CN104569925A - 一种多功能宽带收发信道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能宽带收发信道，包括激励单元、校准单元和接收信道单元；其中激励单元包括调制单元、本振单元和发射单元。本发明可以使接收信道单元在超外差信道和线性调频解调(dechip)信道间切换，使接收信道具有去斜功能和频谱搬移功能，满足雷达多功能需求，同时本发明采用自校准方式，可以在多种工作模式下对收发信道进行校准，使之工作稳定。

Description

一种多功能宽带收发信道
技术领域
本发明涉及一种宽带收发信道，尤其涉及一种用于船载/岸基舰船目标成像雷达的X频段的双通道微波收发信道，属于微波有源系统的设计制造领域。
背景技术
船载/岸基目标成像雷达是一个X频段的双通道雷达，可以对海面目标进行捕获、跟踪、高分辨率成像和目标识别，并建立目标特征数据库，可以对溢油、海冰、海浪、海风等海洋环境要素进行监测，可用于海面目标检测识别、海洋立体环境监测、导航定位、航线设计、防撞预警、海图修正、辅助决策、海上数据管理等领域。
舰载雷达的多用途以及多种工作模式决定了信道的多模式。在探测跟踪模式下，整部雷达被配置成一部全相参体制的海面舰船目标探测雷达。在当前的系统设计中，目标探测分系统采用全程数字脉冲压缩体制。来自高频和差器的和差两路信号，在和波束信道和差波束信道中需要完成频率搬移、放大、滤波和距离均衡等模拟处理。
与探测模式下接收信道的频谱搬移不同，目标成像模式采用Stretch技术完成对回波信号的距离压缩处理。因此，信道需要线性调频解调(去斜)能力。
针对雷达的两种主要模式，传统的实现方式是需要做两套信道，即超外差信道和去斜信道。每套信道只具备单一的成像或者探测跟踪，相关的处理机也需要分别设计，相当于设计两套雷达，成本代价较高。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种多功能宽带收发信道。具有双通道、多模式、环境适应性强等特点，满足舰载雷达的功能要求。
本发明的技术方案是：一种多功能宽带收发信道，包括激励单元、校准单元和接收信道单元；其中激励单元包括调制单元、本振单元和发射单元；
调制单元包括第一频率综合器、I/Q调制器和第一波门；I/Q调制器将DDS产生的基带线性调频信号调制到第一频率综合器所在的频率，调制后的I/Q线性调频信号经过第一波门向外输出并分路后，分别输出给发射单元和本振单元；同时第一频率综合器向本振单元输出点频信号；
发射单元包括第二频率综合器、第一混频器和第二波门；I/Q线性调频信号与第二频率综合器的输出信号通过第一混频器进行混频，上变频到系统设定的发射频率，发射信号通过第二波门，在时域上过滤掉本振单元的信号后输出给校准单元；
本振单元包括第三频率综合器、开关组件、第二混频器和第三波门；本振单元通过开关组件在调制单元输出的点频信号与I/Q线性调频信号间切换，当本振单元通过开关组件切换到I/Q线性调频信号时，I/Q线性调频信号与第三频率综合器的输出信号通过第二混频器进行混频，上变频到下行本振所需要的频率，得到接收机在去斜模式下所需的线性调频本振信号，所述线性调频本振信号通过第三波门滤除时域上的发射信号，并输出给接收信道单元；当本振单元通过开关组件切换到点频信号时，点频信号与第三频率综合器的输出信号通过第二混频器进行混频，上变频到接收机在超外差模式下所需的点频本振信号，所述点频本振信号通过常开的第三波门以连续波的形式输出给接收信道单元；
校准单元包括耦合器和数控衰减器，发射单元输出的信号在校准单元中分成两路，一路通过校准单元耦合器输出端输出，另外一路经耦合器的耦合端输出给数控衰减器，所述数控衰减器放在恒温槽中，对该路信号进行功率调节后输出到接收信道单元；
接收信道单元包括射频开关和接收信道，通过射频开关切换使接收信道在收发模式或校准模式下工作；当射频开关打到端口1时，接收信道处于收发模式：当接收信道接收雷达信号和本振单元输出的线性调频本振信号时，接收机实现去斜功能；当接收信道接收雷达信号和本振单元输出的点频本振信号时，接收机实现超外差接收功能；当射频开关打到端口3时，接收信道处于校准模式：接收信道接收校准单元输出的信号，完成发射路径到接收路径的完整闭环，实现自校准功能。
本发明与现有技术相比的技术效果是：
(1)本发明提供一种多功能的信道：基带信号可以通过调频率、调频带宽和时延的设置，使调制后的信号在点频信号、窄带线性调频信号和宽带线性调频信号变化，满足雷达多模式需求；下行本振输入信号可在线性调频信号和点频信号切换，使接收信道具有去斜功能和频谱搬移功能，满足雷达多功能需求。
(2)本发明的宽带收发信道具有较高的环境适应性：由于和差两路信道接收增益都比较大，在舰船上工作难免会受到季节和日照影响，信道的接收增益会随之变化。为使信道工作稳定，本发明采用内定标方式，校准单元可以在各种工作模式下同时校准和差两路通道，使之工作稳定。具体方式是将信道的发射功率通过高稳定的耦合器和数控衰减器，耦合到接收信道中，形成发射与接收的完整自闭环，完成自校准功能。根据校准结果，调节接收信道增益。使接收机稳定工作。
附图说明
图1为本发明电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出了一种多功能双通道宽带收发信道，包括激励单元、接收信道单元和校准单元三个部分。其中激励单元又包括了调制单元、本振单元和发射单元，可分别产生不同的发射信号和本振信号。校准单元，可将发射信号进行高稳定度的功率调节后耦合到接收信道。本发明的多功能宽带收发信道可以使接收信道单元在超外差信道和线性调频解调(dechip)信道间切换。满足雷达多功能需求。同时采用自校准方式，可以在多种工作模式下对收发信道进行校准，使之信道工作稳定。
