本發(fā)明屬于雷達技術領域，特別涉及一種雷達波形產生模塊及其雷達波形產生方法。

背景技術：

隨著雷達技術的發(fā)展，為了提高雷達的檢測性能，脈沖壓縮技術應用越來越廣，就需要產生形式多樣的一定寬度的脈沖波形信號，同時為了提高雷達自身工作的可靠性，需要產生雷達自檢信號實現(xiàn)雷達的實時狀態(tài)檢測。

傳統(tǒng)的雷達波形產生模塊通常產生的波形載波頻率較低，產生波形的形式單一，而且結構復雜，價格昂貴。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供了一種雷達波形產生模塊，本發(fā)明既能夠產生雷達正常工作用的線性調頻信號和非線性調頻信號，又可以產生雷達自檢時的線性調頻信號和非線性調頻信號。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術措施：

一種雷達波形產生模塊包括信號輸入輸出模塊、fpga控制模塊、dds波形產生模塊、巴倫轉換模塊、放大濾波模塊、存儲模塊以及編程端口，其中，

信號輸入輸出模塊，用于接收并驅動頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號，將驅動后的頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號送入fpga控制模塊的輸入端，信號輸入輸出模塊接收來自fpga控制模塊的門套信號，并對所述門套信號進行驅動后輸出；

fpga控制模塊，其輸出端與dds波形產生模塊的輸入端相連；

dds波形產生模塊，用于輸出調制后的差分信號至巴倫轉換模塊的輸入端，dds波形產生模塊的時鐘輸入端連接外部時鐘信號；

巴倫轉換模塊，用于將所述調制后的差分信號轉換為模擬單輸出信號，巴倫轉換模塊的輸出端連接放大濾波模塊的輸入端；

存儲模塊，用于保存fpga控制模塊的控制程序，在上電時將控制程序加載到fpga控制模塊中；

編程端口，用于讀取fpga控制模塊的控制程序，以及向存儲模塊寫入控制程序。

優(yōu)選的，所述信號輸入輸出模塊包括第一雙向十六位收發(fā)器以及第二雙向十六位收發(fā)器，其中，

第一雙向十六位收發(fā)器，用于接收并驅動頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號，將驅動后的頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號送入fpga控制模塊的輸入端；

第二雙向十六位收發(fā)器，用于接收來自fpga控制模塊的門套信號，并對所述門套信號進行驅動后輸出。

優(yōu)選的，所述fpga控制模塊接收外部時鐘信號，所述fpga控制模塊包括波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元、線性調頻頻率寄存器、非線性調頻頻率累加器、單載頻頻率存儲器以及控制邏輯參數(shù)輸出單元，其中，

波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元，用于接收第一雙向十六位收發(fā)器驅動后的頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號，生成頻率控制字分別送入線性調頻頻率寄存器、非線性調頻頻率累加器、單載頻頻率存儲器的輸入端；

控制邏輯參數(shù)輸出單元，用于讀取存儲于線性調頻頻率寄存器、非線性調頻頻率累加器、單載頻頻率存儲器內的頻率控制字，并將所述頻率控制字送入dds波形產生模塊的輸入端，所述控制邏輯參數(shù)輸出單元的輸出端連接第二雙向十六位收發(fā)器的輸入端；

所述編程端口的引腳tck、引腳tms、引腳tdi、引腳tdo分別與fpga控制模塊的引腳tck、引腳tms、引腳tdi、引腳tdo相連；存儲模塊的引腳tck、引腳tms、引腳tdi、引腳tdo分別與fpga控制模塊的引腳tck、引腳tms、引腳tdi、引腳tdo相連。

優(yōu)選的，所述放大濾波模塊包括第一濾波器、放大器、第二濾波器，所述第一濾波器的輸入端連接巴倫轉換模塊的輸出端，第一濾波器的輸出端連接放大器的輸入端，所述放大器的輸出端連接第二濾波器的輸入端，所述第二濾波器的輸出端輸出雷達波形。

進一步的，所述第一雙向十六位收發(fā)器和第二雙向十六位收發(fā)器的芯片型號均為美國idt公司生產的74fct163245cpv芯片。

進一步的，所述fpga控制模塊的芯片型號為美國altera公司生產的ep20k200efi484-2x芯片。

進一步的，所述dds波形產生模塊的芯片型號為美國analogdevices公司生產的ad9854asq芯片；所述巴倫轉換模塊包括巴倫轉換器，所述巴倫轉換器的芯片型號為美國mini-circuits公司生產的adtt1-1芯片。

