CN100504436C - 一种用于在轨探测与着陆的雷达测高仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在轨探测与着陆的雷达测高仪，在现有脉冲压缩雷达测高仪的基础上，数据处理单元还与第二数字滤波单元、第二直接数字合成器、衰减器和第二滤波放大器电连接；定时单元还与第二直接数字合成器第二模数转换单元电连接；第二天线与所述的衰减器电连接，衰减器与第二低噪声放大器电连接，第二低噪声放大器电连接到第二混频器上，第二混频器电连接到第二滤波放大器上，第二滤波放大器与第二模数转换单元电连接，第二模数转换单元再与第二数字滤波单元电连接。本发明不仅具备在轨道上对星球表面进行高度测量的能力，还具备为着陆器着陆过程中提供高度测量和速度测量的能力。

Description

一种用于在轨探测与着陆的雷达测高仪

技术领域

本发明涉及雷达测高仪，特别是涉及一种既可用于在轨探测、同时又可用于着陆的雷达测高仪，即一种用于在轨探测与着陆的雷达测高仪。

背景技术

雷达测高仪是一种用来测量仪器天线面与被测目标之间高度值的雷达仪器。现有的应用于空间应用的雷达测高仪按照用途一般分为两种，一种是飞行器在着陆时所要用到的着陆用雷达测高仪，另一种是飞行器在卫星轨道上运行时所用到的在轨探测用雷达测高仪。

着陆用雷达测高仪的一个典型应用是在月球探测中，用于协助月球着陆器进行着陆。如“探索者”登月飞船的测高仪测量高度范围为4m～12km；“阿波罗”登月舱的测高仪测量高度范围为3m～12km。上述两个测高仪均采用线性FM/CW的单一模式，采用线性FM/CW体制的雷达测高仪适合近距离测量，而不适合远距离测量，所以只能用于月球着陆器降落时的高度测量，以协助着陆器顺利着陆。

“海盗”号火星登陆飞船的雷达测高仪工作在15m～137km的高度范围内，用来引导登陆飞船进行着陆。该测高仪采用单一的脉冲压缩模式。采用脉冲压缩模式的雷达测高仪的最低测量高度为15m，在离地面15m的范围内，雷达测高仪将无法工作。图2是一种采用脉冲压缩模式的雷达测高仪的电路图，该雷达测高仪由数据处理单元、定时单元、直接数字合成器、放大器、功率放大器、开关网络、天线、低噪声放大器、混频器、滤波放大器、正交检波单元、模数转换单元、数字滤波单元组成。

“开拓者”号金星卫星上的雷达测高仪则是一种轨道测量用的雷达测高仪，它具有成像和测高两种功能，这颗卫星在金星表面200km～4700km之间，卫星上搭载的雷达测高仪采用伪随机码对发射脉冲进行调制的方式，该模式的优势在于可以大幅度的降低发射功率，实现雷达测高仪的小型化，适合于远距离测量，但不适于近距离测量。它只具备在轨道上进行测量的能力，不具备着陆测量的能力。

由上述描述可以看出，在现有技术中，还不存在既可在绕星运行时进行高度测量，又可在着陆器着陆时进行高度测量的测高仪。如果能提供一种在两种情况下，都能进行高度测量的雷达高度仪，在航天上有实际的应用价值。

