基于锁相环路技术的二次雷达信号发生器设计
2020年电子技术应用第12期
杜海龙1，段照斌1，王伯阳2
1.中国民航大学 工程技术训练中心，天津300300；2.中国民航大学 航空工程学院，天津300300
摘要：为了满足实验室教学与研究的需求，基于锁相环路技术设计了一款二次雷达信号发生器，实现了700 MHz～1 100 MHz范围内的频率合成。首先，对锁相环路频率合成原理进行分析，设计实现了三阶无源环路滤波器，滤除鉴相器产生的高频分量，并与锁相环芯片ADF4350构成锁相环控制回路。其次，利用仿真工具软件ADI simPLL，对锁相环路进行仿真，得到环路滤波器的参数和仿真输出特性。最后，搭建二次雷达信号发生器系统，并利用SPSS软件对系统输出进行分析，结果表明，在1 GHz～1.1 GHz频带范围内系统偏差小于0.02 MHz且为固定偏差，经过补偿后系统精度能很好地满足实验室教学与研究的需求。
中图分类号：TN836
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200516
中文引用格式：杜海龙，段照斌，王伯阳. 基于锁相环路技术的二次雷达信号发生器设计[J].电子技术应用，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.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200516
中文引用格式：杜海龙，段照斌，王伯阳. 基于锁相环路技术的二次雷达信号发生器设计[J].电子技术应用，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
随着无线电技术的迅速发展，信号发生器成为科研单位和实验室普遍用到的仪器设备，并被广泛地用到电子通信、自动控制以及民航等领域[1]。二次雷达信号发生器是具有高精度和高稳定度的频率信号源，用于实现地面ATC基站与飞机之间的通信，获得飞机的高度以及编号等信息。随着电子技术的快速发展，利用频率合成技术技不仅能产生高稳定性的频率源，还可以满足工业与研究中频繁更换频率的需求，因此，通过频率合成技术来产生一个符合要求的信号源是整个系统设计的核心[2-4]。利用锁相环路技术(PLL)合成频率的方法是频率合成技术中的重要方法。文献[5]采用直接模拟频率合成技术，频率转换时间短，噪声相位低，但是由于采用了大量的混频、分频、倍频和铝箔等途径，导致其成本高、结构复杂、杂散分量难以抑制。文献[6、7]采用直接数字频率合成方法，从相位的概率出发，进行频率合成，不仅可以得到不同的频率还可以得到任意波形的信号，但是杂散频率通过非理想滤波器带来的噪声会随着频率的增大而增大，导致其方法不能适用于合成频率较高的合成器中。文献[8、9]采用间接法，利用锁相环路技术合成频率，虽然其频率转换时间较慢，但对于转换时间要求不高的系统，该方法输出分辨率高、杂散抑制好、相位噪声低，其频率输出可以满足二次雷达对频率源的要求，因此，锁相环路频率合成技术可用于二次雷达的频率发生器的制备中。
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作者信息:
杜海龙1，段照斌1，王伯阳2
(1.中国民航大学 工程技术训练中心，天津300300；2.中国民航大学 航空工程学院，天津300300)
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