更進一步的，所述第一濾波器為低通濾波器，第二濾波器為帶通濾波器；所述放大器的型號為美國mini-circuits公司生產的era-5單片射頻放大器。

更進一步的，所述存儲模塊包括兩個并聯(lián)的epc2li20芯片。

本發(fā)明還提供了一種雷達波形產生模塊的雷達波形產生方法，包括以下步驟：

s1、所述第一雙向十六位收發(fā)器接收并驅動外部送來的頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號，將驅動后的頻率參數(shù)送入波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元；所述波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元將驅動后的頻率參數(shù)轉換為頻率控制字，并將所述頻率控制字送入線性調頻頻率寄存器、非線性調頻頻率累加器、單載頻頻率存儲器中存儲；第一雙向十六位收發(fā)器接收并驅動外部送來的波形觸發(fā)信號，將驅動后的波形觸發(fā)信號送入波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元，所述波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元根據(jù)波形觸發(fā)信號的電平進行波形形式識別，并生成線性波形參數(shù)送至線性調頻頻率寄存器中存儲，生成非線性波形參數(shù)送至非線性調頻頻率累加器中存儲；

s2、所述控制邏輯參數(shù)輸出單元分別讀取線性調頻頻率寄存器、非線性調頻頻率累加器中的線性波形參數(shù)、非線性波形參數(shù)，控制邏輯參數(shù)輸出單元產生門套信號經(jīng)過第二雙向十六位收發(fā)器驅動輸出；

s3、所述控制邏輯參數(shù)輸出單元讀取線性調頻頻率寄存器、非線性調頻頻率累加器、單載頻頻率存儲器中的頻率控制字，并將所述頻率控制字送至dds波形產生模塊的輸入端，所述dds波形產生模塊接收外部時鐘信號后產生調制后的差分信號；

s4、所述dds波形產生模塊輸出調制后的差分信號至巴倫轉換模塊的輸入端，所述巴倫轉換模塊將調制后的差分信號轉換為模擬單輸出信號，并將所述模擬單輸出信號送至放大濾波模塊的輸入端；

s5、所述放大濾波模塊將模擬單輸入信號的放大濾波后輸出雷達波形。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)、本發(fā)明包括信號輸入輸出模塊、fpga控制模塊、dds波形產生模塊、巴倫轉換模塊、放大濾波模塊、存儲模塊以及編程端口，雷達波形產生模塊的雷達波形產生方法既可產生雷達正常工作用的線性調頻信號和非線性調頻信號，又可以產生雷達自檢時的兩種測試信號，分別為線性調頻信號和非線性調頻信號，而且每類調頻信號在一個周期里可產生長短脈沖組合調頻信號，而且本發(fā)明的結構簡單，成本低廉，易于實現(xiàn)。

2)、本雷達波形產生模塊的波形和參數(shù)可以通過程序加載，根據(jù)不同的使用環(huán)境需求而適時改變，本發(fā)明易于維護，升級簡單。

3)、所述fpga控制模塊的芯片型號為美國altera公司生產的ep20k200efi484-2x芯片，其具有526000個邏輯單元，106496位ram，376個i/o口，資源豐富價格較低，極大地節(jié)約了本發(fā)明的設計成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路組成框圖；

