專利名稱：微波雷達系統可變時鐘源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在微波雷達系統中的時鐘源裝置，尤其是能根據不同頻段雷達系統的需要通改變頻率的時鐘源裝置。
技術背景目前，在微波段的雷達系統中，時鐘源主要通過分頻器和壓控振蕩器構成的鎖相環方式實現。當鎖相環的環路鎖定時，時鐘源可以輸出一個高精度、高穩定度的時鐘信號，作為整個雷達系統的基準時鐘。但是對于工作在不同頻段的雷達系統而言，其時鐘源的頻率也不同。傳統的鎖相環設計只能產生單一的頻率，不適合在多種雷達系統中使用；特別是在研制雷達系統時，會涉及不同頻段的雷達系統，不能用一臺已有的雷達系統的時鐘源作為研制工具。所以要根據雷達系統的要求設計不同的時鐘源，容易造成設計困難和設備浪費。
發明內容
為了克服傳統的鎖相環時鐘源不能在多種微波雷達系統中應用的缺點，本實用新型提供一種微波雷達系統可變時鐘源，該時鐘源可以根據微波雷達系統的需要，提供不同頻率的高精度、高穩定度的時鐘源，而且能夠方便的改變時鐘源頻率，以達到在多種微波雷達系統中使用的目的。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是微波雷達系統可變時鐘源，它包括分頻器與壓控振蕩器構成的鎖相環，鎖相環的參考時鐘和環路濾波器，鎖相環、參考時鐘和環路濾波器依次電連接，其特征在于所述的鎖相環為超寬帶集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環芯片ADF4360-7，單片機通過電平轉換器與集成鎖相環芯片ADF4360-7相連接，鎖相環芯片的參考時鐘和外部電感為常量。
如上所述的微波雷達系統可變時鐘源，其特征在于鎖相環芯片的外部電感器件直接為導線。
如上所述的微波雷達系統可變時鐘源，其特征在于鑒相頻率為1MHz。
如上所述的微波雷達系統可變時鐘源，其特征在于單片機的P0的I/O口設有兩個寄存器接地開關按鍵。
本實用新型采用超寬帶集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環芯片使電路簡單、工作可靠；選用固定鑒相頻率和外部電感的方法以達到硬件電路固定的目的；通過運行不同頻率輸出的程序段，以達到可變頻率輸出的目的。
選用美國模擬器件公司推出的超寬帶集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環芯片ADF4360-7，其輸出頻率可以通過外部電感和單片機內部程序控制，輸出頻率范圍為350～1800MHz。因為ADF4360-7在高頻端工作時，其外部電感小于3.3nH，此時的電感可以用導線來代替。為了讓該芯片可以工作在我們選定的微波頻段，我們采用內部2分頻設置，并且選用固定鑒相頻率的方法以達到硬件電路固定的目的。通過外部按鍵控制的方式來運行不同頻率輸出的程序段，以達到可變頻率輸出的目的。外部按鍵由兩個按鍵組成，分別接控制芯片單片機的P0的I/O口，設定一個寄存器記錄按鍵，按下一個鍵，時鐘源輸出頻率增加一個步進頻率，按下另一個鍵，時鐘源輸出減少一個步進頻率，從而達到輸出可變時鐘源的目的。
本實用新型的技術解決方案中，如我們設置的輸出頻率范圍為550MHz-1.8GHz，可以滿足從米波雷達到分米波雷達系統對時鐘源的要求。在此頻率范圍內，對于低于1GHz的輸出頻率，我們在內部程序中采用2分頻設置，對于高于1GHz的輸出頻率，我們在內部程序中采用直接輸出方式，這樣我們的外接電感值都小于3.3nH，直接用導線代替。此外，在鎖相環時鐘源的設計中，對于固定的鑒相頻率而言，其環路濾波器的設計也是固定的。如果環路的鑒相頻率太低，輸出信號的相位噪聲也相應較差。我們選用固定1MHz的鑒相頻率可以滿足多種雷達系統對時鐘源相位噪聲的要求，并且可以固定我們的硬件電路設計，更方便的實現可變時鐘源設計。
本實用新型的技術解決方案中，輸出時鐘源頻率的改變通過按鍵來觸發產生相應頻率的不同的程序段。按鍵分別接時鐘源的控制芯片單片機的P0 I/O口，在程序內部設定一個寄存器記錄按鍵，按下一個鍵，程序執行相應的程序段，輸出的時鐘頻率可以根據程序控制進行改變，以達到多種雷達系統中可變時鐘源的目的。
本實用新型的有益效果是，可以在微波雷達系統中提供高精度、高穩定度時鐘源的同時，方便地改變時鐘源工作頻率以滿足多種微波雷達系統的需求，可變控制中僅采用按鍵的方式，結構簡單。
圖1是本實用新型實施例的整體電路結構圖。
圖2是本實用新型實施例的鎖相環電路的線路圖。
圖3是實施例的軟件控制可變時鐘源輸出的程序框圖。
圖4是基于圖1產生的時鐘頻率為1GHz的時鐘源信號；圖4.a為輸出信號時頻圖，圖4.b為輸出信號相位噪聲圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。
