頻率源對雷達測速精度影響分析

陳俊鵬 江月 張毅

摘 要：本文主要分析研究頻率源對雷達測速精度影響的情況，首先根據(jù)頻率源將雷達測速過程中的精度模型建立起來，通過互備雙鎖相環(huán)和同步校頻等方式形成較為穩(wěn)定、可靠的頻率源，對多普勒和測速精度的影響進行分析和研究。

關鍵詞：同步校頻；鎖相環(huán)；晶體振蕩器；測速精度

1 測速雷達頻率源試驗概述

在進行測速雷達頻率源試驗的過程中，將高溫頻率源進行分路，將他們分成多路10MHz標頻信號，向基帶以及下變頻等系統(tǒng)當中送入。在主站當中，可以通過10MHz標頻信號形成上行信號，接著在功率放大等結構運行之后，可以從天線當中發(fā)送，并且向應答機當中送入，進行下行轉發(fā)。

2 多普勒分析

利用信號源對下行信號進行模擬，完成信號源與基準源之間的連接，保證同樣的條件下進行精度的測試。雷達接收電平的時候將參數(shù)設置為-120 dBW，記錄時間間隔為10分鐘。

2.1 頻率源幅度和頻率偏移對多普勒影響

首先分析研究10MHz基準頻率源信號的幅度是否會影響測速雷達的正常使用。10MHz基準頻率源的幅度控制在450毫伏，對信號源輸出10MHz的幅度進行控制，從原來的500毫伏逐步進行調控，最終到60毫伏，通過分析發(fā)現(xiàn)時鐘鎖相環(huán)鎖處于故障的狀態(tài)，10MHz信號幅值在60毫伏以上的時候，能夠保證測速雷達處于正常工作的狀態(tài)，如果系統(tǒng)控制在1000毫伏以內都能夠保證雷達系統(tǒng)的工作狀態(tài)正常，信號源在測試的過程中主要使用內部基準，如果外部頻率源的輸出達到10MHz。在測試的過程中對信號頻率的偏差情況下多普勒變化的情況進行分析，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)頻偏為零的時候，雷達多普勒值是-10MHz，主要是因為信號源是不同原因而造成的，如果在同源的狀態(tài)下，頻偏達到0Hz的時候，信號源的幅偏與測量后獲取的數(shù)據(jù)較為接近。

2.2 時頻鎖相環(huán)對多普勒影響

首先對10MHz的信號進行處理，把外10MHz的信號，通過選擇分路模塊進行分路，其中一路通過鎖相環(huán)b之后，再通在鎖相環(huán)b當中進行信號的輸出，向測速雷達通道二當中送入，另外一路10MHz的信號直接向測速雷達通道一當中送入，接著將內、外10兆基準信號切換在通道當中。

該圖當中實線指的主要是測速雷達通道一當中的多普勒信號，在該信號當中10MHz頻率源甩開所鎖相環(huán)，而虛線指的主要是測速雷達通道二當中的多普勒數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)當中10MHz頻率源通過了鎖相環(huán)，如果輸入頻率源沒有通過鎖相環(huán)的時候，測速雷達能夠快速的達到0Hz周圍，如果頻率源通過了鎖相源，在此過程中，測速多普勒通過穩(wěn)定跳變之后接著進行震蕩收斂，處于穩(wěn)定的狀態(tài)，通過反復的進行試驗可以發(fā)現(xiàn)這種跳變的過程中沒有規(guī)律化的幅值在試驗的過程中出現(xiàn)了-187Hz、-84Hz等值，在具體分析其持續(xù)時間可以達到1秒到3秒。對鎖相環(huán)開環(huán)晶振固有頻率進行檢測，因為對10MHz信號進行檢測具有一定的困難，因此依舊通過多普勒頻率偏差的情況來進行分析和判斷，在試驗的過程中全部斷開內外10MHz基準信號，通過鎖相環(huán)超穩(wěn)振蕩器當中的固有頻率作為基準信號，進一步對鎖相環(huán)的相電壓進行測定和計算，通過分析發(fā)現(xiàn)鎖相環(huán)A、B當中的最大鑒相電壓達到了9.93V，最小鑒相電壓達到了0.7伏，具體與多普勒偏差的對應情況如下表所示。

通過表2數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，主要是鎖相環(huán)帶寬范圍和多普勒范圍的對應關系，觀察數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)，在鎖相環(huán)A的分析當中，測速雷達時頻鎖相環(huán)A當中的帶寬范圍與多普勒范圍的對應值為-186到107Hz，而在鎖相環(huán)B的分析當中，鎖相環(huán)B在帶寬范圍方面與多普勒范圍的對應值為-84Hz到178Hz，在此范圍當中多普勒信號和頻率源偏差處于一種接近線性對應的關系。

3 測速隨機誤差分析

圖1信號源在操作的過程中使用內部基準，在測試的過程中在非同源的條件下，對方波進行測試，通過主站設備來進行上行信號的發(fā)射，同樣接收機在完成接收之后，對收發(fā)同源過程中，測速隨機誤差進行判斷，在此過程中雷達的接收電平處于中電平狀態(tài)，也就是-120dBW。通過最小二乘法來進一步對接收同源狀態(tài)下的誤差情況進行分析，分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)當前的多普勒數(shù)據(jù)采樣率達到了80 Hz，接著對其進行相應的計算，主要是通過最小二乘法來擬合80點，另外需要采取三階最小二乘法來完成后續(xù)的計算，在完成計算后獲取的結果。

4 結束語

進行相應的理論分析以及有針對性的試驗校驗后，可以發(fā)現(xiàn)如果處于一個合理的頻偏范圍內，雷達多普勒頻偏和10 MHz源頻偏的關系較為穩(wěn)定，具有類似線性對應的數(shù)學關系。

參考文獻：

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