米波段DBF體制雷達數字接收機的實現

引言
米波雷達作用距離遠、成本低，并且具有較好的反隱身和抗反輻射導彈的能力，是對空情報雷達重點發展的方向之一[1]。采用DBF體制的雷達，引入空間信號處理技術，易于實現低副瓣波束和自適應零點，能夠改善傳統體制米波雷達在測量方位精度、抗干擾能力等方面固有的缺點；它能實現同時多波束提高數據率，并且波束控制靈活方便，具有很強電子戰能力。
在米波段DBF體制雷達中采用數字接收機，可以直接射頻采樣實現軟件雷達，大幅度減少接收前端的設備量，并具有模擬接收機不可比擬的穩定性。本文提出一種基于CPCI總線的數字接收機，它由多塊單板完成10通道數字接收的板卡－TDRB0、用于實時存儲數字接收后數據的SCSI磁盤陣列、提供各種時序的內定時控制板和連接它們的二次底板組成，并由上位機軟件加載多塊板卡的程序，并保證多個數字接收通道之間采樣的數據保持同步。
1 系統及其要求
由于米波段無線電波的頻率較高，這就要求數字接收機的模擬信號輸入頻帶較寬，能夠達到300Mhz左右的帶寬，使之能夠直接射頻采樣雷達回波；由于空情雷達十分重視對遠距離小目標的檢測，這就要求數字接收機要具有很高的動態范圍，提高微弱目標回波信號的信噪比；對于DBF體制雷達，就要求數字接收機不僅具有多通道同時同步工作的能力，還要求每個數字接收通道具有較強的相似性，并具有幅相校正能力；可達幾十路甚至上百路的通道數目，也對系統集成度提出了較高要求，同時通用化、模塊化的設計也有利于系統的可擴展性、可靠性和可維護性。
數字接收機在整個雷達系統中所處的位置如下圖所示。頻綜提供給數字接收機采樣時鐘，接收前端把天線接收下來的信號經過多級濾波放大后送給數字接收機。數字接收機再把經過ADC和數字下變頻、脈壓之后的數據傳給信號處理機。


2 數字接收機的設計和實現
2.1 單塊數字接收板硬件的設計
數字接收機的主要功能模塊為單板完成10通道數字接收的板卡－TDRB0。TDRB0是基于CPCI總線的標準6U板卡，其單板總體框圖如圖2所示。
為了直接射頻采樣米波段電波并適應錯綜復雜的電磁環境，數字接收機需要很高的工作帶寬和大的動態范圍。這就要求，輸入給ADC信號的帶寬很寬，以及在很寬的帶寬內還具有很低的噪聲電平，因此對ADC模塊電路的設計要非常小心。TDRB0采用了AD6645作為模數轉換器件。AD6645采樣率范圍在30～105Mhz，量化位數14bit，輸入信號帶寬270Mhz，單片集成了采保電路和電壓參考電路，為設計提供了方便。