CN101883062A - 一种单脉冲单通道宽带接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单脉冲单通道宽带接收方法，属于信号接收领域。该方法与传统的单脉冲接收方法不同，通过两次紧邻的询问，使目标产生两次相同的应答脉冲。通过对通道选择开关进行Σ/Δ交替选通控制，单通道依次交替接收两次应答脉冲的和、差通道波束并进行存储，通过数据对齐达到单脉冲单通道宽带接收的目的。通过本方法使得用以接收单脉冲的装置体积小、重量轻、功耗小；和、差幅度一致性好，系统无需校准；能克服传统和差通道合成单通道所造成的信噪比低的缺点。

Description

一种单脉冲单通道宽带接收方法

技术领域

本发明涉及一种单脉冲宽带接收方法，尤其是一种单脉冲单通道宽带接收方法。

背景技术

单脉冲体制雷达是一种在圆锥扫描等雷达体制之后发展起来的比较先进的雷达体制，它与圆锥扫描等比较“老”的雷达体制的区别在于采用了不同的定向原理，具有更高的定向精度，因而在航空以及军事等领域有广泛的应用。使用单脉冲定向法，只需要一个回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息，这也是“单脉冲”定向这一术语的来源。因为单脉冲雷达只用一个脉冲定向，所以回波信号的幅度起伏不会对角坐标的测量精度产生显著的影响。

单脉冲接收机按照实现的类型可分为:单通道、双通道、三通道接收机，它们各有优缺点。

对于三通道单脉冲而言，一般对应多喇叭形式馈源，馈源比较复杂，由于通道多导致体积大、功耗高、设备比较笨重；另外，接收机需要设置和通道与两路差通道，使得几个通道之间的增益、相位一致性很难调整和保持稳定。

相对于三通道单脉冲而言，双通道单脉冲形式简单一些，馈源形式可以对应多喇叭形式单脉冲和多模单脉冲，但其缺点是两通道之间的增益、相位一致性不易调整和保持稳定；更换任一通道内的部件，一般会引起两通道相对增益、相对相位的改变，从而接收机需要重新调整增益和较相，使可维修性不佳；相对于单通道而言也具有体积大，功耗高，设备比较笨重的缺点。

相对于多通道宽带接收机，单通道宽带接收机除了具有体积小，重量轻，功耗小等特点外，还不必考虑多通道的一些技术要求，诸如和差通道增益、相位一致性及隔离度，而且对通道响应之间的匹配要求低、系统无需校准。传统的单通道宽带接收机在多通道接收机的基础上，将差信号经过调制或混频等变换，抑制掉原有频率分量，将差信号能量搬移到与和信号不同的频率上，从而在频域上将和信号、差信号加在一起，通过一个通道传输、变换、解调，形成单通道宽带接收机。其主要缺点是在合成单通道的过程中，和差通道的噪声也合成在一起，使单通道的信噪比降低，从而降低了测角精度。随着对宽带信号接收要求的进一步提高，急切需要一种能够解决传统单通道宽带接收机中信噪比较低的单通道宽带接收方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种在满足体积小，重量轻，功耗小，系统无需校准等要求的同时，能够弥补和差通道合成造成信噪比降低的不足的单脉冲单通道宽带接收方法。

本发明采用的技术方案是这样的：该单脉冲单通道宽带接收方法包含，对目标进行两次紧邻相同的询问，所述DSP中的处理模块产生调制信号，首先调制信号与所述本地振荡信号一起被发送至频综器产生射频询问信号，接着将所述射频询问信号发送给放大器进行信号放大，然后发送至隔离器来隔离输出端对前端的影响，最后发送给环行器来自动隔离发射通道和接收通道，从而形成询问脉冲。第一询问脉冲与所述第二询问脉冲的时间间隔包含所述通道选择信号的产生时间与所述通道选择开关的延迟时间。