圖1所描述的是微波雷達系統可變時鐘源的實現框圖。包括鎖相環芯片、參考時鐘、電平轉換器、按鍵和控制單片機。其工作過程為利用美國模擬器件公司的集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環芯片ADF4360-7所具有的寬頻帶輸出范圍，通過外部按鍵K1、K2以及通過單片機控制內部程序來改變時鐘源的輸出。圖中單片機和鎖相環芯片通過電平轉換器HC245相連接，使單片機的控制信號和鎖相環芯片電平相匹配。鎖相環路的參考時鐘由外部參考時鐘提供。按鍵K1和K2直接連接到控制單片機上。每次按鍵后，原先的高電平都變為低電平，以此計數來控制相應程序段以達到改變時鐘源輸出的目的。
圖2所描述的鎖相環電路包括美國模擬器件公司的集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環芯片ADF4360-7、鎖相環的外部參考時鐘和環路濾波器。因為ADF4360-7集成了分頻器和壓控振蕩器，所以無需像傳統的鎖相環電路中外加壓控振蕩器，只需接外部參考時鐘提供鎖相所需的鑒相頻率并根據鑒相頻率設置相應的環路濾波器即可達到高穩定、高精度的時鐘源輸出頻率。在圖2中，我們通過電感L1和L2改變輸出頻率。但是如果我們設定的輸出范圍是550MHz～1.8GHz，其電感值都小于3.3nH，可以統一用導線代替。
圖2中鎖相環路的外部參考時鐘我們統一采用溫度補償晶體振蕩器，其工作頻率為10MHz。鑒相頻率通過外部參考時鐘在ADF4360-7中進行10分頻得到，實現方式簡單。
圖2中的環路濾波器需要根據鑒相頻率的大小來設計。在這里，我們的鑒相頻率設為1MHz，在此鑒相頻率下，C1、C2、C3分別為26.1pF、355pF和11.9pF；R1和R2分別為12.5KΩ和25.6KΩ。
圖2中芯片ADF4360-7的24腳CP為鎖相環的電荷泵輸出管腳。24腳輸出通過相應的環路濾波器以得到一個穩定的調制電壓通過ADF4360-7的7腳V tune反饋到整個鎖相環路中，通過這個調制電壓控制芯片內部集成的壓控振蕩器。在芯片ADF4360-7的輸出20腳就可以得到一個高精度、高穩定度的時鐘頻率。
圖2中AVdd、DVdd和Gnd分別接模擬電源3.3v、數字電源3.3v和地。其他17、18和19腳接單片機相應控制信號。
圖3所描述的是用來產生不同輸出頻率的程序框圖。程序開始后，首先進行初始化，將系統置為原始狀態，此時輸出固定頻率600MHz。等待是否有按鍵產生的觸發信號。如果沒有按鍵，系統繼續等待。當外部有按鍵觸發即要求頻率改變時，判斷時鐘源增加頻率還是降低頻率。如果需要增加輸出頻率，計數器累加直至按鍵停止。此時計數器值對應的程序段控制相應的頻率輸出，以達到增加頻率輸出的目的。如果判斷需要減少輸出頻率，計數器累減直至按鍵停止。此時計數器值對應的程序段控制相應的頻率輸出，以達到較少頻率輸出的目的。
圖4.a描述的是可變時鐘源輸出1GHz時的時頻圖。圖中可以看出，整個時鐘電路的穩定時間為10us，10us后輸出頻率可以穩定在1GHz。
圖4.b描述的是可變時鐘源輸出1GHz時的相位噪聲圖。圖中可以看出，整個時鐘源信號的相位噪聲小于-90dBc/Hz，當頻率偏移大于490KHz時，相位噪聲小于-110dBc/Hz，可以滿足多種雷達系統對時鐘源的要求。
權利要求1.微波雷達系統可變時鐘源，它包括分頻器與壓控振蕩器構成的鎖相環，鎖相環的參考時鐘和環路濾波器，鎖相環、參考時鐘和環路濾波器依次電連接，其特征在于所述的鎖相環為超寬帶集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環芯片ADF4360-7，單片機通過電平轉換器與集成鎖相環芯片ADF4360-7相連接，鎖相環芯片的參考時鐘和外部電感為常量。
2.如權利要求1所述的微波雷達系統可變時鐘源，其特征在于鎖相環芯片的外部電感器件直接為導線。
3.如權利要求1或2所述的微波雷達系統可變時鐘源，其特征在于鑒相頻率為1MHz。
4.如權利要求1或2所述的微波雷達系統可變時鐘源，其特征在于單片機的P0的I/O口設有兩個寄存器接地開關按鍵。
5.如權利要求3所述的微波雷達系統可變時鐘源，其特征在于單片機的P0的I/O口設有兩個寄存器接地開關按鍵。
專利摘要微波雷達系統可變時鐘源，它包括分頻器與壓控振蕩器構成的鎖相環，鎖相環的參考時鐘和環路濾波器，鎖相環、參考時鐘和環路濾波器依次電連接，所述的鎖相環為超寬帶集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環芯片ADF4360－7，單片機通過電平轉換器與集成鎖相環芯片ADF4360－7相連接，鎖相環芯片的參考時鐘和外部電感為常量。電路簡單、工作可靠，可以根據微波雷達系統的需要，提供不同頻率的高精度、高穩定度的時鐘源，而且能夠方便的改變時鐘源頻率，在多種微波雷達系統中使用。
文檔編號G01S7/28GK2762153SQ20042011178
公開日2006年3月1日 申請日期2004年12月2日 優先權日2004年12月2日
發明者文必洋, 馬志剛, 沈偉, 嚴衛東, 王才軍 申請人:武漢大學
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