发明内容

本发明的目的是克服现有雷达测高仪只能用于绕星运行时作高度测量，或只能在着陆器着陆时进行高度测量的缺陷，从而提供一种既可在绕星运行时进行高度测量，又可在着陆器着陆时进行高度测量的测高仪。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于在轨探测与着陆的雷达测高仪，包括数据处理单元1、定时单元2、第一直接数字合成器3、放大器5、功率放大器7、开关网络8、第一天线9、第一低噪声放大器10、第一混频器11、第一滤波放大器12、正交检波单元13、第一模数转换单元14、第一数字滤波单元15，还包括功率分配器6、第二直接数字合成器4、第二天线16、衰减器17、第二低噪声放大器18、第二混频器19、第二滤波放大器20、第二模数转换单元21、第二数字滤波单元22；其中，所述的数据处理单元1分别与所述的定时单元2、第一数字滤波单元15、第二数字滤波单元22、第一直接数字合成器3、第二直接数字合成器4、功率放大器7、开关网络8、第一滤波放大器12、衰减器17和第二滤波放大器20电连接；所述的定时单元2与所述的第一直接数字合成器3、第二直接数字合成器4、第一模数转换单元14和第二模数转换单元21电连接；所述的第一直接数字合成器3还电连接到放大器5上，所述的第二直接数字合成器4与所述的第一混频器11电连接；所述的放大器5还电连接到功率分配器6上，所述的功率分配器6分别与功率放大器7、第二混频器19电连接，所述功率放大器电连接到开关网络8上，开关网络8再分别与第一天线9和第一低噪声放大器10电连接，所述的第一低噪声放大器10电连接到第一混频器11上，第一混频器11则与第一滤波放大器12电连接，第一滤波放大器12电连接到正交检波单元13，正交检波单元13再与第一模数转换单元14电连接，第一模数转换单元14电连接到第一数字滤波单元15上；所述的第二天线16与所述的衰减器17电连接，所述的衰减器17与所述的第二低噪声放大器18电连接，所述的第二低噪声放大器18电连接到所述的第二混频器19上，所述的第二混频器19电连接到所述的第二滤波放大器20上，第二滤波放大器20与所述的第二模数转换单元21电连接，所述第二模数转换单元21再与所述的第二数字滤波单元22电连接。

在上述技术方案中，所述的数据处理单元1为一用于对数据进行实时处理，并根据所测量的实际高度选择工作模式的高速浮点数字信号处理器。

在上述技术方案中，所述定时单元2为一块工作时钟为80MHz的FPGA芯片。

在上述技术方案中，所述的第一天线9为一种在脉冲压缩模式下具有发射和接收功能，在线性FM/CW模式下只完成信号的发射功能的天线。

在上述技术方案中，所述的衰减器17为数控衰减器。

本发明的优点在于：

1、本发明的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪具备对星球表面进行高度测量的能力，通过这项测量能够获得星球表面物质的微波后向散射系数，为进一步深入研究星球表面的物质特性提供探测数据。

2、本发明的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪具备为着陆器着陆过程中提供高度测量的能力，以保障着陆器安全着陆。

3、本发明的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪提供着陆器降落的速度信息，为着陆器的安全着陆提供了保障。

4、本发明的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪采用脉冲压缩和线性FM/CW两种模式，在绕星运行对星球表面进行高度测量时采用脉冲压缩模式；在着陆器着陆过程中，在100km～10km的高度范围内采用脉冲压缩模式，在10km～3m的高度范围内采用线性FM/CW模式。

5、本发明的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪根据测高仪所在高度的不同，发射的峰值功率分段自动调整。当处于较高的高度时发射的功率较强，而当处于较低的高度时发射的功率较弱。这项技术保证测高仪接收机接收到的回波信号的强度维持在一个相对较小的变化范围内，进而降低了硬件的复杂度。

6、本发明的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪根据测高仪所在高度的不同，在脉冲压缩模式下发射信号的时宽和带宽分段自动调整，当处于较高高度时信号的时宽和带宽较大；当处于较低高度时信号的时宽和带宽较小。这项技术保证接收机信噪比的变化范围较小，降低了硬件的复杂度。

7、本发明的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪根据测高仪所在高度不同，在线性FM/CW模式下发射的调频三角波的周期和带宽分段自动调整，当处于较高高度时信号周期较大而带宽较小；当处于较低高度时信号周期较小而带宽较大。这项技术保证在低高度的情况下有较高的测高分辨率，并降低硬件的复杂度。

附图说明

图1为本发明的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪的结构图；

图2为现有技术中一种采用脉冲压缩模式的雷达测高仪的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的雷达测高仪进行说明。

如图1所示，制作一本发明的雷达测高仪，该测高仪包括：数据处理单元1、定时单元2、第一直接数字合成器3(Direct Digital Synthesizer)、第二直接数字合成器4、放大器5、功率分配器6、功率放大器7、开关网络8、第一天线9、第一低噪声放大器10、第一混频器11、第一滤波放大器12、正交检波单元13、第一模数转换单元14、第一数字滤波单元15、第二天线16、衰减器17、第二低噪声放大器18、第二混频器19、第二滤波放大器20、第二模数转换单元21和第二数字滤波单元22。其中所述的数据处理单元1分别与所述的定时单元2、第一数字滤波单元15、第二数字滤波单元22、第一直接数字合成器3、第二直接数字合成器4、功率放大器7、开关网络8、第一滤波放大器12、衰减器17和第二滤波放大器20电连接。