圖2為本發(fā)明的epc2li20芯片并聯(lián)使用電路連接圖；

圖3為本發(fā)明的一個具體實施例的應用控制時序圖。

圖中的附圖標記含義如下：

10—信號輸入輸出模塊11—第一雙向十六位收發(fā)器

12—第二雙向十六位收發(fā)器20—fpga控制模塊

21—波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元

22—線性調頻頻率寄存器23—非線性調頻頻率累加器

24—單載頻頻率存儲器25—控制邏輯參數(shù)輸出單元

30—dds波形產生模塊40—巴倫轉換模塊

50—放大濾波模塊51—第一濾波器

52—放大器53—第二濾波器

60—存儲模塊70—編程端口

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，一種雷達波形產生模塊包括信號輸入輸出模塊10、fpga控制模塊20、dds波形產生模塊30、巴倫轉換模塊40、放大濾波模塊50、存儲模塊60以及編程端口70，所述信號輸入輸出模塊10用于接收并驅動頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號，將驅動后的頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號送入fpga控制模塊20的輸入端，信號輸入輸出模塊10接收來自fpga控制模塊20的門套信號，并對所述門套信號進行驅動后輸出；fpga控制模塊20的輸出端與dds波形產生模塊30的輸入端相連；dds波形產生模塊30的時鐘信號輸入端連接240mhz的外部時鐘信號；dds波形產生模塊30在240mhz的外部時鐘信號的控制下接收fpga控制模塊20送來的控制參數(shù)，dds波形產生模塊30輸出調制后的差分信號至巴倫轉換模塊40的輸入端，巴倫轉換模塊40用于將所述調制后的差分信號轉換為模擬單輸出信號，巴倫轉換模塊40的輸出端連接放大濾波模塊50的輸入端；存儲模塊60用于保存fpga控制模塊20的控制程序，在上電時將控制程序加載到fpga控制模塊20中；編程端口70用于讀取fpga控制模塊20的控制程序，以及向存儲模塊60寫入控制程序。

所述編程端口70為jtag編程端口，選用雙列直插插針，既可向fpga控制模塊20讀寫程序，又可向存儲模塊60寫入程序。

所述信號輸入輸出模塊10包括第一雙向十六位收發(fā)器11以及第二雙向十六位收發(fā)器12，所述第一雙向十六位收發(fā)器11用于接收并驅動頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號，將驅動后的頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號送入fpga控制模塊20的輸入端；第二雙向十六位收發(fā)器12用于接收來自fpga控制模塊20的門套信號，并對所述門套信號進行驅動后輸出，門套信號由一組方波脈沖信號組成，作為發(fā)射開關的控制信號。

所述fpga控制模塊20是本雷達波形產生模塊的控制核心，所述fpga控制模塊20接收80mhz的外部時鐘信號，所述fpga控制模塊20按寫入的程序將內部按功能需要歸劃成波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元21、線性調頻頻率寄存器22、非線性調頻頻率累加器23、單載頻頻率存儲器24以及控制邏輯參數(shù)輸出單元25，所述波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元21用于接收第一雙向十六位收發(fā)器11驅動后的頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號，生成頻率控制字分別送入線性調頻頻率寄存器22、非線性調頻頻率累加器23、單載頻頻率存儲器24的輸入端，所述波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元21的輸出端連接第二雙向十六位收發(fā)器12的輸入端；控制邏輯參數(shù)輸出單元25用于讀取存儲于線性調頻頻率寄存器22、非線性調頻頻率累加器23、單載頻頻率存儲器24內的頻率控制字，并將所述頻率控制字送入dds波形產生模塊30的輸入端，所述控制邏輯參數(shù)輸出單元25的輸出端連接第二雙向十六位收發(fā)器12的輸入端；所述編程端口70的引腳tck、引腳tms、引腳tdi、引腳tdo分別與fpga控制模塊20的引腳tck、引腳tms、引腳tdi、引腳tdo相連；存儲模塊60的引腳tck、引腳tms、引腳tdi、引腳tdo分別與fpga控制模塊20的引腳tck、引腳tms、引腳tdi、引腳tdo相連。

所述放大濾波模塊50包括第一濾波器51、放大器52、第二濾波器53，所述第一濾波器51的輸入端連接巴倫轉換模塊40的輸出端，第一濾波器51的輸出端連接放大器52的輸入端，所述放大器52的輸出端連接第二濾波器53的輸入端，所述第二濾波器53的輸出端輸出雷達波形。

具體的，所述第一濾波器51為低通濾波器，用來濾除dds波形產生模塊30輸出的高頻信號；第二濾波器53為帶通濾波器，用來濾除放大器52輸出的諧波信號。

所述第一雙向十六位收發(fā)器11和第二雙向十六位收發(fā)器12的芯片型號均為美國idt公司生產的74fct163245cpv芯片；所述fpga控制模塊20的芯片型號為美國altera公司生產的ep20k200efi484-2x芯片。具有526000個邏輯單元，106496位ram，376個i/o口，資源豐富價格較低，具有很高的性價比。

所述dds波形產生模塊30的芯片型號為美國analogdevices公司生產的ad9854asq芯片，具備300mhz內部時鐘，允許輸出信號頻率為150mhz，數(shù)字調頻輸出頻率可達100mhz，dds核具有48位的頻率分辨率，輸出17位相位截斷保證了良好的無雜散動態(tài)范圍，8位可編程并口控制。本發(fā)明中外部提供240mhz時鐘信號，dds波形產生模塊30輸出的是載頻10mhz的脈沖調制信號。

所述巴倫轉換模塊40包括巴倫轉換器，所述巴倫轉換器的芯片型號為美國mini-circuits公司生產的adtt1-1芯片，用于將ad9854asq芯片輸出的差分信號轉換為模擬單輸出信號。

