專利名稱：一種地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無線信號發(fā)生裝置，尤其涉及一種地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，用 于地波雷達(dá)天線的校準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
理想情況下各天線接收信號的幅度和初始相位應(yīng)相同，但實(shí)際有誤差，此時需要 校準(zhǔn)。將雷達(dá)校準(zhǔn)源放在離天線足夠遠(yuǎn)的地方，此時應(yīng)視為遠(yuǎn)場。雷達(dá)校準(zhǔn)源在遠(yuǎn)場情況下 向天線輻射信號，以某一根天線為基準(zhǔn)，將其他各天線接收到的信號幅度和相位調(diào)整一致， 將此調(diào)整量記錄下來，作為幅相校準(zhǔn)值。因此，為了在遠(yuǎn)場進(jìn)行天線校準(zhǔn)需要一天線校準(zhǔn)源 裝置?，F(xiàn)有的信號源裝置大多數(shù)采用普通的頻率合成器和壓控振蕩器的工作原理來實(shí)現(xiàn)， 當(dāng)所需的信號頻率只是在幾十兆范圍內(nèi)時，直接采用普通頻率合成器即可。而采用壓控振 蕩器則電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，不能靈活設(shè)置其工作方式。如果采用FPGA+D/A方式，則價格昂 貴。在工程中雖然可以采用專業(yè)的信號源，但是由于專業(yè)信號源體積比較大，價格昂貴，重 量較重，并且重要的是在野外供電困難，所以不能采用。由于高頻地波雷達(dá)天線放置在戶外 環(huán)境常常是很惡劣的條件下，并且遠(yuǎn)離人們生活區(qū)，因此對天線的校準(zhǔn)源要求攜帶方便，電 池供電要求功耗低，操作方便并且能夠手動設(shè)置工作方式。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服在地波雷達(dá)天線校準(zhǔn)過程中在野外的情 況下現(xiàn)有信號源存在的攜帶不便，供電困難、價格昂貴以及電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，提供一種 結(jié)構(gòu)簡單、成本低、便攜性好的，適于野外應(yīng)用的地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，該校準(zhǔn)源包括信號產(chǎn)生控制模塊、電源模塊、信號調(diào)理 電路；所述信號產(chǎn)生控制模塊包括微控制器，以及與該微控制器信號連接的數(shù)字頻率合成 器(DDS)；所述數(shù)字頻率合成器外接晶體振蕩器作為其外部時鐘頻率源；所述信號調(diào)理電路 包括順次信號連接的射頻變壓器、低通濾波器及天線接口，其中射頻變壓器的輸入端與數(shù)字 頻率合成器的輸出端連接；所述電源模塊用于向其他部件供電，包括電池及電源管理單元。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有體積小、頻率覆蓋范圍大、使用簡單、電池供電、易 攜帶等優(yōu)點(diǎn)，適用于工程實(shí)踐中，尤其適用于在野外進(jìn)行地波雷達(dá)校準(zhǔn)的情況。

圖1為本實(shí)用新型的地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為具體實(shí)施方式
中所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源的硬件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明
3[0010]如附圖1所示，本實(shí)用新型的地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源包括信號產(chǎn)生控制模塊、電源 模塊、信號調(diào)理電路；所述信號產(chǎn)生控制模塊包括微控制器，以及與該微控制器信號連接的 數(shù)字頻率合成器；所述數(shù)字頻率合成器外接晶體振蕩器作為其外部時鐘頻率源；所述信號 調(diào)理電路包括順次信號連接的射頻變壓器、低通濾波器及天線接口，其中射頻變壓器的輸 入端與數(shù)字頻率合成器的輸出端連接；所述電源模塊用于向其他部件供電，包括電池及電 源管理單元。在本具體實(shí)施方式
