專利名稱：一種毫米波雷達頻率合成器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷達技術領域，具體是一種毫米波雷達頻率合成器。
背景技術：
非相參雷達檢測目標信息，是通過發射脈沖與接收回波脈沖之間產生時 延差來提取目標距離信息，這種檢測目標其回波伴隨周圍物體雜波干擾，尤 其是檢測微弱目標回波時會被強雜波淹沒，影響雷達正常工作。檢測運動目 標的多普勒頻移抑制雜波干擾是有效的方法，但要求相干檢波基準信號頻率 須有很高的穩定性，相干檢測目標發射信號與接收本振信號的起始頻率相位 嚴格同步。相對于毫米波雷達測距分辨力高，測速多普勒頻移明顯，而毫米 波高穩頻基準源器件價格高昂，電路技術要求高，因此，研制高穩頻毫米波 頻率基準源降低成本，減小技術難度意義重大。 發明內容
本實用新型的目的是提供雷達收/發載頻、中頻相干I/Q檢波高穩頻基準 頻率和多個時鐘基準信號源的一種毫米波雷達頻率合成器。
本實用新型技術方案設有晶振分頻器、倍頻放大鏈、混頻器、鑒相器、環 路分頻器，還設有恒溫晶振、壓控振蕩器VC0，恒溫晶振輸出信號分兩路，一 路經倍頻放大鏈與VC0輸出信號接入混頻器，混頻后再經環路分頻器接入鑒相
器，另一路經晶振分頻器接入鑒相器，其鑒相輸出由環路濾波器壓控vco構成
鎖相頻率合成器，VC0直接輸出射頻fN，提供給雷達調頻器鎖定基頻，輸出諧頻
為雷達發射頻率fo，或提供給調相器為預載頻，經倍頻、功放發射為雷達載頻 f0，其頻率fN經定向耦合器接入分諧波混頻器為接收本振信號fu環路分頻器
是由前置固定分頻器和可編程分頻器組合，由可編程分頻器輸出相干檢波器基
準頻率信號fh頻率調制基準信號fm、時鐘信號fCl、 fC2、 fC3，晶振分頻器、 壓控振蕩器VC0、倍頻放大鏈、混頻器、鑒相器、環路分頻器由微帶、共面線 混合電路集成，置于屏蔽盒，與恒溫晶振及外部電路連接采用波導、同軸接頭； 其中，恒溫晶振是由恒溫槽內置柵地超高頻振蕩器、兩級緩沖放大器、AGC 控制電路，二次穩壓為電源、精密交直連續式為比例溫控器、恒溫槽隔熱由真 空杜瓦瓶構成，外殼金屬密封屏蔽，由波導、同軸接頭與外部電路連接；壓控振蕩器VC0由GaAsHEMT器件、介質諧振器，變容二極管、微帶電路 組成，其GaAsHEMT器件柵、漏之間介質加載反饋振蕩，變容二極管并接諧振 回路壓控調諧；
本技術方案由一個恒溫晶振輸出高穩頻基準頻率為參考源，鎖相頻率合成 環路外插混頻器，VCO輸出和環路分頻多個基準頻率，其中，毫米波收/發載頻 信號ft由VC0直接輸出、中頻相干檢波基準頻率信號fi、頻率調制基準信號
fm、時鐘信號fd、 fC2、 fC3由環路可編程分頻器輸出，可方便地改變時鐘周期，
其頻穩度與恒溫晶振頻率相同，頻率ft提供給雷達調頻或調相，諧頻或倍頻功 放輸出為毫米波雷達發射載頻fo，同時，其fN定向耦合為分諧波混頻本振頻率 fL，利用其內在倍頻獲取毫米波載頻f。的接收，顯著降低成本并減小高端毫米 波技術難度獲得高載頻毫米波雷達檢測性能，設置中頻1/Q相干檢波獲得低造 價高精度檢測性能，保持載頻嚴格的相位同步關系，高性能分解出目標距離/ 速度信息。頻率調制基準信號fm由頻率合成器輸出，高穩頻利于相干信號處理。 環路可編程分頻器輸出多個時鐘信號，保證雷達信號處理的正確性和可靠性。