在目标根据第一次询问脉冲所产生的第一次应答脉冲到达接收天线后，经过馈电网络形成分别进入天线Σ和Δ通道中传送的和、差波束，再对信号进行传统的处理：(1)将输入通道中的信号通过隔离器来隔离输出端对前端的影响；(2)将所述经隔离的信号通过带通滤波器使得有用信号通过、同时抑制带外噪音，再发送至放大器进行信号放大，其中该带通滤波器是根据DSP的控制器所提供的选频码，从多组带通滤波器中选择的一组带通滤波器；(3)将经滤波并放大的信号通过混频器使得其与本地振荡信号混合形成中频信号，其中所述本地振荡信号是在DSP中的控制模块的控制下，由晶体振荡器产生；(4)将中频信号通过中频放大器进行信号放大，再发送至LC滤波电路进行带通滤波并抑制带外噪音；(5)将经滤波并放大的中频信号发送给A/D转换器进行A/D转换产生中频数字信号。根据本发明的一个实施例，在进行传统信号处理之前通过通道选择开关选择所述天线Σ和Δ通道中的一个通道作为第一输入通道，根据上述步骤(1)～（5）处理第一输入通道的信号，并将其以中频数字信号的形式暂存于FPGA的存储模块中。在第一次的应答脉冲完全通过所述接收天线后，DSP中的控制模块将用以选通天线Σ和Δ通道中另一通道的通道选择信号发送给通道选择开关接收与第二次询问脉冲相对应的第二次应答脉冲；目标根据第二询问脉冲产生第二应答脉冲，在根据通道选择信号选定第二输入通道后，根据上述步骤(1)～（5）处理第二输入通道的信号，并将其以中频数字信号的形式暂存于FPGA的存储模块中。将暂存于存储模块中的第一输入通道和第二输入通道的信号同时发送给DSP的处理模块，该处理模块根据第一询问脉冲与第二询问脉冲的时间间隔，对两者进行对齐处理，从而实现单脉冲的单通道接收。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、相对于单脉冲多通道接收方法，本发明中采用的单脉冲单通道仅采用了一个通道进行信号接收，这就使得用以实现该方法的设备具有体积小、重量轻、功耗小，两通道信号的和、差幅度一致性好，系统无需校准等特点；

2、与现有的单脉冲单通道接收方法相比，该单脉冲单通道宽带接收方法不采用通道合成的方法，而是通过对选择开关进行Σ/Δ交替选通控制，单通道交替接收和差通道波束，达到单脉冲单通道宽带接收的目的，这样就能够克服传统和差通道合成单通道方法中信噪比降低的缺点。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是根据本发明的一个实施例，一种单脉冲单通道宽带接收方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例，相邻询问脉冲与应答脉冲的示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

与传统的单脉冲接收方法不同，该单脉冲单通道宽带接收方法不采用通道合成的方法，而是通过对选择开关进行Σ/Δ交替选通控制，单通道交替接收和差通道波束，从而达到单脉冲单通道宽带接收的目的。

在现有的单脉冲单通道接收方法中，会对输入通道中的信号进行滤波、放大、混频等处理。本发明也沿用了此种信号处理过程，用来生成中频数字信号。

询问脉冲的时间间隔等于开关选择信号的产生时间与开关延迟时间的总和，加上诸如微秒量级的时间余度。询问脉冲的时间间隔应当尽量小，当两次询问脉冲的时间间隔很小时，询问目标的位置、状态可视为没有变化，则两次应答脉冲可视为相同。例如，普通飞行器的飞行速度通常小于500m/s，当间隔为5μs时，飞行器飞行距离为2.5×10^-3m，目标的位置、方位可视为不变，目标根据自身状态做出的两次应答相同。根据本发明的一个实施例，采用图2所述的询问脉冲和应答脉冲，其中设定开关选择信号的产生时间和开关延迟时间的总和为2μs，加上3μs的时间余度，并且应答脉冲被调制在100MHz～200MHz的频段上。脉冲P1^‘是脉冲P1的应答脉冲，脉冲P2^‘是脉冲P2的应答脉冲，两次紧邻的相同询问脉冲P1与P2间隔t=5μs，两次紧邻的相同应答脉冲P1^‘与P2^‘间隔t=5μs。

如图1所示，调制信号与本地振荡信号都被发送到综频器，产生经调制的射频询问信号。将射频询问信号依次发送通过放大器、发射机隔离器和环行器，分别用于放大射频功率，隔离输出端对前端的影响以及自动隔离发射通道和接收通道，从而产生询问脉冲，发送给天线，向空间辐射出去。在第一次询问后，经过5μs发送第二相同的询问脉冲进行第二次相同的询问。

目标根据第一询问脉冲P1产生第一应答脉冲P1^‘，在第一应答脉冲P1^‘到达接收天线后，经过馈电网络形成分别进入天线Σ和Δ通道中传送的和、差波束。通过通道选择开关可以选择天线Σ和Δ通道中的任何一个通道作为第一输入通道，在本实施例中选择天线Δ通道作为第一输入通道。因为一般情况下天线通道中接收的信号都比较弱，所以要对接收到的信号进行处理，以使弱信号成为符合要求的中频数字信号。具体的实施步骤如下：

（1）将第一输入通道中的信号通过隔离器来隔离输出端对前端的影响；

（2）将上述经隔离处理的信号通过带通滤波器，对通道信号的频率进行选择，使有用信号通过、同时抑制带外噪音，再将其发送至放大器进行信号放大，其中带通滤波器是根据DSP中控制模块提供的选频码从多组带通滤波器中选择符合当前频率的一组带通滤波器；

