三位教授围着桌子站成了一个半圆。
图纸上的内容分成上下两个部分。
上半部分是一台雷达装置的整机侧视图,线条细密规整。
天线是一面抛物面反射体,直径约一米二,表面画着密集的同心圆环,标注栏写着“反射面精度优于±0.3mm”。
馈源从反射面中心向前伸出,是一段锥形的波导结构。
天线底座连着伺服电机和方位俯仰传动箱,箱体内部齿轮传动的简图在旁边放大画了一幅局部细节。
齿数比标注得清清楚楚,基座底部是个三脚支撑结构,展开的角度标着“120°等分”。
下半部分是整机的系统框图。
最左侧是天线和收发开关,接着依次串接:低噪声放大器,中频滤波器以及模数转换器,也就是ADC。
然后信号兵分两路,一路进数字信号处理器(DSP),另一路进入伺服控制回路。
数字信号处理器的输出端画了一根粗线通向显示终端,旁边还有一条虚线回连到发射机触发电路,标注着“全相参同步”四个字。
王鹏飞最先俯下身去,两只手撑在桌边,目光从反射面天线开始,沿着信号链路一步一步往下走。
“S波段。”
“发射功率大于50千瓦。”
“FFT点数1024………”
王鹏飞嘴里喃喃自语,然后猛地直起身,转头看向林默,眼神里的光压都压不住。
“林厂长,你这是准备要研究多普勒雷达技术?”王鹏飞的声音比平时快了半拍。
要知道,他自己就是研究这一方面的。
因为经费问题,没办法推进。
而现在突然看到了一个全新的新的技术方向。
又何尝不兴奋?
林默靠在铁皮柜旁边,双手交叉抱在胸前,点了点头:
“是的,王老师,这套方案我断断续续推了快两个月,和目前国内主流方案并不一样,今天正好请您三位帮着把关。”
说着,林默走到桌边,俯下身,手指从图纸的最左侧开始,沿着信号链路一节一节地往后指:
“我的想法是,做一套PD体制的脉冲多普勒雷达。”
“核心是这么几个技术点,首先是全相参稳频基准,发射机本振和接收机本振必须锁在同一个频率基准源上,做相干检波,才能从回波中提取出目标的多普勒频率偏移信息。”
“这个稳定度需要非常高,要做到什么量级呢?”
“短稳优于十的负十二次方量级,基底相位噪声在KHz偏频处低于负一百二十dBc。”
“现有市面上的恒温晶振不够,要么我们自己搭锁相环倍链,要么直接从外部采购铷钟做参考源。”
林默说完这一句,手指移到信号处理框图的第一个大模块上。
“第二个关键点,是距离门加多普勒滤波器组,也叫做MTD技术。”
“简单一点来说,就是把空域切割成若干个距离单元,每个距离单元做一组多普勒滤波器,每个滤波器对应一个速度通道。”
“这样一来,地面静止杂波被滤掉了,只有移动目标才能从对应的速度通道里冒出来。”
“这个滤波器组在咱们的定制芯片上实现,采用频域加权算法,副瓣抑制做到负四十分贝以下。”
“杂波抑制比的控制,地杂波至少七十个分贝,气象杂波五十个分贝以上。”
王鹏飞听到这儿,不自觉地往前凑了一步,目光紧盯着林默手指划过的信号流,眼神越来越亮,越来越火热。
“第三个关键点。”
林默的手指继续往前,“多脉冲重复频率波形设计。”
“单一PRF没办法同时解决距离模糊和速度模糊问题。”
“我打算采用高,中,低三组脉冲重复频率轮换工作,高PRF解决速度无模糊,低PRF解决距离无模糊,中PRF做过渡衔接。”
“三个频率组通过波形调度器自动切换,实时确定目标的真实距离和真实速度。”
“远距离探测能力要求在二十公里以上,对典型目标的检测概率不低于百分之八十。”
说完,林默直起腰来,手指收了回去:“以上三点,全相参稳频,MTD滤波器组以及多PRF波形设计就是本方案的技术基础。”
“后续的测角用单脉冲和差比幅,虚警控制用恒虚警检测CFAR,整个链路跑通了。”
“这台雷达就能实现全自动搜索,目标检测,跟踪和威胁评估,这是我对整条技术路线的梳理。”
话音落下,办公室里安静了几秒。
“厂长,这个技术路线完全,你是怎么想到的?”