调制单元包括第一频率综合器、I/Q调制器和第一波门；I/Q调制器将DDS产生的基带线性调频信号调制到第一频率综合器所在的频率，调制后的I/Q线性调频信号经过第一波门向外输出并分路后，分别给到发射单元和本振单元。同时第一频率综合器向本振单元输出点频信号。发射单元和本振单元所需的信号经脉冲调制后通过时域区分。
发射单元包括第二频率综合器、第一混频器和第二波门；发射单元将I/Q线性调频信号与第二频率综合器的输出信号通过第一混频器进行混频，上变频到系统设定的发射频率fRF(即发射信号的中心频率fRF)，得到的发射信号通过第二波门，可以在时域上过滤掉本振单元的信号，过滤后的信号输出给校准单元。
本振单元包括第三频率综合器、开关组件、第二混频器和第三波门；本振单元通过开关组件切换，使本振单元接收的信号在I/Q线性调频信号与点频信号间切换，实现接收机在超外差接收功能和去斜功能间切换。当本振单元通过开关组件切换到I/Q线性调频信号时，本振单元将I/Q线性调频信号与第三频率综合器的输出信号通过第二混频器混频，上变频到下行本振所需要的频率，产生接收机在去斜模式下所需的线性调频本振信号，线性调频本振信号通过第三波门，在时域上过滤掉发射单元的信号后输出给接收信道单元。当本振单元通过开关组件切换到点频信号时，点频信号与第三频率综合器的输出信号通过第二混频器混频，上变频到接收机在超外差模式下所需的点频本振信号，此时第三波门常开，点频本振信号通过第三波门以连续波信号形式输出给接收信道单元；
校准单元包括耦合器和高稳定数控衰减器。发射单元输出的信号在校准单元中分成两路：一路通过校准单元耦合器的输出端输出；另外一路经耦合器的耦合端输出给高稳定数控衰减器，高稳定数控衰减器放在恒温槽中(是为了保证数控衰减器的稳定性)，对该路信号进行高稳定度的功率调节后输出到接收信道单元。
接收信道单元包括射频开关和接收信道，通过射频开关切换可以使接收信道在收发模式和校准模式下工作。收发模式时，射频开关打到端口1与天线相连，接收机的接收信道正常接收雷达的信号，当接收信道同时接收本振单元输出的线性调频本振信号时，接收机实现去斜功能；当接收信道同时接收本振单元输出的点频本振信号时，接收机实现超外差接收功能；校准模式时，射频开关打到端口3，接收信道接收校准单元输出信号，从而完成了从发射路径到接收路径的完整闭环，实现自校准功能。
接收信道单元包括和接收信道单元和差接收信道单元，和接收信道单元和差接收信道单元组成完全相同，和接收信道单元和差接收信道单元前端均设计有射频开关，图1示出了其中一路的示意图。
本发明中，基带信号的调频斜率、调频时宽、调频均可以在调制单元中进行控制，与接收信道单元合用可以完成探测，跟踪，成像，校准等模式。并且可操作性强，切换方便。
本发明的多功能宽带收发信道具有探测、跟踪、成像、幅相特性校准和信道一致性校准和单频六种工作模式。
本发明中未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.一种多功能宽带收发信道，其特征在于：包括激励单元、校准单元和接收信道单元；其中激励单元包括调制单元、本振单元和发射单元；
调制单元包括第一频率综合器、I/Q调制器和第一波门；I/Q调制器将DDS产生的基带线性调频信号调制到第一频率综合器所在的频率，调制后的I/Q线性调频信号经过第一波门向外输出并分路后，分别输出给发射单元和本振单元；同时第一频率综合器向本振单元输出点频信号；
发射单元包括第二频率综合器、第一混频器和第二波门；I/Q线性调频信号与第二频率综合器的输出信号通过第一混频器进行混频，上变频到系统设定的发射频率，发射信号通过第二波门，在时域上过滤掉本振单元的信号后输出给校准单元；
本振单元包括第三频率综合器、开关组件、第二混频器和第三波门；本振单元通过开关组件在调制单元输出的点频信号与I/Q线性调频信号间切换，当本振单元通过开关组件切换到I/Q线性调频信号时，I/Q线性调频信号与第三频率综合器的输出信号通过第二混频器进行混频，上变频到下行本振所需要的频率，得到接收机在去斜模式下所需的线性调频本振信号，所述线性调频本振信号经过第三波门滤除时域上的发射信号，并输出给接收信道单元；当本振单元通过开关组件切换到点频信号时，点频信号与第三频率综合器的输出信号通过第二混频器进行混频，上变频到接收机在超外差模式下所需的点频本振信号，所述点频本振信号通过常开的第三波门以连续波的形式输出给接收信道单元；
校准单元包括耦合器和数控衰减器，发射单元输出的信号在校准单元中分成两路，一路通过校准单元耦合器输出端输出，另外一路经耦合器的耦合端输出给数控衰减器，所述数控衰减器放在恒温槽中，对该路信号进行功率调节后输出到接收信道单元；
接收信道单元包括射频开关和接收信道，通过射频开关切换使接收信道在收发模式或校准模式下工作；当射频开关打到端口1时，接收信道处于收发模式：当接收信道接收雷达信号和本振单元输出的线性调频本振信号时，接收机实现去斜功能；当接收信道接收雷达信号和本振单元输出的点频本振信号时，接收机实现超外差接收功能；当射频开关打到端口3时，接收信道处于校准模式：接收信道接收校准单元输出的信号，完成发射路径到接收路径的完整闭环，实现自校准功能。
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