中，所述低通濾波器通過一個功率放大器與天線接口連接，該功率放大器采用HMC474 芯片，該放大器能夠?qū)崿F(xiàn)DC-6GHZ范圍內(nèi)信號的放大，最大增益達(dá)到15. 5dB，最高輸出功率 可以達(dá)到8dBm，單電源+5V供電，功耗低。所述數(shù)字頻率合成器為AD9859芯片，芯片的最大系統(tǒng)時鐘頻率達(dá)到400MHz、內(nèi)部 集成10位DAC、相位噪聲達(dá)到-120dBc/HZ@lkHZ、最大無雜散動態(tài)范圍可以達(dá)到75dB、內(nèi)部 集成4-20倍的時鐘倍頻器因此外部可以通過很小的時鐘頻率即可將其倍頻到系統(tǒng)最大時
鐘頻率。所述晶體振蕩器采用截止頻率為20MHz的晶體振蕩器，優(yōu)選有源晶體振蕩器，當(dāng) 然，也可使用無源差分晶振。所述微控制器為ARM9開發(fā)板，該系列開發(fā)板已經(jīng)集成有控制器和觸摸屏部分，并 且內(nèi)部也已經(jīng)集成了 wince系統(tǒng)，僅需要此基礎(chǔ)之上編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序以及軟件顯示控 制界面即可，不需額外增加輸入輸出設(shè)備，這樣可以大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，并且價格也不 是很昂貴，攜帶方便，操作簡單。所述低通濾波器為7階模擬橢圓形濾波器。所述電池為8. 4V鋰離子充電電池，所述電源管理單元包括分別與電池電連接的 多個變壓器件，將電池電壓轉(zhuǎn)換為各部件所需的電壓。所述天線接口采用SMA(Sub-Miniature-A，反極性公頭)接口，該接口適用范圍廣， 大小適中，適宜于便攜設(shè)備。本具體實(shí)施方式
的硬件結(jié)構(gòu)如附圖2所示(圖中未畫出電源模塊)，其詳細(xì)工作過 程及原理如下電源供電采用8. 4V鋰離子充電電池，配帶充電器。電源管理單元采用DC-DC 芯片HYM2576-5V將電池電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓供給ARM9開發(fā)板。同時通過穩(wěn)壓芯片 LT1129IST-5V、AMS1117-3. 3V、AMS1117_1. 8V分別給信號板上的各種芯片供電。其中5V供 HMC474、3. 3V分別供給有源晶振和DDS芯片AD9859、1. 8V則只給DDS芯片AD9859供電。通過觸摸屏設(shè)置信號的頻率、初始相位和幅度等參數(shù)，并將輸入的各項(xiàng)參數(shù)轉(zhuǎn)換 為二進(jìn)制數(shù)據(jù)送給微控制器。微控制器將各參數(shù)分別轉(zhuǎn)化為DDS芯片AD9859的時鐘控制 信號、串行數(shù)據(jù)輸入信號SDATA、片選信號CS、數(shù)據(jù)更新信號UPDATA、數(shù)據(jù)復(fù)位信號RESET。 然后通過微控制器ARM9開發(fā)板的GPIO 口將上述控制信號分別與DDS芯片AD9859的相應(yīng) 控制信號輸入端相連接，并將微控制器的地線與DDS芯片的地線相連接以便形成一回路。DDS芯片AD9859在上述信號的控制下，并在外部20MHz的晶振頻率下通過內(nèi)部的 鎖相環(huán)倍頻到系統(tǒng)最高時鐘頻率400MHz。系統(tǒng)在400MHz時鐘頻率的作用下，并在頻率控制 字作用下通過公式!7OUt=MXFcIkzY (其中i^out表示我們所需要的信號的輸出頻率，N為頻率控制字寄存器的位數(shù)，在這里為32，F(xiàn)clk表示系統(tǒng)時鐘、在此處為400MHz，M則表示頻 率控制字通過更改頻率控制字M的值便可以得到不同的輸出頻率Rnit)、幅度控制字以及 相位控制字的作用下產(chǎn)生所需要的信號頻率、幅度和初始相位等參數(shù)。產(chǎn)生的信號通過差 分信號引腳輸出。輸出的差分信號通過射頻變壓器將其差分信號轉(zhuǎn)換為單端模擬信號。上述輸出的模擬信號頻率覆蓋在高頻段，并會產(chǎn)生諧波分量，因此本具體實(shí)施方 式中在后一級加入7階模擬橢圓型低通濾波器來濾除其不需要的諧波分量。低通濾波器的 截止頻率可以根據(jù)具體應(yīng)用場合的頻率范圍來確定。在具體實(shí)施方式
