一種基于dds的雷達通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，包括時鐘緩沖電路、開關(guān)放大濾波電路、光耦隔離電路、DDS信號源電路、FPGA信號處理電路和USB傳輸電路；時鐘緩沖電路的輸入端與晶體振蕩器連接，其輸出端與DDS信號源電路的輸入端、信號處理電路連接；DDS信號源電路的輸出端與開關(guān)放大濾波電路的輸入端連接；光耦隔離電路分別與DDS信號源電路、信號處理電路連接；信號處理電路與USB傳輸電路連接；USB傳輸電路與計算機連接。本實用新型的適用于海上目標(biāo)掃描、通信與海態(tài)檢測，系統(tǒng)控制靈活，輸出PM-FMICW信號準(zhǔn)確度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、采用CODIC實現(xiàn)數(shù)字混頻，同時可實現(xiàn)發(fā)出任意波形的信號。
【專利說明】一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信、雷達、航宇和遙感測試的不斷發(fā)展，高頻短波通信與海態(tài)雷達探測無論是在軍事領(lǐng)域或是民用船載的發(fā)展趨于成熟，現(xiàn)有雷達通信系統(tǒng)將雷達探測與通信分成了兩個部分，在實用過程中由于需要使用兩根不同天線，在天線隔離不當(dāng)?shù)那闆r，很容易出現(xiàn)雷達反射信號與通信信號之間存在嚴(yán)重串?dāng)_，這樣就會嚴(yán)重導(dǎo)致目標(biāo)探測與船載通信兩者無法同時正常工作的情況。而為了節(jié)約相對緊缺的頻帶資源，同時也為了簡化硬件系統(tǒng)，使用同一硬件系統(tǒng)實現(xiàn)雷達探測與目標(biāo)通信將具有相當(dāng)重要現(xiàn)實意義與使用價值。為了實現(xiàn)將高頻短波通信與雷達探測一體化，我們對信號源提出了更高的要求，DDS (直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)具有頻率穩(wěn)定度高、頻率捷變率快、頻率輸出范圍寬，可輸出任意信號等優(yōu)點。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對【背景技術(shù)】存在的問題，本實用新型提供一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)。本實用新型以DDS信號源為核心，利用每一路DDS的快速相位變化來實現(xiàn)數(shù)字通信，通過每路DDS產(chǎn)生信號之間的不同相位增量實現(xiàn)目標(biāo)探測與掃描；并基于電磁波在地球表面繞射的原理，實現(xiàn)超視距海態(tài)雷達監(jiān)測功能。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種基于DDS的雷達通信系統(tǒng),包括時鐘緩沖電路、開關(guān)放大濾波電路、光
[0006]耦隔離電路、DDS信號源電路、信號處理電路、USB傳輸電路；時鐘緩沖電路的輸入端與晶體振蕩器連接，其輸出端與DDS信號源電路的輸入端、信號處理電路連接；DDS信號源電路的輸出端與開關(guān)放大濾波電路的輸入端連接；光耦隔離電路分別與DDS信號源電路、信號處理電路連接；信號處理電路與USB傳輸電路連接；USB傳輸電路與計算機連接。
[0007]所述開關(guān)放大濾波電路包括依次連接的微波濾波器、射頻開關(guān)、放大器。
[0008]所述時鐘緩沖電路由型號為⑶CLVP1216的現(xiàn)有芯片實現(xiàn)。
[0009]所述光耦隔離電路包括兩個以上的光耦合器。
[0010]所述DDS信號源電路采用型號為AD9910的現(xiàn)有芯片實現(xiàn)。
[0011]所述信號處理電路采用一片現(xiàn)有FPGA實現(xiàn)。
[0012]所述USB傳輸電路由型號為CY7C68013A的現(xiàn)有芯片實現(xiàn)。
[0013]所述射頻開關(guān)采用SA630 ;所述放大器采用GALI19。
[0014]本實用新型的工作原理如下:
[0015]晶體振蕩器經(jīng)過時鐘緩沖電路分為八路同頻同相的80MHz時鐘，皆為差分輸出，⑶CLVP1216支持LVPECL、LVDS, LVCOMS等多種輸入電平格式，共有16對差分輸出，輸出電平格式為LVPECL，其中一路作為FPGA信號處理電路的工作時鐘；并提供八路80MHz信號作為DDS信號源電路各個DDS芯片的系統(tǒng)時鐘，作為DDS信號源電路的輸入，再由DDS信號源電路產(chǎn)生線性調(diào)頻信號，每一幀線性調(diào)頻信號由2PSK進行調(diào)制，經(jīng)過開關(guān)放大濾波電路，產(chǎn)生PM-FMICW信號，最后通過發(fā)射機由天線輻射至目標(biāo)區(qū)域，進行遠距離探測與通信。
[0016]本實用新型可產(chǎn)生30MHz以下調(diào)相線性掃頻信號(PM-FMICW)，同時，通過控制電路配置DDS信號源電路，可將本實用新型擴展為頻率低于30MHz任意波形的信號源。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0018]1、本實用新型實現(xiàn)多路陣列天線，通過多路DDS產(chǎn)生具有相同相位差的多路PM-FMICff信號，實現(xiàn)海態(tài)檢測掃描與通信功能。
[0019]2、本實用新型只需在發(fā)射端產(chǎn)生PM-FMICW信號，后期回波混頻工作由FPGA信號處理電路實現(xiàn)，因此不需要考慮兩個直接數(shù)字頻率合成器產(chǎn)生兩路信號的相干性。
[0020]3、本實用新型采用的直接數(shù)字頻率合成器DDS，內(nèi)部集成14位DAC，通過不同調(diào)制模式產(chǎn)生所需發(fā)射信號，32為相位累加器使得其頻率分辨率高達0.23Hz。
[0021]4、本實用新型采用光耦隔離電路將數(shù)字信號和模擬信號部分分開，使信號源發(fā)出的信號效果更好。
[0022]5、本實用新型采用的芯片分辨率高、精度高、輸出頻帶寬、靈活性強，且可發(fā)出任意波形的信號源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]其中，Qj —時鐘緩沖電路、③一開關(guān)放大濾波電路、⑤一光稱隔尚電路、@ —DDS fg號源電路、? —彳目號處理電路、_一USB傳輸電路。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖所示的實施例對本實用新型作進一步說明。
[0026]本實用新型包括時鐘緩沖電路、開關(guān)放大濾波電路、光耦隔離電路、DDS
[0027]信號源電路、信號處理電路、USB傳輸電路；時鐘緩沖電路的輸入端與晶體振蕩器連接，其輸出端與DDS信號源電路的輸入端、信號處理電路連接；DDS信號源電路的輸出端與開關(guān)放大濾波電路的輸入端連接；光耦隔離電路分別與DDS信號源電路、信號處理電路連接；信號處理電路與USB傳輸電路連接；USB傳輸電路與計算機連接。
[0028]本實施例中時鐘緩沖電路由型號為⑶CLVP1216的現(xiàn)有芯片實現(xiàn)。⑶CLVP1216有兩對輸入，16對輸出，支持多種電平格式。
[0029]本實施例中開關(guān)放大濾波電路主要包含射頻開關(guān)、放大器、兩級帶通濾波器和變壓器。帶通濾波器采用天之微波的SBP系列，插針式焊接，便于切換不同頻段的射頻輸出，其增益約為_2dB ;射頻開關(guān)采用SA630D，工作頻率為DC-lGHz，在IGHz隔離度為60dB，轉(zhuǎn)換速度高達20ns，開關(guān)隔離度60dB，IdB壓縮點為18dBm，內(nèi)部50ohm阻抗可以和前后級良好匹配；HF頻段發(fā)射機所要求的輸入信號幅度為OdBm，DDS信號源電路正常輸出的幅度約為-7dBm，因此，還需要一個增益約為13dBm的放大電路才能使DDS信號源電路輸出的射頻信號進入發(fā)射機；放大器選用Mini公司生產(chǎn)的GALI系列，型號選用GAL1-21+，工作頻率范圍為DC-8GHZ，增益約為14.3dBm,噪聲系數(shù)NF=4.0。