圖1本實用新型頻率合成器技術方案 圖2本實用新型恒溫晶振基準頻率源 具體實施方法
如圖1所示，本實用新型具體實施方法和實施例設有晶振分頻器3、倍頻 放大鏈2、混頻器9、鑒相器4、環路分頻器7，還設有恒溫晶振l、壓控振蕩 器VC06，恒溫晶振1輸出信號分兩路， 一路經倍頻放大鏈2與VC06輸出信號 接入混頻器9，混頻后再經環路分頻器7接入鑒相器4，另一路經晶振分頻器3 接入鑒相器4，其鑒相輸出由環路濾波器5壓控VC06構成鎖相頻率合成器，VC06 直接輸出射頻ft，提供給雷達調頻器鎖定基頻，輸出諧頻為雷達發射頻率fo， 或提供給調相器為預載頻，經倍頻、功放發射為雷達載頻fo，其頻率fN經定向 耦合器8提供給分諧波混頻器為接收本振信號f"環路分頻器5是由前置固定 分頻器和可編程分頻器組合，由可編程分頻器輸出相干檢波器基準頻率信號
fi、頻率調制基準信號fm、時鐘信號fd、 fC2、 fC3，晶振分頻器3、壓控振蕩器
VC06、倍頻放大鏈2、混頻器9、鑒相器4、環路分頻器7由微帶、共面線混合 電路集成，置于屏蔽盒，與恒溫晶振l及外部電路連接采用波導、同軸接頭。 頻率合成鎖相環外插混頻信號接入環路分頻器，使其VCO頻率反饋獲得頻率下移，減小環路分頻比，改善相噪特性。GaAsHEMT器件構成的毫米波VC0 介質加載反饋振蕩、變容管壓控，具有高穩頻特性和較寬調諧范圍，通過恒溫 晶振高穩頻參考源鎖定其相位，VCO輸出信號頻穩度與恒溫晶振相同量級，適 合溫差大、振動強惡劣環境作基準高性能相干雷達檢測。VCO直接輸出頻率fN 鎖定雷達調頻器基頻，輸出二至四次諧頻為載頻fo，或作雷達調相器預載頻， 倍頻功放為發射載頻fo，諧頻或倍頻輸出可增大調頻斜率或調相角度。頻率fN 定向耦合為接收分諧波混頻本振信號f"與其內在倍頻功能相配，使頻率合成 器射頻輸出減小二到四倍，獲取低成本高載頻雷達檢測的高性能。環路可編程 分頻輸出中頻相干檢波基準信號fx，不僅成本降低，技術易于實現，相干檢測 仍保持其特色，頻率調制基準信號fm高穩頻利于相干信號處理。多個時鐘信
號fd、 fC2 、 fC3經環路可編程分頻器輸出，方便易控，穩定精確。
因此，收/發雷達載頻、多個時鐘信號與其晶振基準頻率成整數倍關系， 頻穩度與參考源相同，載頻信號起始相位、時鐘脈保持嚴格同步，具有很強抑 制雜波背景地物抗干擾的能力，對運動目標檢測產生良好的識別。
圖2，本實用新型恒溫晶振基準頻率源，它是將晶振11、兩級緩沖放大 器12、 13置于由精密連續式交直比例溫控器15控制的真空杜瓦瓶恒溫槽16 內，其恒溫槽16外殼是由金屬密封屏蔽，基于柵地晶振11高阻抗使晶體Q 值不降低，超高頻振蕩頻穩度高，輸出功率較大。為了保持晶體激勵穩定， 使用二次穩壓電源14減小紋波增強穩壓特性，兩級緩沖放大器12、 13滿足 負載隔離，自動增益控制AGC使其輸出幅頻穩定平坦，溫度傳感RT選用熱敏 電阻，加熱電阻R電阻絲均勻分布在恒溫槽中，恒溫時，RT隨溫升改變阻值， 其電橋接近平衡交流反饋減弱，溫升變慢連續逐漸地按比例加熱達到平衡。 交直結合溫控減小直流放大零點飄移提高控制精度。電源輸入IN、信號輸出 OUT與外部電路連接采用同軸接頭。
