【doc】雷达发射机频率稳定度的研究

【doc】雷达发射机频率稳定度的研究 雷达发射机频率稳定度的研究 2000正无线电第30卷第3期 雷达发射机频率稳定度的研究 ),3D(2)《叭),( f一 摘要畚文研完1雷达发射机发射颤半不稳定对目标显示(MTI)雷达改善目干的彰 响,提出7在不靖 加雷达系统设奋的条件下.利用数手稳定单元(Dsu)的雷达发射样皋采样值计算发 射机频率稳定度的. 对干研究非奎相誊雷达MTI的性能有重要意义 关键词!兰MTI塑?璺墨墨 雷达发射信号的稳定度是指发射信号的各项参 数,即信号的振幅,频率,脉冲宽度及脉冲重复周期 等是否随时问作不应有的变化.对于MTI雷达,发 射机不稳定会造成不应有的剩余杂波.是影响雷达 抗杂波性能的重要因素之一.衡量MTI雷达抗杂 波的指标是改善因子.为提高改善因子,研究发射 机信号的稳定度及其对MTI系统的影响是十分必 要的,本文重点讨论频率不稳定的测量,对改善因子 具有重要意义. 频率不稳对改善因子的限制为: 201g(1/~?Af?r) 由于MTI采用隔周期消去杂波,频率稳定度主 要指短期频率稳定度,它适用于时域量示,本文采 用阿仑方差表征频率抖动.阿仑方差定义为: J(N,TE[(n一雨iL,n)](1) T是测试周期,N为测量次数,r是雷达发射信号脉 宽,Y定义为相对频偏(fn—fo)/fo,其中f是第n次 测试频率,fD是额定频率. 常用的是令T=r,N=2的特殊情况,这时的短 稳表征量称为"阿仑方差",用(r)=d2(2,r)来 代表.即 ()E『宝(一寻宝):1(2)Ln—l?-1J 从原则上讲,o(r)式中用以取平均的数组应该 无穷多个,但取100组的算术平均与取无穷多组的 极限平均值相差仅百分之几,一般能满足工程要求. 实际计算时.o(r)的计算可以简化为: d;(r)=(2,r,r)=E[(l一一Y2)12](3) 强正平:浙江大学僖电未博士生 每组取一对Y.,Y2计算一个基本单元,约取i00千 基本单元,它们的算术平均,就是所需的(r). 在Jone.M.Milan所提出的一种雷达发射机频 率不稳定的测量方法中.频率的测量比较复杂.需要 用微波设备把发射机参数转换成视频信号,再把频 率转换成与之相关的幅度来表示,即将额率抖动转 换成幅度抖动.该方法必须添加专用的微波设备及 视频处理设备,如微波时延,移相器和混额器等,还 须添加定标源,功率监视设备j. 本文提出的测量方法直接利用Dsu系统,对发 射脉冲的采样值在不增加雷达系统设备的条件下. 实时地测量发射脉冲的频率抖动方差.此原理根据 清华大学电子工程系雷达教研室的要求和导师指导 实施,效果令人满意.该方法原理简述如下【3]: 设发射信号为: (t):c0s[t++(t)+l}0)](4) 其中(t)为发射脉冲频率起伏导致的相位函 数,主要来源于脉冲调制的顶部起伏,可以认为,十 (t)在各个重复周期内具有太体相同的规律. 复本振信号为: UL(t)=Ulexp[j(toLt+1)】(5) 混频后零中额发射信号: Fm(t):HtUt(t)um(t)=Aexp[j(&~t一+(t)十L0)】(6) 其中:0=一'}0,?【|.=?L一岫D (t)可认为频移规律线性是可调的.其中: ?(t)=+2Pt;(p为拟合常数);(t)= 于是,F(t)=Aexp[i(??t一++L0)】(7) 其中;NT<t<NT+r 由于模拟相关与褶积不易实现,只讨论数字相 关与数字褶积,发射样本的数字采样如图1. ?一l一 RadioEngineeringVn130No.3 (a1螳射样奉 l_juuufb)周期为^t采样Jl末冲 Ic'甓样届的脉冲值 固1样鲞蕺字采样图 作隔周期相减: (??1一Atoz)AtN/2+?t(,1一,2) 其中,NAt(~1一E2)与(?m1一?c,l2)htN/2相比为二 t阶小量.且均值为零,可忽略不计.因用公式(8)算 出(?一?【El2)htN/2,N取1000,At已知,进一步算 出nf一?f2.重复上述过程算出100组数,再用式 (3)算出均方差.计算结果见表l. (a)图表示采样前的发射信号样本; (b)图表示周期为?t的采样序列; (c)图表示采样后的脉冲值. e为第一个采样脉冲滞后于样本起始的时间 则第n个发射样本子脉冲的前沿位置t.为: t.=To,+(n—1)nt 混频后的零中频信号采样得: Fm(tD=Aexp[j(A~t.一++10)] 作关于2的数字相关…. m S0(N/2)=?(n)?Fro(y+n) ?-1一 : 登A.e..【"一+】.A-【Ac+一+^.】 .".一+《譬-1](8) S0(N/2)~振幅是与?*无关的常数,B在间隔周期 内不变,则可计算出相位, A~AtN/2一~t2N2/2+日N?t(?t/2—,) 衰1测试频率殛对应的均方差 (kHz)均方羔 l1907576E一004 54.796676E一004 107342647E一004 501.0D9614E一003 上述测试方法测出 的频偏可使雷达的改善 因子限制在50db以内. 该测试方法利用DSU 的数据流,不需增加专 门的微波时延,定标源 和专门的功率监测等设备. 由于DSU对提高雷达改善因子是最经济有效的方 案,在我国雷达设备改造中普遍采用.本文测频 具有重要的现实意义,已在清华大学对797雷达和 512雷达的改造中成功使用. 这种方法的优点是: ?幅度函数A(t)任意,对测量频率抖动无影响. ?相位函数+(t)任意,只要脉间不变,对测量结 果无影响. 用这种方法的主要误差来源是: A.+(t)的脉间抖动; B运算时有限字长影响: C.DsU正交双通道两个通道不对称性. 参考文献 [1)张正平I/Q双通道正吏相位误羔测量方法研究确士论 文.1991 [2]John,M.Milan.Teat5etfortheMea~tLrementotTransmit— terstabilityparameten~Proeofthe29thAnnualSympo- slumotFrequencyC<mtmlSymposium.1975 [3]Ashley.MeJmurementotOscillatorNoi8eatMicrowaveFre— quencies,[EEETransonMTT.1988;(9) f上接第59页) 与AD7008相比对参考时钟波形要求不高.输出信方案电讯技术.1999(5) 号稳定且信噪比极高.是一种性价比极高的DDSC2)时信华,张尔辑,张炜?DDS技求在软件无线电中的应 芯片.预计在不远的将来必定会有更多,更好的用?盘字通信,999(3) DDS芯片面市,届时DDS必将在通信领域得到更广[)AnalogDev;,Inc.MSPSDDSSYSTEMAD985.? 泛的应用.[4];,吴利民,吴巍.一种高性能DDS芯片AD9850及其 参考文献应用. 无线电通信技术,1999(4) [1】周曼,宋文涛,罗汉文.一种基干DDS的软件无线电调制 一 2一' =