本实施例的数据处理单元1采用一高速浮点数字信号处理器，用于对数据进行实时处理，并根据所测量的实际高度选择工作模式。采用跟踪算法来进行跟踪处理，实时获取高度值、降落速度、通道的AGC控制值；该数据处理单元1根据当前测量的高度，在高轨道段采用脉冲压缩模式，在低轨道段降落过程中采用线性FM/CW模式；在各轨道段内又划分有不同的子段，每个子段对应不同的发射信号的带宽和时宽，以保证最佳的测量效果。该数据处理单元1同时生成开关控制信号，并输出科学数据。表1和表2为一个实施例中，雷达测高仪在不同测量高度下，所采用的工作模式以及发射信号的带宽和时宽。

 

测量高度范围	100km～50km	50km～25km	25km～10km
				工作体制	脉冲压缩	脉冲压缩	脉冲压缩
发射峰值功率	10w	5w	500mw
				脉冲长度	204.8us	12.8us	12.8us
发射信号带宽	50MHz	10MHz	10MHz

表1

 

测量高度范围	10km～1km	1km～100m	100m～3m
				工作体制	线性FM/CW	线性FM/CW	线性FM/CW
发射峰值功率	5w	100mw	10mw
				三角波上扫时间	204.8us	102.4us	12.8us
三角波下扫时间	204.8us	102.4us	12.8us

表2

在工作时，数据处理单元1根据所测量的实际高度选择工作模式，工作模式包括脉冲压缩模式或线性FM/CW模式，在绕星运行作高度测量时采用脉冲压缩模式，在着陆过程中进行高度测量时，在100km～10km的高度范围内采用脉冲压缩模式，在10km～3m的高度范围内采用线性FM/CW模式。所述的脉冲压缩模式又可以分为测量方式和内校准方式两种，实际工作时两种方式交替进行。其中测量方式下通过天线发射和接收信号，用以测量高度值和速度值等；而内校准方式下，天线不发射也不接收信号，信号只通过内校准通路，利用内校准信号校正仪器的随时间的漂移，以此用来对测量的高度值进行校正，并用来校正后向散射系数。

在脉冲压缩模式下，数据处理单元1接收第一数字滤波单元15中的回波波形数据，利用跟踪算法进行跟踪处理，跟踪结果为当前高度值和AGC值，同时处理得到降落的速度，并将回波波形数据、高度值、AGC值和降落速度值作为科学数据输出。其中，所获取的AGC值经过后处理后可获取观测区域的后向散射系数值，实时处理中的AGC值控制第一滤波放大器12的自动增益控制。所获取的高度值在实时处理中可分为两部分：距离粗调和距离精调，其中距离粗调发送给定时单元2，以此确定发送控制脉冲TX和接收控制脉冲RX之间的时间间隔；距离精调发送给第一数字滤波单元15，并以此确定数字滤波器FFT的相位旋转量。

数据处理单元1还要将脉冲重复周期发送给定时单元2，定时单元2利用这个数据确定一组发射脉冲和接收脉冲的重复周期。数据处理单元1根据测量的高度值自动调整当前的发射峰值功率值、发射信号带宽和时宽；其中发射功率值送到功率放大器单元7，用以控制当前的发射峰值功率；发射信号的带宽和时宽分别送入第一直接数字合成器3和第二直接数字合成器4，用以控制当前线性调频信号的带宽和时宽；数据处理单元1产生的开关控制信号送到开关网络8，进行收发时序控制。

数据处理单元1在线性FM/CW模式下时，接收第二数字滤波单元22中的回波波形数据，利用跟踪算法进行跟踪处理，跟踪结果为当前高度值和AGC值，同时处理出降落的速度，并将回波波形数据、高度值、AGC值和降落速度值作为科学数据输出。其中的AGC值分为两部分：一部分送入衰减器17，用以控制衰减器17的衰减量，另一部分送入第二滤波放大单元20，用以控制该单元的自动增益控制。

