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專利名稱：微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種在微波雷達(dá)系統(tǒng)中的時鐘源裝置，尤其是能根據(jù)不同頻段雷達(dá)系統(tǒng)的需要通改變頻率的時鐘源裝置。
技術(shù)背景目前，在微波段的雷達(dá)系統(tǒng)中，時鐘源主要通過分頻器和壓控振蕩器構(gòu)成的鎖相環(huán)方式實現(xiàn)。當(dāng)鎖相環(huán)的環(huán)路鎖定時，時鐘源可以輸出一個高精度、高穩(wěn)定度的時鐘信號，作為整個雷達(dá)系統(tǒng)的基準(zhǔn)時鐘。但是對于工作在不同頻段的雷達(dá)系統(tǒng)而言，其時鐘源的頻率也不同。傳統(tǒng)的鎖相環(huán)設(shè)計只能產(chǎn)生單一的頻率，不適合在多種雷達(dá)系統(tǒng)中使用；特別是在研制雷達(dá)系統(tǒng)時，會涉及不同頻段的雷達(dá)系統(tǒng)，不能用一臺已有的雷達(dá)系統(tǒng)的時鐘源作為研制工具。所以要根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的要求設(shè)計不同的時鐘源，容易造成設(shè)計困難和設(shè)備浪費。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)的鎖相環(huán)時鐘源不能在多種微波雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用的缺點，本實用新型提供一種微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，該時鐘源可以根據(jù)微波雷達(dá)系統(tǒng)的需要，提供不同頻率的高精度、高穩(wěn)定度的時鐘源，而且能夠方便的改變時鐘源頻率，以達(dá)到在多種微波雷達(dá)系統(tǒng)中使用的目的。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，它包括分頻器與壓控振蕩器構(gòu)成的鎖相環(huán)，鎖相環(huán)的參考時鐘和環(huán)路濾波器，鎖相環(huán)、參考時鐘和環(huán)路濾波器依次電連接，其特征在于所述的鎖相環(huán)為超寬帶集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環(huán)芯片ADF4360-7，單片機通過電平轉(zhuǎn)換器與集成鎖相環(huán)芯片ADF4360-7相連接，鎖相環(huán)芯片的參考時鐘和外部電感為常量。
如上所述的微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，其特征在于鎖相環(huán)芯片的外部電感器件直接為導(dǎo)線。
如上所述的微波雷達(dá)系統(tǒng)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(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，其特征在于單片機的P0的I/O口設(shè)有兩個寄存器接地開關(guān)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(huán)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(dá)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(dá)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(huán)芯片ADF4360-7，其輸出頻率可以通過外部電感和單片機內(nèi)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(dǎo)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(nèi)部2分頻設(shè)置，并且選用固定鑒相頻率的方法以達(dá)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(dá)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(shè)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(jìn)頻率，按下另一個鍵，時鐘源輸出減少一個步進(jìn)頻率，從而達(dá)到輸出可變時鐘源的目的。
本實用新型的技術(shù)解決方案中，如我們設(shè)置的輸出頻率范圍為550MHz-1.8GHz，可以滿足從米波雷達(dá)到分米波雷達(dá)系統(tǒng)對時鐘源的要求。在此頻率范圍內(nèi)，對于低于1GHz的輸出頻率，我們在內(nèi)部程序中采用2分頻設(shè)置，對于高于1GHz的輸出頻率，我們在內(nèi)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(dǎo)線代替。此外，在鎖相環(huán)時鐘源的設(shè)計中，對于固定的鑒相頻率而言，其環(huán)路濾波器的設(shè)計也是固定的。如果環(huán)路的鑒相頻率太低，輸出信號的相位噪聲也相應(yīng)較差。我們選用固定1MHz的鑒相頻率可以滿足多種雷達(dá)系統(tǒng)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(shè)計，更方便的實現(xiàn)可變時鐘源設(shè)計。
本實用新型的技術(shù)解決方案中，輸出時鐘源頻率的改變通過按鍵來觸發(fā)產(chǎn)生相應(yīng)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(nèi)部設(shè)定一個寄存器記錄按鍵，按下一個鍵，程序執(zhí)行相應(yīng)的程序段，輸出的時鐘頻率可以根據(jù)程序控制進(jìn)行改變，以達(dá)到多種雷達(dá)系統(tǒng)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(dá)系統(tǒng)中提供高精度、高穩(wěn)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(dá)系統(tǒng)的需求，可變控制中僅采用按鍵的方式，結(jié)構(gòu)簡單。


圖1是本實用新型實施例的整體電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實用新型實施例的鎖相環(huán)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(chǎn)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(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進(jìn)一步說明。
