行业与应用

中电某集团研究所相控阵雷达原型机

发布时间:2018-09-06

方案亮点
★实现中频收发及数字信号处理功能;

★实现16路接收通道和16路发送通道;

★中心频率为1.7GHz,最大带宽1GHz;

★波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,数据率高;

★系统工作模式分为电子战、宽带数据链、窄带工作模式,通过加载不同的FPGA程序来实现3种工作模式的切换

相控阵雷达原型机small.jpg
应用背景

相控阵雷达从根本上解决了传统机械扫描雷达的种种先天问题,在相同的孔径与操作波长下,相控阵的反应速度、目标更新速率、多目标追踪能力、分辨率、多功能性、电子反对抗能力等都远优于传统雷达 ,相对而言则付出了更加昂贵、技术要求更高、功率消耗与冷却需求更大等代价。中电某研究所相控阵雷达原型机这个项目,用户最初的初衷是希望可以在一台原型样机上去不断验证相应参数指标,最终量化投产。世行的半实物虚拟协同仿真平台,即可以帮助用户验证相关算法,又可以去验证相关硬件指标,在降低用户项目研究经费的同时缩短了研发时间,整个项目分为了三个阶段。

原型样机small.jpg

算法原型核心系统参数:

•雷达体制:有源相控阵

•系统功能:雷达、电子对抗、通信

•阵列天线:4*4 阵元 

•工作波段:65MHz—6GHz连续可调

•工作带宽:1GHz 

•相位噪声:-95dBc/Hz @ 1kHz

样机试制核心系统参数:

•雷达体制:有源相控阵 

•系统功能:雷达、电子对抗、通信 

•阵列天线:8*8阵元

•工作波段:中频1.8GHz 射频x波段

•工作带宽:1GHz 

•相位噪声:-90dBc/Hz @ 1kHz

生产总装核心系统参数:

•雷达体制:有源相控阵 

•系统功能:雷达、电子对抗、通信 

•阵列天线:16*16阵元

•工作波段:中频1.8GHz 射频x波段

•工作带宽:1GHz

•相位噪声:-90dBc/Hz @ 1kHz


系统描述

随着信息技术的发展,数字设备之间交换数据量越来越大,日益增长的数据量对高速数据接口的需求变得更加迫切。为了满足这个需求,各种高速串行总线技术应运而生,其中PCIe总线就是其中的佼佼者。PCIe采用end-to-end的连接方式,即一条链路只能提供一对设备的连接,每一条物理链路可由若干条lane组成。目前PCIe3.0一条PCIe链路可支持1、2、4、8、16、32个lane(即x1、x2、x4、x8、x16、x32宽度的PCIe链路),单lane的峰值带宽为8GT/s,链路编码为128/130b,PCIe3.0 x32链路可提供高达256GT/s的峰值带宽,尽管它的链路带宽并不能100%的转化为有效带宽,但其有效带宽在目前看来还是非常高的。因此,本方案基于PCIe协议的互联架构,既符合技术发展方向而又能够向前兼容。


接收系统背板板卡架构
接收板卡.jpg

板卡的组成如图所示,包含ADC(一块板卡2个ADC)以及FPGA两部分。射频信号经前端低通滤波接收进来,使用巴仑把单端信号转换成差分信号。信号经ADC后进入数字下变频,ADC带有数控振荡器(NCO),可以通过编程控制NCO的频率,从而控制下变频的频率。使用NCO经下变频后,直接进行抽取滤波,进行降采样处理。信号数据经JESD204B接口传输给FPGA,用户可以根据自己的需求定制自定义信号处理功能。板卡上的信号数据通过GTH传输到背板上的FPGA。

ADC模块:完成信号的采样,对输入信号进行下变频以及抽样处理。

FPGA模块:首先在FPGA中做均衡滤波,再做整数或者分数倍延时,然后对四个通道做DBF,最后通过GTH通道将数据传输到背板FPGA。


发射系统背板板卡架构
   发射板卡.jpg


板卡的组成如图所示,包含DAC以及FPGA两部分。用户在FPGA上生成待发送数据,经过均衡滤波和数字延时后,FPGA经JESD204B接口把待发送的数据传递至TX_RF模块。TX_RF模块拥有一系列插值滤波器,可以把数据插值到高数据速率。数字上变频模块拥有数控振荡器(NCO),NCO产生混频频率,NCO可以通过编程控制频率。数据经数字上变频后传递给DAC,变换成射频信号,再经射频前端巴伦,低通滤波器发送出去。
FPGA模块:每个板卡使用1个DDS生成信号。在EW模式下,生成白噪声;在BDL模式下,生成OQPSK信号;在窄带模式下,生成线性调频信号。信号生成以后,首先均衡滤波,然后进行数字延时(整数或者分数),最后通过JESD 204B接口将数据发送到DAC。

DAC模块:在DAC模块中经过插值滤波以及数字上变频,最后经过数模转换发送到射频前端。

应用领域
◆电子战  ◆无人机载、星载监视   ◆雷达抗干扰性能检测    ◆噪声以及雷达信号模拟


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