本实施例的定时单元2由一片高速FPGA实现，系统工作时钟为80MHz，该定时单元2与第一直接数字合成器3、第二直接数字合成器4、第一模数转换单元14和第二模数转换单元21电连接。该定时单元2根据数据处理单元1传送来的距离粗调和脉冲重复周期，生成系统的工作时序。

如前所述，本发明的雷达测高仪有两种工作模式，所述的定时单元2在不同的工作模式下工作过程也有所不同，分别描述如下。

当定时单元2工作在脉冲压缩模式下的测量方式时；利用数据处理单元1发送来的脉冲重复周期，设定发射和接收的重复周期，在这个周期内产生一组发射控制信号TX和接收控制信号RX，其中发射控制信号TX的时刻为周期的起始时刻，此后经过时间ΔT后产生接收控制信号RX；时间ΔT的大小由数据处理单元1发送来的距离粗调值来确定，距离粗调值对应着发射脉冲和接收脉冲之间的时间间隔。定时单元2将接收控制信号RX延迟一小段时间Δt以后启动第一模数转换单元14进行A/D采集，其中时间Δt对应着从第一混频器11到第一模数转换单元14之间的信号延迟时间。

当定时单元2工作在脉冲压缩模式下的内校准方式时：利用数据处理单元1发送来的脉冲重复周期，设定重复周期，在这个周期的起始时刻同时产生TX和TX信号；定时单元2将接收控制信号RX延迟一小段时间Δt以后启动第一模数转换单元14进行A/D采集，其中时间Δt对应着从第一混频器11到第一模数转换单元14之间的信号延迟时间。

当定时单元2工作在线性FM/CW模式时：接收数据处理单元1发送来的脉冲重复周期，该周期与线性FM/CW的调频三角波的周期一致。在每个周期的启始时刻发送一个发射控制信号TX，该TX信号送给第一直接数字合成器3用以触发产生线性FM/CW信号；定时单元2还与TX同步生成A/D采集启动信号给第二模数转换单元21。

第一直接数字合成器3根据数据处理单元1传送来的直接数字合成器控制字，生成符合规定的线性调频脉冲或线性FM/CW，该单元采用直接数字合成的方式。第一直接数字合成器3在脉冲压缩模式下，从数据处理单元1接收线性调频信号的带宽和时宽，在发射控制脉冲TX的触发下生成线性调频脉冲，该脉冲送给放大器5；第一直接数字合成器3在线性FM/CW模式下，从数据处理单元1接收信号的带宽和时宽，用以生成调频三角波信号，该信号在发射控制脉冲TX的触发下，将一个周期的调频三角波送给放大器5。

第二直接数字合成器4根据数据处理单元1传送来的直接数字合成器控制字，生成符合规定的线性调频脉冲，该单元采用直接数字合成的方式。直接数字合成器4在脉冲压缩模式下，从数据处理单元1接收线性调频信号的带宽和时宽，在接收控制脉冲RX的触发下生成线性调频脉冲，该脉冲送给第一混频器11。

放大器5将第一直接数字合成器3生成的信号滤波放大，然后将信号送入功率分配器6。功率分配器6将放大器5送来的信号一部分分配给功率放大器7，同时将放大器5送来的信号的另一部分分配第二混频器19。

功率放大器7根据数据处理单元1的控制，输出需要的功率，该单元采用增益可控的固态放大器来实现。具体实现时，功率放大器7接收来自数据处理单元1的发射峰值功率的控制值，从而选定输出的功率电平；功率放大器7接收来自功率分配器6的信号，并将这一信号放大至选定的功率电平，并输出到开关网络8。

开关网络8根据数据处理单元1的控制信号，配合工作时序生成对应的信号通路。当开关网络8工作在脉冲压缩模式的测量方式下时，接收来自数据处理单元1的开关控制信号。在发射信号时将功率放大器7输出的功率送到第一天线9发射出去，同时关闭第一天线9至第一低噪声放大器10之间的通路，还同时关断功率放大器7和低噪声放大器10之间的通路；在接收回波信号时，接通第一天线9和第一低噪声放大器10之间的通路，同时关闭功率放大器7和第一低噪声放大器10之间的通路，还同时关闭第一天线9和功率放大器7之间的通路。

