频率源对雷达测速精度影响分析
来源:用户上传
作者:
摘 要：本文主要分析研究频率源对雷达测速精度影响的情况，首先根据频率源将雷达测速过程中的精度模型建立起来，通过互备双锁相环和同步校频等方式形成较为稳定、可靠的频率源，对多普勒和测速精度的影响进行分析和研究。
关键词：同步校频；锁相环；晶体振荡器；测速精度
1 测速雷达频率源试验概述
在进行测速雷达频率源试验的过程中，将高温频率源进行分路，将他们分成多路10MHz标频信号，向基带以及下变频等系统当中送入。在主站当中，可以通过10MHz标频信号形成上行信号，接着在功率放大等结构运行之后，可以从天线当中发送，并且向应答机当中送入，进行下行转发。
2 多普勒分析
利用信号源对下行信号进行模拟，完成信号源与基准源之间的连接，保证同样的条件下进行精度的测试。雷达接收电平的时候将参数设置为-120 dBW，记录时间间隔为10分钟。
2.1 频率源幅度和频率偏移对多普勒影响
首先分析研究10MHz基准频率源信号的幅度是否会影响测速雷达的正常使用。10MHz基准频率源的幅度控制在450毫伏，对信号源输出10MHz的幅度进行控制，从原来的500毫伏逐步进行调控，最终到60毫伏，通過分析发现时钟锁相环锁处于故障的状态，10MHz信号幅值在60毫伏以上的时候，能够保证测速雷达处于正常工作的状态，如果系统控制在1000毫伏以内都能够保证雷达系统的工作状态正常，信号源在测试的过程中主要使用内部基准，如果外部频率源的输出达到10MHz。在测试的过程中对信号频率的偏差情况下多普勒变化的情况进行分析，通过数据分析发现频偏为零的时候，雷达多普勒值是-10MHz，主要是因为信号源是不同原因而造成的，如果在同源的状态下，频偏达到0Hz的时候，信号源的幅偏与测量后获取的数据较为接近。
2.2 时频锁相环对多普勒影响
首先对10MHz的信号进行处理，把外10MHz的信号，通过选择分路模块进行分路，其中一路通过锁相环b之后，再通在锁相环b当中进行信号的输出，向测速雷达通道二当中送入，另外一路10MHz的信号直接向测速雷达通道一当中送入，接着将内、外10兆基准信号切换在通道当中。
该图当中实线指的主要是测速雷达通道一当中的多普勒信号，在该信号当中10MHz频率源甩开所锁相环，而虚线指的主要是测速雷达通道二当中的多普勒数据。该数据当中10MHz频率源通过了锁相环，如果输入频率源没有通过锁相环的时候，测速雷达能够快速的达到0Hz周围，如果频率源通过了锁相源，在此过程中，测速多普勒通过稳定跳变之后接着进行震荡收敛，处于稳定的状态，通过反复的进行试验可以发现这种跳变的过程中没有规律化的幅值在试验的过程中出现了-187Hz、-84Hz等值，在具体分析其持续时间可以达到1秒到3秒。对锁相环开环晶振固有频率进行检测，因为对10MHz信号进行检测具有一定的困难，因此依旧通过多普勒频率偏差的情况来进行分析和判断，在试验的过程中全部断开内外10MHz基准信号，通过锁相环超稳振荡器当中的固有频率作为基准信号，进一步对锁相环的相电压进行测定和计算，通过分析发现锁相环A、B当中的最大鉴相电压达到了9.93V，最小鉴相电压达到了0.7伏，具体与多普勒偏差的对应情况如下表所示。
通过表2数据分析发现，主要是锁相环带宽范围和多普勒范围的对应关系，观察数值可以发现，在锁相环A的分析当中，测速雷达时频锁相环A当中的带宽范围与多普勒范围的对应值为-186到107Hz，而在锁相环B的分析当中，锁相环B在带宽范围方面与多普勒范围的对应值为-84Hz到178Hz，在此范围当中多普勒信号和频率源偏差处于一种接近线性对应的关系。
3 测速随机误差分析
图1信号源在操作的过程中使用内部基准，在测试的过程中在非同源的条件下，对方波进行测试，通过主站设备来进行上行信号的发射，同样接收机在完成接收之后，对收发同源过程中，测速随机误差进行判断，在此过程中雷达的接收电平处于中电平状态，也就是-120dBW。通过最小二乘法来进一步对接收同源状态下的误差情况进行分析，分析数据后发现当前的多普勒数据采样率达到了80 Hz，接着对其进行相应的计算，主要是通过最小二乘法来拟合80点，另外需要采取三阶最小二乘法来完成后续的计算，在完成计算后获取的结果。
4 结束语
进行相应的理论分析以及有针对性的试验校验后，可以发现如果处于一个合理的频偏范围内，雷达多普勒频偏和10 MHz源频偏的关系较为稳定，具有类似线性对应的数学关系。
参考文献：
[1]刘保国，益农.连续波雷达测速精度设计中频率稳定度的表征[J].飞行器测控学报，2001，20（4）：28-32.
[2]杨博，梁允峰，孟联文.频率源对雷达测速精度影响分析[J].宇航学报，2018.
[3]方立军.相位噪声对脉冲多普勒雷达性能的影响[J].现代雷达，1999，21（1）：83-88.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14851268.htm
