基于鎖相環路技術的二次雷達信號發生器設計
2020年電子技術應用第12期
杜海龍1，段照斌1，王伯陽2
1.中國民航大學 工程技術訓練中心，天津300300；2.中國民航大學 航空工程學院，天津300300
摘要： 為了滿足實驗室教學與研究的需求，基于鎖相環路技術設計了一款二次雷達信號發生器，實現了700 MHz～1 100 MHz范圍內的頻率合成。首先，對鎖相環路頻率合成原理進行分析，設計實現了三階無源環路濾波器，濾除鑒相器產生的高頻分量，并與鎖相環芯片ADF4350構成鎖相環控制回路。其次，利用仿真工具軟件ADI simPLL，對鎖相環路進行仿真，得到環路濾波器的參數和仿真輸出特性。最后，搭建二次雷達信號發生器系統，并利用SPSS軟件對系統輸出進行分析，結果表明，在1 GHz～1.1 GHz頻帶范圍內系統偏差小于0.02 MHz且為固定偏差，經過補償后系統精度能很好地滿足實驗室教學與研究的需求。
中圖分類號： TN836
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200516
中文引用格式： 杜海龍，段照斌，王伯陽. 基于鎖相環路技術的二次雷達信號發生器設計[J].電子技術應用，2020，46(12)：134-138，143.
英文引用格式： Du Hailong，Duan Zhaobin，Wang Boyang. Design of secondary radar signal generator based on phase-locked loop technology[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(12)：134-138，143.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200516
中文引用格式： 杜海龍，段照斌，王伯陽. 基于鎖相環路技術的二次雷達信號發生器設計[J].電子技術應用，2020，46(12)：134-138，143.
英文引用格式： Du Hailong，Duan Zhaobin，Wang Boyang. Design of secondary radar signal generator based on phase-locked loop technology[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(12)：134-138，143.
Design of secondary radar signal generator based on phase-locked loop technology
Du Hailong1，Duan Zhaobin1，Wang Boyang2
1.Engineering Technology Training Center，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China； 2.College of Aeronautical Engineering，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China
Abstract： In order to meet the needs of laboratory teaching and research, based on phase-locked loop technology，this paper designed a secondary radar signal generator, to achieve the 700 MHz～1 100 MHz range of frequency synthesis. Firstly, the principle of frequency synthesis of phase-locked loop is analyzed, and the third-order passive loop filter is designed and realized. The high-frequency components generated by phase detector are filtered out and the phase-locked loop control circuit is formed with phase-locked loop chip ADF4350. Secondly, using the simulation tool ADI simPLL, the phase-locked loop is simulated and the parameters of the loop filter and the simulation output are obtained. Finally, the secondary radar signal generator system is built and the system output is analyzed by SPSS software. The results show that the system deviation is less than 0.02 MHz and the fixed deviation is in the range of 1 GHz～1.1 GHz band. After the compensation, system accuracy can be meet the needs of laboratory teaching and research well.
Key words : secondary radar；signal generator；phase-locked loop；frequency synthesis
0 引言
隨著無線電技術的迅速發展，信號發生器成為科研單位和實驗室普遍用到的儀器設備，并被廣泛地用到電子通信、自動控制以及民航等領域[1]。二次雷達信號發生器是具有高精度和高穩定度的頻率信號源，用于實現地面ATC基站與飛機之間的通信，獲得飛機的高度以及編號等信息。隨著電子技術的快速發展，利用頻率合成技術技不僅能產生高穩定性的頻率源，還可以滿足工業與研究中頻繁更換頻率的需求，因此，通過頻率合成技術來產生一個符合要求的信號源是整個系統設計的核心[2-4]。利用鎖相環路技術(PLL)合成頻率的方法是頻率合成技術中的重要方法。文獻[5]采用直接模擬頻率合成技術，頻率轉換時間短，噪聲相位低，但是由于采用了大量的混頻、分頻、倍頻和鋁箔等途徑，導致其成本高、結構復雜、雜散分量難以抑制。文獻[6、7]采用直接數字頻率合成方法，從相位的概率出發，進行頻率合成，不僅可以得到不同的頻率還可以得到任意波形的信號，但是雜散頻率通過非理想濾波器帶來的噪聲會隨著頻率的增大而增大，導致其方法不能適用于合成頻率較高的合成器中。文獻[8、9]采用間接法，利用鎖相環路技術合成頻率，雖然其頻率轉換時間較慢，但對于轉換時間要求不高的系統，該方法輸出分辨率高、雜散抑制好、相位噪聲低，其頻率輸出可以滿足二次雷達對頻率源的要求，因此，鎖相環路頻率合成技術可用于二次雷達的頻率發生器的制備中。
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作者信息:
杜海龍1，段照斌1，王伯陽2
(1.中國民航大學 工程技術訓練中心，天津300300；2.中國民航大學 航空工程學院，天津300300)
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