相關器可變延遲線，隨機碼發(fā)生器B由SAW聲表帶通濾波器、電壓比較器至采樣保持器，經有 源積分器反饋接回電壓比較器為比較門限，再經雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、低通網絡接入調幅器，其高 電平邏輯"1"接入收/發(fā)轉換開關T/R2、 T/R3，低電平邏輯"0"接入收/發(fā)轉換開關T/Ru 隨機序列異步選通門。
6、 根據權利要求l所述的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，其特征在于調相器由 襯底未摻雜砷化鎵GaAs與未摻雜鋁基砷化鎵AlGaAs形成交界面的基片上，集成兩組高電子 遷移率晶體管服MT器件對管、四個3dBLange定向耦合器及六個電阻構成兩路反射式電橋調 制器，兩組HEMT對管柵極分別串一電阻接入調制信號，源極接地，兩個3dBLange定向耦合 器分別接在兩組HEMT器件對管漏極，交叉耦合到其余兩個3dBLange定向耦合器，匹配負載 電阻，調相器輸入/輸出端口可互易，頻率合成器VCO輸出fN為雷達載頻一半或四分之一頻 率接調相器，隨機碼發(fā)生器A輸出經低通網絡接入兩路調制器服MT對管柵極互補控制，生成 0、 n二進制BPSK調相信號。
7、 根據權利要求l所述的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，其特征在于倍頻與功 放倍頻級由磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率InPGaAsHEMT晶體管柵極接入/4阻抗變換微帶 線及偏置電路，源極并聯(lián)在接地阻容，漏極微帶線抑制基波和三次諧波，調諧在二次或四次 諧頻為雷達載頻fo，功放級由InPGaAsHEMT器件柵極接入微帶阻抗變換和C類偏置，源極接 地，漏極微帶線調諧在fo，并與天線阻抗匹配，倍頻與功放直流電源端經低通網絡串接調幅 器。
8、 根據權利要求l所述的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，其特征在于低噪聲高 放由一個雙柵磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率晶體管InPGaAs冊MT、微帶網絡構成，第一 柵極接天線回波載頻匹配網絡，第二柵極為AGC自動增益控制端，接中放AGC檢出電壓，源 極阻容接地，漏極輸出匹配網絡接入分諧波混頻器SHP，兩個肖特基二極管反向并接在本振 信號fL匹配網絡與回波載頻信號fc匹配網絡之間，本振信號fL由頻率合成器輸出fN經定向 耦合器連接，中頻IF經帶通網絡在本振信號fL匹配網絡的一側取出。
9、 根據權利要求1所述的毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達，其特征在于數字中頻 正交檢波器由模數轉換器A/D、同相I、正交Q兩路數字乘法器、數字低通濾波器LPF、抽取 器組成，頻率合成器輸出fc 為A/D采樣時鐘信號，fcs為LPF時鐘信號，fc9為抽取器時鐘信 號，中放帶通濾波器經隨機序列異步選通門選取接入A/D，其輸出分別接I、 Q支路兩路數字乘法器輸入的一端，頻率合成器數控振蕩器NCO輸出信號fiC。S"。tn、 fi-sin"。tn相應連接I、Q支路兩路乘法器另一輸入端，I、 Q兩路數字乘法器輸出串聯(lián)數字低通濾波器LPF、抽取器 接入數字脈壓相關器，數字脈壓相關器由I、 Q支路移位寄存器、延遲線、相關運算陣列、求 和相加器組成，延遲線是由抽頭移位寄存器及開關電路組成可變延遲線，開關電路控制端經 接口 I/O接入微控制器MCU，頻率合成器輸出fc5接入延遲線移位寄存器、I、 Q支路移位寄 存器為時鐘信號，隨機碼發(fā)生器A輸出接入數字脈壓相關器可變延遲線產生延時碼，數字中 頻正交檢波器經抽取器輸出信號在I、 Q支路移位寄存器循環(huán)移位，與可變延遲線延時碼對應 接入相關運算陣列至求和相加器，相關輸出數據存入存儲器RAM后接入數字信號處理器DSP 數據總線。
專利摘要本實用新型涉及無線電定位技術領域，是一種毫米波隨機碼調相調幅船用防撞雷達。設準光介質透鏡天線環(huán)形陣列，由DSP循環(huán)掃描波束全方位警戒水面可能發(fā)生碰撞的目標，一個寬帶噪聲源產生兩個隨機碼發(fā)生器，隨機碼發(fā)生器A碼元調相測距/測速、隨機碼發(fā)生器B碼元調幅、收/發(fā)轉換及后沿檢測，雙隨機碼射頻經上變頻、R/T₃、倍頻與功放、R/T₂、隔離器、天線發(fā)射，回波經天線陣列、波束開關、隔離器、R/T₁、高放、下變頻、中放、隨機序列異步選通門、數字中頻正交檢波器I/Q、數字脈壓相關器傳入DSP與MCU處理控制，本雷達相鄰多艘船只航行互不干擾共存運行，具有很高的環(huán)境電磁兼容性EMC，DSP抑制虛警確定目標方位、距離和相對速度，CRT顯示三維圖像，識別與本船最近距離的目標，小于安全距離聲光報警，接近危險距離智能避障或減速，顯著提高航行安全。
文檔編號G01S13/00GK201259544SQ20082016308
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權日2008年8月28日
發(fā)明者阮樹成 申請人:阮樹成