[0030]本實施例中光耦隔離電路包括三個光耦合器。光耦合器選用Avago公司的ACSL-6410、ACSL-6400和HCPL-0710。在制作信號源板時，信號源板地層的分割十分復(fù)雜，由于理想數(shù)字信號一般為矩形波，帶有大量的諧波，數(shù)字信號中的諧波很容易干擾到模擬波形；同時，當(dāng)模擬信號為高頻或強電信號時，也會影響到數(shù)字電路的正常工作；而數(shù)模分離處理的不好很容易產(chǎn)生數(shù)字地、模擬地的串?dāng)_；本實用新型利用光耦合器“電-光-電”的傳輸方式分離數(shù)字地與模擬地，使產(chǎn)生的信號效果更好。
[0031]本實施例中DDS信號源電路采用型號為AD9910的芯片實現(xiàn)。時鐘緩沖電路輸出的信號為差分形式，下拉50ohm電阻接AD9910的輸入端；AD9910的采樣速度高達IGHz ；AD9910的輸出信號為差分形式，通過變壓器轉(zhuǎn)換為單端形式，輸出給開關(guān)放大濾波電路。采用DRG調(diào)制模式，POff控制多路DDS信號的相對相位偏移。同時將八路SPI控制接口進行復(fù)用，通過CS片選信號來配置每一路DDS芯片。
[0032]本實施例中FPGA信號處理電路采用Spartan_XC6SLX150實現(xiàn)。FPGA信號處理電路實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。包括對DDS信號源電路、開關(guān)放大濾波電路以及數(shù)字基帶信號的提取。FPGA的配置采用Platform Flash PROM主并行配置方式，采用的Platform FlashPROM 芯片為 XCF32P。
[0033]本實施例中USB傳輸電路采用Cypress USB2.0芯片CY7C68013A實現(xiàn)。理論上輸出傳輸速率可達到480Mb/s，滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸要求。同時該芯片內(nèi)置增強型8051微處理器，使系統(tǒng)工作更加靈活。共有三種接口模式可供選擇:GPIF、Slave FIFO和1/0接口。本實施例中選用較為靈活的Slave FIFO模式實現(xiàn)對數(shù)字基帶信號的傳輸。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，其特征在于:包括時鐘緩沖電路、開關(guān)放大濾波電路、光耦隔離電路、DDS信號源電路、信號處理電路、USB傳輸電路；時鐘緩沖電路的輸入端與晶體振蕩器連接，其輸出端與DDS信號源電路的輸入端、信號處理電路連接；DDS信號源電路的輸出端與開關(guān)放大濾波電路的輸入端連接；光耦隔離電路分別與DDS信號源電路、信號處理電路連接；信號處理電路與USB傳輸電路連接；USB傳輸電路與計算機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，其特征在于:所述開關(guān)放大濾波電路包括依次連接的微波濾波器、射頻開關(guān)、放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，其特征在于:所述時鐘緩沖電路由型號為⑶CLVP1216的芯片實現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，其特征在于:所述光耦隔離電路包括兩個以上的光耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，其特征在于:所述DDS信號源電路采用型號為AD9910的芯片實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，其特征在于:所述信號處理電路采用一片F(xiàn)PGA實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，其特征在于:所述USB傳輸電路由型號為CY7C68013A的芯片實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于DDS的雷達通信系統(tǒng)，其特征在于:所述射頻開關(guān)采用SA630 ;所述放大器采用GALI19。
【文檔編號】G01S7/28GK203630354SQ201320841995
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】李柯, 王才軍, 田應(yīng)偉, 譚劍, 許亞敏, 盧博 申請人:武漢大學(xué)