所述放大器52的型號為美國mini-circuits公司生產的era-5單片射頻放大器，用于把產生的雷達波形放大到所要的幅度。

如圖2所示，所述存儲模塊60包括兩個并聯(lián)的epc2li20芯片，用于把fpga控制模塊20的控制程序保存下來，在上電時把控制程序加載到fpga控制模塊20中；由于一片epc2li20芯片存儲空間不夠，可以使用兩片或多片epc2li20并聯(lián)使用。

本發(fā)明還提供了一種雷達波形產生模塊的雷達波形產生方法，包括以下步驟：

頻率參數(shù)包括導前觸發(fā)、發(fā)射觸發(fā)、測試觸發(fā)，圖3中給出了一個雷達工作期間內導前觸發(fā)、發(fā)射觸發(fā)、測試觸發(fā)的時序關系。雷達波形產生模塊首先接收到導前觸發(fā)-2τ(τ為1μs)位置的脈沖下降沿作為每個周期的起始基準，過2τ時間雷達波形產生模塊接收到發(fā)射觸發(fā)的0τ位置的脈沖下降沿，延遲1τ時間，產生發(fā)射激勵信號的第一個調制短脈沖信號(非線性調頻為2μs，線性調頻為5μs)；過105τ時間波形產生模塊接收到發(fā)射觸發(fā)的105τ位置的脈沖下降沿，延遲1τ時間，產生發(fā)射激勵信號的第二個調制長脈沖信號(非線性調頻為100μs，線性調頻為100μs)；經(jīng)過雷達接收時間后，波形產生模塊接收到測試觸發(fā)信號的測試觸發(fā)位置的下降沿，產生測試信號的調制長脈沖信號(非線性調頻為100μs，線性調頻為100μs)；如果雷達不在工作時，波形產生模塊接收到測試觸發(fā)的工作區(qū)模目位置的下降沿，延遲1μs時間，產生測試信號的模目調制長脈沖信號(非線性調頻為100μs，線性調頻為100μs)。

s1、所述第一雙向十六位收發(fā)器11接收并驅動外部送來的頻率參數(shù)和波形觸發(fā)信號，將驅動后的頻率參數(shù)送入波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元21；所述波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元21將驅動后的頻率參數(shù)轉換為頻率控制字，并將所述頻率控制字送入線性調頻頻率寄存器22、非線性調頻頻率累加器23、單載頻頻率存儲器24中存儲；第一雙向十六位收發(fā)器11接收并驅動外部送來的波形觸發(fā)信號，將驅動后的波形觸發(fā)信號送入波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元21，所述波形形式識別及分類輸送頻率參數(shù)單元21根據(jù)波形觸發(fā)信號的電平進行波形形式識別，約定高電平產生非線性調頻信號，低電平為線性調頻，并生成線性波形參數(shù)送至線性調頻頻率寄存器22中存儲，生成非線性波形參數(shù)送至非線性調頻頻率累加器23中存儲；

s2、所述控制邏輯參數(shù)輸出單元25分別讀取線性調頻頻率寄存器22、非線性調頻頻率累加器23中的線性波形參數(shù)、非線性波形參數(shù)，控制邏輯參數(shù)輸出單元25產生門套信號經(jīng)過第二雙向十六位收發(fā)器12驅動輸出；

s3、所述控制邏輯參數(shù)輸出單元25讀取線性調頻頻率寄存器22、非線性調頻頻率累加器23、單載頻頻率存儲器24中的頻率控制字，并將所述頻率控制字送至dds波形產生模塊30的輸入端，所述dds波形產生模塊30接收外部240mhz時鐘信號后產生調制后的差分信號；

s4、所述dds波形產生模塊30輸出調制后的差分信號至巴倫轉換模塊40的輸入端，所述巴倫轉換模塊40將調制后的差分信號轉換為模擬單輸出信號，并將所述模擬單輸出信號送至放大濾波模塊50的輸入端；

s5、所述放大濾波模塊50將模擬單輸入信號的放大濾波后輸出雷達波形。

雷達波形產生模塊的雷達波形產生方法既可產生雷達正常工作用的線性調頻信號和非線性調頻信號，又可以產生雷達自檢時的兩種測試信號，分別為線性調頻信號和非線性調頻信號，可以廣泛應用在脈沖多普勒雷達﹑脈沖壓縮雷達﹑動目標顯示雷達等領域。