圖1所描述的是微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源的實現(xiàn)框圖。包括鎖相環(huán)芯片、參考時鐘、電平轉(zhuǎn)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(huán)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(nèi)部程序來改變時鐘源的輸出。圖中單片機和鎖相環(huán)芯片通過電平轉(zhuǎn)換器HC245相連接，使單片機的控制信號和鎖相環(huán)芯片電平相匹配。鎖相環(huán)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?yōu)榈碗娖?，以此計?shù)來控制相應(yīng)程序段以達(dá)到改變時鐘源輸出的目的。
圖2所描述的鎖相環(huán)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(huán)芯片ADF4360-7、鎖相環(huán)的外部參考時鐘和環(huán)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(tǒng)的鎖相環(huán)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(jù)鑒相頻率設(shè)置相應(yīng)的環(huán)路濾波器即可達(dá)到高穩(wěn)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(shè)定的輸出范圍是550MHz～1.8GHz，其電感值都小于3.3nH，可以統(tǒng)一用導(dǎo)線代替。
圖2中鎖相環(huán)路的外部參考時鐘我們統(tǒng)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(jìn)行10分頻得到，實現(xiàn)方式簡單。
圖2中的環(huán)路濾波器需要根據(jù)鑒相頻率的大小來設(shè)計。在這里，我們的鑒相頻率設(shè)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(huán)的電荷泵輸出管腳。24腳輸出通過相應(yīng)的環(huán)路濾波器以得到一個穩(wěn)定的調(diào)制電壓通過ADF4360-7的7腳V tune反饋到整個鎖相環(huán)路中，通過這個調(diào)制電壓控制芯片內(nèi)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(wěn)定度的時鐘頻率。
圖2中AVdd、DVdd和Gnd分別接模擬電源3.3v、數(shù)字電源3.3v和地。其他17、18和19腳接單片機相應(yīng)控制信號。
圖3所描述的是用來產(chǎn)生不同輸出頻率的程序框圖。程序開始后，首先進(jìn)行初始化，將系統(tǒng)置為原始狀態(tài)，此時輸出固定頻率600MHz。等待是否有按鍵產(chǎn)生的觸發(fā)信號。如果沒有按鍵，系統(tǒng)繼續(xù)等待。當(dāng)外部有按鍵觸發(fā)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(shù)器累加直至按鍵停止。此時計數(shù)器值對應(yīng)的程序段控制相應(yīng)的頻率輸出，以達(dá)到增加頻率輸出的目的。如果判斷需要減少輸出頻率，計數(shù)器累減直至按鍵停止。此時計數(shù)器值對應(yīng)的程序段控制相應(yīng)的頻率輸出，以達(dá)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(wěn)定時間為10us，10us后輸出頻率可以穩(wěn)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(dāng)頻率偏移大于490KHz時，相位噪聲小于-110dBc/Hz，可以滿足多種雷達(dá)系統(tǒng)對時鐘源的要求。
權(quán)利要求1.微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，它包括分頻器與壓控振蕩器構(gòu)成的鎖相環(huán)，鎖相環(huán)的參考時鐘和環(huán)路濾波器，鎖相環(huán)、參考時鐘和環(huán)路濾波器依次電連接，其特征在于所述的鎖相環(huán)為超寬帶集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環(huán)芯片ADF4360-7，單片機通過電平轉(zhuǎn)換器與集成鎖相環(huán)芯片ADF4360-7相連接，鎖相環(huán)芯片的參考時鐘和外部電感為常量。
2.如權(quán)利要求1所述的微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，其特征在于鎖相環(huán)芯片的外部電感器件直接為導(dǎo)線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，其特征在于鑒相頻率為1MHz。
4.如權(quán)利要求1或2所述的微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，其特征在于單片機的P0的I/O口設(shè)有兩個寄存器接地開關(guān)按鍵。
5.如權(quán)利要求3所述的微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，其特征在于單片機的P0的I/O口設(shè)有兩個寄存器接地開關(guān)按鍵。
專利摘要微波雷達(dá)系統(tǒng)可變時鐘源，它包括分頻器與壓控振蕩器構(gòu)成的鎖相環(huán)，鎖相環(huán)的參考時鐘和環(huán)路濾波器，鎖相環(huán)、參考時鐘和環(huán)路濾波器依次電連接，所述的鎖相環(huán)為超寬帶集成分頻器和壓控振蕩器的鎖相環(huán)芯片ADF4360－7，單片機通過電平轉(zhuǎn)換器與集成鎖相環(huán)芯片ADF4360－7相連接，鎖相環(huán)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(jù)微波雷達(dá)系統(tǒng)的需要，提供不同頻率的高精度、高穩(wěn)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(dá)系統(tǒng)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(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者文必洋, 馬志剛, 沈偉, 嚴(yán)衛(wèi)東, 王才軍 申請人:武漢大學(xué)