当开关网络8工作在脉冲压缩模式的内校准方式下时，将功率放大器7的一部分信号经过一延迟线耦合到第一低噪声放大器10，同时关闭功率放大器7和第一天线9之间的通路，还同时关断第一天线9和第一低噪声放大器10之间的通路。

当开关网络8工作在线性FM/CW模式下时，接收来自数据处理单元1的开关控制信号，将功率放大器7输出的功率送到第一天线9发射出去，同时关闭第一天线9至第一低噪声放大器10之间的通路，还同时关闭功率放大器7和第一低噪声放大器10之间的通路。

本实施例的第一天线9采用一种在脉冲压缩模式下实现发射和接收功能，在线性FM/CW模式下只完成信号的发射功能的天线。在脉冲压缩模式下，第一天线9接收来自开关网络8的发射信号，并将这一功率信号向空间辐射出去；第一天线9还接收目标的散射信号并传送给开关网络8。在线性FM/CW模式下，第一天线9接收来自开关网络8的发射信号，并将这一功率信号向空间辐射出去，该天线不接收回波信号。

第一低噪声放大器10接收来自开关网络8的回波信号，并将其放大后送到第一混频器11中，该低噪声放大器实现了30dB的信号增益。

第一混频器11对来自第一低噪声放大器10的信号进行混频处理，进而实现全去斜坡，该单元由双平衡混频器实现。在脉冲压缩模式下，第一混频器11将来自第二直接数字合成器4的信号作为本振信号，将来自第一低噪声放大器10的信号作为混频信号进行混频处理，这一混频过程即为全去斜坡过程，这一过程完成了信号的时频转换；第一混频器11的输出信号送入第一滤波放大12。

第一滤波放大器12对信号进行滤波放大并实现自动增益控制，其中的自动增益控制是通过数控衰减器来实现的。在脉冲压缩模式下，第一滤波放大器12接收来自第一混频器11的输出信号，并将这一信号进行滤波放大，然后送给正交检波单元13；第一滤波放大器12接收来自数据处理单元1的AGC控制，对通道内的信号进行自动增益控制，以使接收机内的信号电平维持在较好的线性工作区。

正交检波单元13接收来自第一滤波放大器12的信号，并进行正交检波，输出I、Q模拟信号。

第一模数转换单元14对I、Q模拟信号进行A/D变换处理生成I、Q数字信号，采用12位的A/D变换来完成。A/D变换的启动信号来自于定时单元2。

第一数字滤波单元15对由I、Q数字信号构成的复信号进行相位旋转、加权和FFT变换，其中的加权窗采用汉明窗，FFT输出采用16位。在脉冲压缩模式下，第一数字滤波单元15将来自第一模数转换单元14的I、Q数字信号构成复数信号I+jQ，第一数字滤波单元15接收数据处理单元1送来的距离精调值，利用这个距离精调值对I+jQ进行相位旋转处理。然后对这个复信号进行加窗，利用FFT进行数字滤波，滤波后的输出送入数据处理单元1。

第二天线16在线性FM/CW模式下，接收目标的散射信号并传送给衰减器17。

本实施例的衰减器17采用数控衰减器，其功能是保证第二低噪声放大器18不饱和。在线性FM/CW模式下，衰减器17接收来自数据处理1的AGC的控制信号。利用AGC值将来自第二天线16的信号衰减到接收机的线性工作区，并将输出信号送入到第二低噪声放大器18。第二低噪声放大器18对来自衰减器17的信号进行低噪声放大，实现30dB的增益。

第二混频器19将来自功率分配器6的信号作为本振信号，将来自第二低噪声放大器18的信号作为混频信号进行混频，混频后的信号送入到第二滤波放大器20中。

第二滤波放大器20接收来自第二混频器19的输出信号，并将这一信号进行滤波放大，然后送给第二模数转换单元21。所述的第二滤波放大器20接收来自数据处理1的AGC的控制信号，利用AGC值对通道内的信号进行自动增益控制，以使接收机内的信号电平维持在较好的线性区。

第二模数转换单元21，实现A/D采集的功能，采集精度为12位。

第二数字滤波单元22，对第二模数转换单元21采集的信号进行加权，然后利用FFT进行数字滤波，滤波后的信号送入数据处理单元1。其中的加权窗采用汉明窗，FFT输出采用16位。