（3）将经滤波并放大的信号通过混频器使得其与本地振荡信号混合形成诸如60MHz的中频信号，其中本地振荡信号是在DSP中控制模块的控制下，由晶体振荡器产生；

（4）将中频信号通过中频放大器进行信号放大，将其放大成适合后级模数转换的电平，再将其发送至LC滤波电路对进行带通滤波并抑制带外噪音；

（5）将所述经滤波并放大的中频信号发送给A/D转换器进行A/D转换产生中频数字信号。将中频数字信号暂存于FPGA中的存储模块中，从而实现第一输入通道的信号接收。

目标根据第二询问脉冲，产生第二应答脉冲，在所述第一次应答脉冲完全通过所述接收天线后，所述DSP中的控制模块将用以选通所述天线Σ和Δ通道中另一通道的通道选择信号发送给所述通道选择开关，选通天线Σ通道作为第二输入通道。按照上述步骤（1）～（5）处理第二输入通道的信号，生成第二输入通道的中频数字信号，将其暂存于FPGA中的存储模块中，实现第二输入通道的信号接收。随后，将第一输入通道和第二输入通道中的信号同时发送给DSP中的处理模块；处理模块根据第一询问脉冲与第二询问脉冲的时间间隔，将第一输入通道的信号与第二输入通道的信号进行数据对齐，从而实现单脉冲信号的接收。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种单脉冲单通道宽带接收方法，包含在天线Σ、Δ通道后进行开关选择和对目标进行两次紧邻相同的询问，在目标根据询问脉冲产生的应答脉冲到达接收天线后，经过馈电网络形成分别进入天线Σ和Δ通道中传送的和、差波束，接着对输入通道的信号进行接收：

(1)将输入通道中的信号通过隔离器来隔离输出端对前端的影响；

(2)将所述经隔离的信号通过带通滤波器使得有用信号通过、同时抑制带外噪音，再发送至放大器进行信号放大；

(3)将经滤波并放大的信号通过混频器使得其与本地振荡信号混合形成中频信号，其中所述本地振荡信号是在所述DSP中的控制模块的控制下，由晶体振荡器产生；

(4)将所述中频信号通过中频放大器进行信号放大，再发送至LC滤波电路进行带通滤波并抑制带外噪音；

(5)将所述经滤波并放大的中频信号发送给A/D转换器进行A/D转换产生中频数字信号；

(6)将所述中频数字信号暂存于FPGA的存储模块中；

其特征在于，还包含以下步骤：

在步骤(1)之前通过通道选择开关选择所述天线Σ和Δ通道中的一个通道作为第一输入通道，根据步骤(1)-(6)处理所述第一输入通道的信号，完成所述第一输入通道的信号接收；

在所述第一次应答脉冲完全通过所述接收天线后，所述DSP中的控制模块将用以选通所述天线Σ和Δ通道中另一通道的通道选择信号发送给所述通道选择开关，随后接收与第二次询问脉冲相对应的第二次应答脉冲。

2.如权利要求1所述的单脉冲单通道宽带接收方法，其特征在于对目标进行两次紧邻相同的询问，所述DSP中的处理模块产生调制信号，首先所述调制信号与所述本地振荡信号一起被发送至频综器产生射频询问信号，接着将所述射频询问信号发送给放大器进行信号放大，然后发送至隔离器来隔离输出端对前端的影响，最后通过环行器进入和通道天线，从而形成询问脉冲，其中第一询问脉冲与所述第二询问脉冲的时间间隔包含所述通道选择信号的产生时间与所述通道选择开关的延迟时间。

3.如权利要求1所述的单脉冲单通道宽带接收方法，其特征在于，步骤(2)中所述带通滤波器是通过所述DSP中的控制模块根据当前信号频率所提供的选频码，从多组带通滤波器中选择的符合当前频率的一组带通滤波器。

4.如权利要求1或3所述的单脉冲单通道宽带接收方法，其特征在于，在所述第一次应答脉冲完全通过所述接收天线后，并且根据所述通道选择信号选择所述天线Σ和Δ通道中的另一通道作为第二输入通道后，重复步骤(1)-(6)接收所述第二输入通道的信号，完成目标根据所述第二询问脉冲产生的第二次应答脉冲的接收。

5.如权利要求4所述的单脉冲单通道宽带接收方法，其特征在于，在完成所述第二输入通道的信号接收之后，将所述存储器中所述第一输入通道与所述第二输入通道的信号同时发送给所述DSP中的处理模块，所述处理模块根据所述第一询问脉冲与所述第二询问脉冲的时间间隔将所述第一输入通道的信号与所述第二输入通道的信号进行数据对齐，从而实现单脉冲信号的接收。

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