米波段DBF体制雷达数字接收机的实现
引言
米波雷达作用距离远、成本低，并且具有较好的反隐身和抗反辐射导弹的能力，是对空情报雷达重点发展的方向之一[1]。采用DBF体制的雷达，引入空间信号处理技术，易于实现低副瓣波束和自适应零点，能够改善传统体制米波雷达在测量方位精度、抗干扰能力等方面固有的缺点；它能实现同时多波束提高数据率，并且波束控制灵活方便，具有很强电子战能力。
在米波段DBF体制雷达中采用数字接收机，可以直接射频采样实现软件雷达，大幅度减少接收前端的设备量，并具有模拟接收机不可比拟的稳定性。本文提出一种基于CPCI总线的数字接收机，它由多块单板完成10通道数字接收的板卡－TDRB0、用于实时存储数字接收后数据的SCSI磁盘阵列、提供各种时序的内定时控制板和连接它们的二次底板组成，并由上位机软件加载多块板卡的程序，并保证多个数字接收通道之间采样的数据保持同步。
1 系统及其要求
由于米波段无线电波的频率较高，这就要求数字接收机的模拟信号输入频带较宽，能够达到300Mhz左右的带宽，使之能够直接射频采样雷达回波；由于空情雷达十分重视对远距离小目标的检测，这就要求数字接收机要具有很高的动态范围，提高微弱目标回波信号的信噪比；对于DBF体制雷达，就要求数字接收机不仅具有多通道同时同步工作的能力，还要求每个数字接收通道具有较强的相似性，并具有幅相校正能力；可达几十路甚至上百路的通道数目，也对系统集成度提出了较高要求，同时通用化、模块化的设计也有利于系统的可扩展性、可靠性和可维护性。
数字接收机在整个雷达系统中所处的位置如下图所示。频综提供给数字接收机采样时钟，接收前端把天线接收下来的信号经过多级滤波放大后送给数字接收机。数字接收机再把经过ADC和数字下变频、脉压之后的数据传给信号处理机。
2 数字接收机的设计和实现
2.1 单块数字接收板硬件的设计
数字接收机的主要功能模块为单板完成10通道数字接收的板卡－TDRB0。TDRB0是基于CPCI总线的标准6U板卡，其单板总体框图如图2所示。
为了直接射频采样米波段电波并适应错综复杂的电磁环境，数字接收机需要很高的工作带宽和大的动态范围。这就要求，输入给ADC信号的带宽很宽，以及在很宽的带宽内还具有很低的噪声电平，因此对ADC模块电路的设计要非常小心。TDRB0采用了AD6645作为模数转换器件。AD6645采样率范围在30～105Mhz，量化位数14bit，输入信号带宽270Mhz，单片集成了采保电路和电压参考电路，为设计提供了方便。
TDRB0的特点之一为通道较多，故选用专用DDC芯片完成数字下变频和抽取滤波等功能，与FPGA实现DDC功能相比，具有开发周期短、每通道性价比较高等优势。这里选用ISL5216，其单片集成4个独立可编程数字下变频通道，数据带宽1Mhz，可实现单级最多256阶的FIR，因此非常适合米波段雷达的窄带信号数字滤波。为了完成10通道的数字接收，可采取如图2所示拓扑，即DDC0和DDC1各处理四通道，而DDC2只处理2个通道。