本发明的雷达测高仪在轨测量以及在降落过程中的高轨道段(100km～10km)，采用脉冲压缩模式，脉冲压缩模式又分为测量方式和内校准方式。在降落过程中的低轨道段(10km～3m)，采用线性FM/CW模式，其工作过程如下：

步骤1、在脉冲压缩模式的测量方式下，数据处理单元1向定时单元2输入距离粗调和脉冲重复周期，定时单元2根据这两项控制信号生成对应的工作时序；数据处理单元1向第一直接数字合成器3和第二直接数字合成器4送入信号带宽和时宽，第一直接数字合成器3和第二直接数字合成器4根据这两项控制生成对应的线性调频脉冲；在发射脉冲控制信号TX的触发下，第一直接数字合成器3生成线性调频信号，这个信号经过放大器5、功率分配器6进入功率放大器7；数据处理单元1根据当前测量高度选择功率放大器的增益，发射信号经过功率放大器7后进入开关网络8，然后通过第一天线9发射出去。

发射出去的信号到达测量目标后，后向散射的信号被第一天线9接收；接收到的信号经过开关网络8进入第一低噪声放大器10，然后进入第一混频器11；此时定时单元2触发接收控制脉冲RX，RX激励第二直接数字合成器4生成本振线性调频信号，并输入到第一混频器11，完成混频处理(即全去斜坡)；全去斜坡后的信号进入第一滤波放大器12，然后经过正交检波单元13生成正交的I、Q模拟信号；I、Q模拟信号经过A/D变换后，进入第一数字滤波单元16；在第一数字滤波单元16内，根据距离精调值对I+jQ信号进行相位旋转，然后进行汉明窗加权，并进行FFT变换，变换后的信号送入数据处理单元1。

数据处理单元1对回波信号进行跟踪处理后，得到当前新的高度、降落速度和回波强度；数据处理单元1将新的高度值分为距离粗调和距离精调两部分，距离粗调设置定时单元2中的高速计数器(定时时钟为80MHz)的计数个数，其中：

计数个数×时钟周期(12.5ns)×光速÷2＝距离粗调对应的距离

距离精调是对定时单元2一个计数周期的细分值；数据处理单元1将新的距离粗调值送入定时单元2，用以调整TX和RX的时间间隔；数据处理单元1将新的距离精调值送入第一数字滤波单元15作为新的相位旋转值；数据处理单元1跟踪回波信号的强度生成新的AGC值，新的AGC值被送到第一滤波放大器12中进行自动增益控制，以保证回波信号的强度在接收机的最佳线性区附近；数据处理单元1将新的高度值、降落速度、AGC值和回波波形数据以科学数据的形式发送出去。

步骤2、在脉冲压缩模式的内校准方式下，定时单元2同时触发TX和RX；第一直接数字合成器3和第二直接数字合成器4合成校准的线性调频信号；第一直接数字合成器3输出的线性调频信号经过放大器5、功率分配器6进入功率放大器7；功率放大器7发出的信号进入开关网络8，然后经过一个时间延迟线后进入第一低噪声放大器10，然后进入第一混频器11；第一混频器11利用第二直接数字合成器4输出的线性调频信号作为本振，进行混频；混频器的输出信号进入正交检波单元13，生成I、Q模拟信号；I、Q模拟信号经过第一模数转换单元14后生成I、Q数字信号进入第一数字滤波单元15；在第一数字滤波单元15内经过加权和FFT变换后送入数据处理单元1。

数据处理单元1接收到校准信号以后，以科学数据的形式发送出去。

步骤3、在线性FM/CW模式下，数据处理单元1根据当前的高度选择线性FM/CW的调制周期和带宽，并发送到第一直接数字合成器3，数据处理单元1同时将这个调制周期作为脉冲重复周期传送给定时单元2，数据处理单元1根据当前的高度选择功率控制值并送至功率放大器7；定时单元2在脉冲重复周期的开始时刻产生发射控制脉冲TX，TX触发第一直接数字合成器3生成线性FM/CW送入放大器5；放大器5的输出信号经过功率分配器6分别送到第二混频器19和功率放大器7；功率放大器7输出的信号经过开关网络8由第一天线9发射出去。