為了減小環境溫度變化對恒溫槽內控溫精度的影響，槽內保持均勻和穩 定，恒溫控制交直連續式比例控溫電路精密自動調整溫度和加熱電流，維持恒 定溫度平衡。恒溫點精確控制在石英諧振器的零溫度系數點的溫度上，其溫度 起伏和漂移小于0.00rC精密恒溫，其晶振短穩優于10—8/ms，經鎖相頻率合成
的多個基準頻率和時鐘信號滿足相干雷達檢測要求。
權利要求1、一種毫米波雷達頻率合成器設有晶振分頻器、倍頻放大鏈、混頻器、鑒相器、環路分頻器，其特征在于它還設有恒溫晶振、壓控振蕩器VCO，其中，恒溫晶振輸出信號分兩路，一路經倍頻放大鏈與VCO輸出信號接入混頻器，混頻后再經環路分頻器接入鑒相器，另一路經晶振分頻器接入鑒相器，其鑒相輸出由環路濾波器壓控VCO構成鎖相頻率合成器，VCO直接輸出頻率fN，提供給雷達調頻器鎖定基頻，輸出諧頻為雷達發射頻率f0，或提供給調相器為預載頻，經倍頻、功放發射為雷達載頻f0，其頻率fN經定向耦合器接入分諧波混頻器為本振信號fL，環路分頻器由前置固定分頻器和可編程分頻器組合，可編程分頻器輸出相干檢波器基準頻率信號fi、時鐘信號fc1、fc2、fc3，晶振分頻器、壓控振蕩器VCO、倍頻放大鏈、混頻器、鑒相器、環路分頻器由微帶、共面線混合電路集成，置于屏蔽盒，與恒溫晶振及外部電路連接采用波導、同軸接頭。
2、 根據權利要求1所述的一種毫米波雷達頻率合成器，其特征在于恒 溫晶振是由恒溫槽內置柵地超高頻振蕩器、兩級緩沖放大器、AGC控制電路， 二次穩壓為電源、精密交直連續式為比例溫控器，恒溫槽隔熱由真空杜瓦瓶構 成，外殼金屬密封屏蔽，采用波導、同軸接頭與外部電路連接。
3、 根據權利要求1所述的一種毫米波雷達頻率合成器，其特征在于壓 控振蕩器VC0由GaAsHEMT器件、介質諧振器，變容二極管、微帶電路組成， 其GaAsHEMT器件柵、漏介質加載反饋振蕩，變容二極管并接諧振回路壓控調 諧。
專利摘要本實用新型涉及雷達技術領域，它是一種毫米波雷達頻率合成器。設恒溫晶振、壓控振蕩器VCO、晶振分頻器、倍頻放大鏈、混頻器、鑒相器、環路分頻器，恒溫晶振信號一路經倍頻放大鏈與VCO輸出混頻，其混頻信號環路分頻與恒溫晶振的另一路即晶振分頻接入鑒相器，環路濾波壓控VCO鎖相頻率合成，VCO輸出f<sub>N</sub>鎖定調頻器基頻，諧頻為雷達發射載頻f<sub>0</sub>，或調相倍頻功放為雷達載頻f<sub>0</sub>，f<sub>N</sub>定向耦合為分諧波混頻本振信號f<sub>L</sub>，內在倍頻接收載頻f<sub>0</sub>，環路分頻器輸出相干檢波器基準頻率f<sub>i</sub>、調制基準頻率f<sub>m</sub>、時鐘信號fc<sub>1</sub>、fc<sub>2</sub>、fc<sub>3</sub>。適用于毫米波相干雷達作頻率、時鐘信號源。
文檔編號G01S7/48GK201259543SQ20082016308
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月28日 優先權日2008年8月28日
發明者阮樹成 申請人:阮樹成