本实用新型介绍了一种新型应答机测距频偏误差控制设备,旨在解决现有技术中调制频偏误差增大的问题。该设备包括发射通道、接收通道、频综源模块、斜坡发生器环路模块和高混频模块,通过精确控制频偏误差,提高测距准确性。
背景技术
雷达和应答机构成询问应答式二次雷达系统,应答机装在飞机,雷达位于地面。雷达向应答机周期性发射脉冲询问信号,应答机接收询问信号,对其进行判断和处理,向雷达回复脉冲应答信号,同时,应答机兼具高度表功能,可探测飞机与地面的距离,采用线性调频连续波信号,其信号波形为锯齿波,调频带宽为B,信号周期为T,应答机的压控振荡器产生线性调频连续波发射,该发射信号经目标反射产生一定时间延迟后的回波信号被应答机接收,应答机将该回波信号与发射信号的复制品进行混频,随后依次进行滤波、相干检波和采样,最后采用一组窄带滤波器用FFT方法进行频谱分析,提取出频率信息即差频fb,再根据光速c、锯齿波信号周期T、差频fb、调频带宽B这四者与目标距离R的关系:R=(c×T×fb)÷(2×B),计算得到目标距离,得到测距误差△R/R=△fb/fb+△T/T-△B/B。式中,fb的误差与FFT的处理点数有关,若点数越大则频率分辨率越高,可把fb的误差控制在0.1%以内;采用高稳定度晶振以及高速数字时钟计数,则T的量化误差很小,可把T的误差控制在0.1%以内;B的误差与压控振荡器的稳定度有关,压控振荡器频率的波动造成了调制频偏误差,当应答机的工作频率不高于C波段时,B的误差可控制在1%以内。根据以上公式得知,B的误差是制约应答机测距精度提高的首要因素。
现有对压控振荡器的调制主要有模拟调制的方式和数字调制方式,其中:
对压控振荡器进行模拟调制的方式,如图1所示,其采用幅度从低到高线性变化的锯齿波电压来调制压控振荡器的输出频率,这种方式不仅会产生一定带宽的线性调频连续波信号,而且当压控振荡器调谐端受到电源纹波影响时,会造成输入的锯齿波电压线性度变差,使压控振荡器的输出频率产生随机偏移,导致调频带宽B发生变化,影响应答机的测距精度。频率越高则压控振荡器的输出频率越容易产生随机偏移现象,导致调频带宽B的误差增大。当应答机的工作频率高于C波段时,在全温度范围中调频带宽B的误差大于1%,降低了应答机的测距精度。
当对压控振荡器采用数字调制方式时,是把模拟的锯齿波电压变成数字量电压,用数字锁相环来控制压控振荡器的输出频率,数字锁相环的频率递增歩阶受数字量电压控制,频率歩阶与采样步长互为线性关系。当在近距时,由于锯齿波信号周期时间短,所以数字量的采样点数少,在快速傅立叶变换FFT进行频谱分析时,由于频率步阶大且点数少,提取出的频率信息不准确,会出现偏移现象,因而导致近距的测距精度不能满足使用要求。
实现思路