中采用了 20MHz截止 頻率的橢圓型低通濾波器。經(jīng)過低通濾波后的信號可以作為輸出信號來使用，但是對于輸出信號幅度有具 體要求的場合則還需要增加一級功率放大器部分。HMC474放大器芯片其增益可以達(dá)到 15dBm，輸出幅度最高可以達(dá)到8dBm，在具體實(shí)施方式
中其輸出幅度最高可達(dá)到5daii。最后經(jīng)過放大器放大后的信號已經(jīng)可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，通過SMA接口與地 波雷達(dá)天線連接。
權(quán)利要求1.一種地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，該校準(zhǔn)源包括信號產(chǎn)生控制模塊、電源模 塊、信號調(diào)理電路；所述信號產(chǎn)生控制模塊包括微控制器，以及與該微控制器信號連接的數(shù) 字頻率合成器；所述數(shù)字頻率合成器外接晶體振蕩器作為其外部時鐘頻率源；所述信號調(diào) 理電路包括順次信號連接的射頻變壓器、低通濾波器及天線接口，其中射頻變壓器的輸入 端與數(shù)字頻率合成器的輸出端連接；所述電源模塊用于向其他部件供電，包括電池及電源 管理單元。
2.如權(quán)利要求1所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述低通濾波器與天線接口 通過一個功率放大器連接。
3.如權(quán)利要求2所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述功率放大器為HMC474芯片。
4.如權(quán)利要求1所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述數(shù)字頻率合成器為 AD9859 芯片。
5.如權(quán)利要求1所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述晶體振蕩器為截止頻率 為20MHz的晶體振蕩器。
6.如權(quán)利要求5所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述晶體振蕩器為有源晶體 振蕩器。
7.如權(quán)利要求1所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述微控制器為ARM9開發(fā)板。
8.如權(quán)利要求1所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述低通濾波器為7階模擬橢 圓形濾波器。
9.如權(quán)利要求1所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述電池為8.4V鋰離子充電 電池，所述電源管理單元包括分別與電池電連接的多個變壓器件，將電池電壓轉(zhuǎn)換為各部 件所需的電壓。
10.如權(quán)利要求1所述地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，其特征在于，所述天線接口為SMA接口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種地波雷達(dá)信號校準(zhǔn)源，用于地波雷達(dá)天線的校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)源包括信號產(chǎn)生控制模塊、電源模塊、信號調(diào)理電路；所述信號產(chǎn)生控制模塊包括微控制器，以及與該微控制器信號連接的數(shù)字頻率合成器；所述數(shù)字頻率合成器外接晶體振蕩器作為其外部時鐘頻率源；所述信號調(diào)理電路包括順次信號連接的射頻變壓器、低通濾波器及天線接口，其中射頻變壓器的輸入端與數(shù)字頻率合成器的輸出端連接；所述電源模塊用于向其他部件供電，包括電池及電源管理單元。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有體積小、頻率覆蓋范圍大、使用簡單、電池供電、易攜帶等優(yōu)點(diǎn)，適用于工程實(shí)踐中，尤其適用于在野外進(jìn)行地波雷達(dá)校準(zhǔn)的情況。
文檔編號G01S7/40GK201909845SQ201020668780
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者孫勇, 施春榮, 王秀濤, 顧冬梅 申請人:南京鵬力科技有限公司