发射出去的信号经目标的后向散射后由第二天线16接收，接收到的信号送入到衰减器17；衰减器17根据数据处理单元1提供的AGC值对信号进行衰减，以保证接收机信号不饱和；回波信号经过衰减器17后进入第二低噪声放大器18，经过30dB的放大后进入第二混频器19；第二混频器19利用功率分配器6送来的信号作为本振信号，将第二低噪声放大器18的输出信号作为混频信号，进行混频处理；第二混频器19混频输出的信号进入第二滤波放大器20，在该单元内根据数据处理单元1提供的AGC值对信号进行衰减，以保证回波信号的强度在接收机的最佳线性区附近，然后进入第二模数转换单元21进行A/D变换；经过A/D变换后的信号进入第二数字滤波单元22，经过加权和FFT处理后的信号送入数据处理单元1。

数据处理单元1对回波信号进行跟踪处理，得到高度值、降落速度和回波强度；根据回波信号的强度，计算新的AGC值分别送给衰减器17和滤波放大20进行自动增益控制；数据处理单元1同时将高度值和降落速度值以科学数据的形式发送出去。

Claims (5)

1、一种用于在轨探测与着陆的雷达测高仪，包括数据处理单元(1)、定时单元(2)、第一直接数字合成器(3)、放大器(5)、功率放大器(7)、开关网络(8)、第一天线(9)、第一低噪声放大器(10)、第一混频器(11)、第一滤波放大器(12)、正交检波单元(13)、第一模数转换单元(14)、第一数字滤波单元(15)，其特征在于，还包括功率分配器(6)、第二直接数字合成器(4)、第二天线(16)、衰减器(17)、第二低噪声放大器(18)、第二混频器(19)、第二滤波放大器(20)、第二模数转换单元(21)、第二数字滤波单元(22)；其中，所述的数据处理单元(1)分别与所述的定时单元(2)、第一数字滤波单元(15)、第二数字滤波单元(22)、第一直接数字合成器(3)、第二直接数字合成器(4)、功率放大器(7)、开关网络(8)、第一滤波放大器(12)、衰减器(17)和第二滤波放大器(20)电连接；所述的定时单元(2)与所述的第一直接数字合成器(3)、第二直接数字合成器(4)、第一模数转换单元(14)和第二模数转换单元(21)电连接；所述的第一直接数字合成器(3)还电连接到放大器(5)上，所述的第二直接数字合成器(4)与所述的第一混频器(11)电连接；所述的放大器(5)还电连接到功率分配器(6)上，所述的功率分配器(6)分别与功率放大器(7)、第二混频器(19)电连接，所述功率放大器电连接到开关网络(8)上，开关网络(8)再分别与第一天线(9)和第一低噪声放大器(10)电连接，所述的第一低噪声放大器(10)电连接到第一混频器(11)上，第一混频器(11)则与第一滤波放大器(12)电连接，第一滤波放大器(12)电连接到正交检波单元(13)，正交检波单元(13)再与第一模数转换单元(14)电连接，第一模数转换单元(14)电连接到第一数字滤波单元(15)上；所述的第二天线(16)与所述的衰减器(17)电连接，所述的衰减器(17)与所述的第二低噪声放大器(18)电连接，所述的第二低噪声放大器(18)电连接到所述的第二混频器(19)上，所述的第二混频器(19)电连接到所述的第二滤波放大器(20)上，第二滤波放大器(20)与所述的第二模数转换单元(21)电连接，所述第二模数转换单元(21)再与所述的第二数字滤波单元(22)电连接。

2、根据权利要求1所述的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪，其特征在于，所述的数据处理单元(1)为一用于对数据进行实时处理，并根据所测量的实际高度选择工作模式的高速浮点数字信号处理器。

3、根据权利要求1所述的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪，其特征在于，所述的定时单元(2)为一块工作时钟为80MHz的FPGA芯片。

4、根据权利要求1所述的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪，其特征在于，所述的第一天线(9)为一种在脉冲压缩模式下具有发射和接收功能，在线性FM/CW模式下只完成信号的发射功能的天线。

5、根据权利要求1所述的用于在轨探测与着陆的雷达测高仪，其特征在于，所述的衰减器(17)为数控衰减器。

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