“真的非常有可能!”
“比目前国内的方案要优化得多。”
王鹏飞瞪大眼睛,眼神里跃跃欲试,恨不得现在就开始按照方案进行推进实验。
“略懂一点点,王老师,这不想让你们审核审核,看一看。”
“在现有基础上完善完善。”林默谦虚的说道,
“不用完善,我觉得现在这个方案就非常好。”王鹏飞忙不迭的说道。
“就这么办!”
一边的陈红日紧紧钉在接收前端那一部分。
“林厂长,我想说一句。”陈红日推了一下黑框眼镜,
“噪声系数一点五分贝以下,这个指标在S波段上,常规的硅双极型器件根本达不到。”
“要过这个门槛,只能用砷化镓高电子迁移率晶体管来搭第一级LNA,而且为了保证热噪声不高于基底,前端组件必须做低温环境。”
“至少要有半导体制冷措施你图纸上看不出散热设计,这个我来补充一下?”
林默赞同道:“陈老师,这块你做主,前端链路你全权设计,制冷方案按你的经验走,设备预算单独列支,不占常规研发经费。”
陈红日点点头,手指落回图纸上混频器的框格旁边补了一句。
“我看了一下,本振链路的相位噪声对多普勒检测影响很大。”
“如果铷钟到位了,我建议锁相环的环路带宽做窄一点,本振近端相噪能再压一压,小目标回波的多普勒分量不容易被淹没。”
“没问题,陈老师,按照你的方案走。”
张东升站在两人身后,从刚才开始他就一直没有出声。
“一百零二四点FFT,还要实时更新率每秒五十帧,这个运算量,通用处理器没戏,必须用专用硬件加速器,而且最好是多级流水线结构。”
“林厂长,我看你在芯片框图上标的全定制,你是不是已经设计了配套的芯片方案?”
闻言,林默转身从抽屉里拿出一份更小的图纸,摊开在雷达系统图纸旁边。
上面的线条更密,布满了标准单元门级的电路排布示意图,顶头一行字写着“PDSP-1型信号处理器架构”。
“是的,张老师,下个月芯片车间设备调试。”
“八月份第一次流片,流出来的第一片晶圆,就是专门为这个雷达前端设计的。”
“全定制数字信号处理器,支持一百二十八到一千零二十四点FFT可配,工作频率四十兆赫兹,功耗控制在五瓦以内,外部接口带四路十二位ADC并行输入和一路串行同步输出。”
张东升俯下身看了芯片图差不多十秒钟,然后直起腰来,呼出一口长气。
“好的,有这个芯片运算量就没问题了。”
“我接手控制部分,天线扫描目标跟踪,信号处理和伺服闭环联动,给我两个月,第一个控制原型平台应该能跑起来。”
张东升顿了一下,又补了一句,声音比刚才低了些。
“林厂长,这台雷达如果真的做出来了,它的作用距离和对低空高速目标的探测精度……你是知道的。”
“到了外场测试阶段,厂区后面那个山坳靶场可能不够用了,弹着区和探测区的夹角会互相打架。”
林默听完,目光在图纸上停了两秒,然后抬起眼看着张东升。
“到时候找个更大的靶场就是了,先把东西做出来,测试场地的事情到时候会解决。”
说完这句话,又转头看了看王鹏飞和陈红日:“王老师,陈老师,你们还有什么补充?”
王鹏飞摇了摇头:“没有,技术路线清晰,指标分解到位,我回去就把算法框架搭出来,争取一个月内出仿真验证第一版。”
陈红日把图纸上低噪声放大器那一块又看了一眼,然后伸手在图纸边缘折了一个角作为标记:
“一周之内,前端链路的器件选型和制冷方案给到你,砷化镓管子的渠道我先确认一下,如果国内拿不到货,可能需要帮忙走香港的渠道。”
林默大手一挥:“没问题,渠道的事我来协调,你们只管解决技术问题。”
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