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相位和定时精确的多通道雷达信号生成

AnaPico AG，www.anapico.com；Berkeley Nucleonics Corp.，www.berkeleynucleonics.com

AnaPico两年前推出了APVSG系列的单通道和多通道矢量信号发生器（VSG）。这些型号的主要特点包括：

·         宽带性能达到40GHz，500MSa/s的数据处理能力支持400MHz的信号带宽

·         512MSa内部存储器，每个样本有32位，支持顺序和波形段ID选择播放

·         从不到一微秒到几微秒的快速频率和振幅切换，取决于频率变化范围

·         相位相干性和相位相干切换

·         快速控制端口（FCP）用于快速调制参数设置和数字IQ数据流，速度高达250MSa/s。

上述功能组合能够灵活生成多功能的相位和定时精确的多通道雷达信号。AnaPico最近开发了用户友好和效益高的软件，以支持AnaPico多通道APVSG上的雷达信号生成。

脉冲描述词

雷达测试需要产生多脉冲流，每个脉冲有几十个参数，如频率、振幅、相位、脉冲宽度、时间位置和脉冲内调制或啁啾。表1总结了描述单个雷达脉冲的典型参数集，被称为脉冲描述词（PDW）。一个PDW的列表将完整描述一个雷达脉冲流。

多片式雷达天线阵列需要额外的参数来进行全面表征。对于这些阵列，解决相对相位稳定性的通道间相位一致性变得很重要。相位相干切换，即通道间的相对相位存储在存储器中，通道间的计时精度也是关键参数。

信号生成模式

AnaPico VSG有两种生成PDW的不同模式。这些模式是通过VSG内的电路实现的。图1是两种与PDW有关的操作模式的框图。

图1 PDW列表播放的操作模式。

模式1：PDW顺序播放

在这种模式下，可以通过以太网或USB端口将预先编译成数据格式的PDW列表上传到APVSG内部存储器。在回放过程中，每个PDW都会按顺序实时转化为相应的调制参数。这就产生了一个调制的雷达信号流，准确定时的PDW序列可以用多通道APVSG播放。

模式2：PDW实时播放

在这种模式下，单个PDW通过APVSG FCP按顺序实时输入APVSG内部存储器，以便立即进行模式1所述的播放。

主要功能和性能

为了产生接近真实序列的雷达脉冲序列，一些功能和方面是很重要的。快速切换是一个关键参数。VSG必须支持从不到一微秒到几微秒的脉冲宽度。频率啁啾率受调制带宽400MHz的限制。在1μs的脉冲宽度下，可以产生接近400MHz/μs的啁啾率，而且信号质量极佳。

相位相干是另一个重要的能力。对于一个多通道VSG来说，要实现正确的雷达波束角，相位一致性成为最相关的功能。多信道APVSG在运行数小时内的相位差变化在两个产生5GHz信号的信道之间为0.3度RMS。

通道之间确定的相位差对于在雷达运行期间维持角度信息至关重要。对于一个给定的频率和功率，通道之间的相位差不会改变，即使在电源开关时也是如此。这被称为相位相干切换，在图2中有说明。红色正弦波信号是参考通道。蓝色信号切换到不同的频率，有一个相位偏移，但当两者返回到相同的频率时，蓝色信号与红色信号保持相同的相对相位。

图2 相位相干切换图示。

多通道APVSG支持在整个工作频率范围内达到±1ps RMS精度的精细延迟。这使得多个雷达信号流的生成具有精确的定时。在VSG中，这种能力被称为定时精确的多通道触发。一个独特的延迟机制实现了这种精细的触发延迟调整。有效的分辨率是一个非常小的部分，通常小于采样时间的1/2000。这相当于在物理采样时间为2ns的情况下，分辨率小于1ps。图3说明了精细延迟的设置能力。

图3 在相同的啁啾信号上设置延迟。

总结

AnaPico的多通道APVSG VSG具有快速切换、相位相干、相位相干切换和定时精确等综合特点。这些VSG使用户能够在雷达和电子战应用中轻松地产生多功能和真实的脉冲信号。多个PDW列表可以从内部存储器中回放，或通过快速控制端口进行实时播放。