CN106199536A - 一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置 - Google Patents

一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，包括接收机和控制面板，所述控制面板上端固定安装有触摸屏和功能按钮，所述接收机包括主控计算机，所述主控计算机的外表面安装有路由器，所述路由器通过控制线连接在雷达控制器上，所述雷达控制器上安装有集成电路板，所述中频放大器的输出端连接有包络检波器，所述包络检波器的输出端连接有距离测量系统，所述距离测量系统的输出端连接有数字波形产生器；所述控制面板内安装有数字信号处理器和嵌入式处理器，所述数字信号处理器的通信数据端口通过主同步器与嵌入式处理器相连接，嵌入式处理器连接有数据存储器、无线数据接收器和串口通信模块。

Description

一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置
技术领域
本发明涉及接收系统设计及幅相处理技术领域，具体为一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置。
背景技术
二次雷达也称为航空交通管制雷达信标系统，通过地面站和目标应答器之间的询问和应答，实现对目标的跟踪，接收到的回波中包含了目标的距离和方位信息、气压高度信息，还可以用于对军用和民用目标的识别。二次雷达采用问答方式工作，询问与应答射频信号波长不同，消除了地物杂波、气象杂波的干扰，因此应答回波比一次雷达反射回波强得多，然而，随着社会的发展和科技的进步，基于模拟信号处理方式的L波段单脉冲气象雷达系统的探测精度已无法满足当前高空气象探测的要求，尤其是各种军事活动对精确高空气象信息的要求，而传统的处理技术由于存在模拟电路中的温度漂移增益变化或直流电平漂移等现象，使得整体的稳定性不好，需要采用过多的校正措施，操作比较复杂。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，为了准确判定目标偏离天线轴的方向和消除旁瓣应答信息干扰，二次雷达接收系统采用了三路对数接收机单脉冲比幅体制，将带有目标信息的射频信号变换成对数视频送至应答处理，通过对和、差通道脉冲信号鉴相器处理，判定目标偏离天线轴的方向；运用对和、控制通道脉冲幅度比较的方法，产生接收旁瓣抑制信号以消除应答干扰，通过合理的设置接收机，使得幅相处理效果满足雷达整机的要求，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，包括接收机和控制面板，所述控制面板上端固定安装有触摸屏和功能按钮，所述接收机包括主控计算机，所述主控计算机的外表面安装有路由器，所述路由器通过控制线连接在雷达控制器上，所述雷达控制器上安装有集成电路板，所述集成电路板上焊接有多级控制电路：初级为中频放大器，所述中频放大器的输出端连接有包络检波器，所述包络检波器的输出端连接有距离测量系统，所述距离测量系统的输出端连接有数字波形产生器；所述控制面板内安装有数字信号处理器和嵌入式处理器，所述数字信号处理器的通信数据端口通过主同步器与嵌入式处理器相连接，嵌入式处理器连接有数据存储器、无线数据接收器和串口通信模块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述中频放大器的输入端与混频器的输出端相连接，混频器的输入端与低噪声放大器相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述包络检波器包括环形器和相位检波器，所述环形器的控制端通过缆线连接到嵌入式处理器，所述相位检波器通过A/D变换器与伺服系统相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述距离测量系统包括恒流放大器，所述恒流放大器的输出端连接有零中频接收机，所述零中频接收机的输出端连接有射频前端控制器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述数字波形产生器的输入端与射频前端控制器的输出端相连接，所述射频前端控制器采用以FPGA为控制核心的数字射频控制器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式处理器的输出端连接有无线数据发送器，所述无线数据发送器与无线数据接收器进行数据传输通信。
作为本发明一种优选的技术方案，所述串口通信模块包括网络适配器，网络适配器的输出端连接有以太网控制器，所述以太网控制器的输出端连接有副站计算机。
作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式处理器采用STM32内核的ARM11系列单片机，所述数字信号处理器采用SM320VC系列的处理芯片，所述数据存储器采用DDR3存储器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，设置接收机采用一次下变频方式，使用前置限幅器防止接收机被大功率信号烧毁；通过RFSTC来控制接收通道的增益，扩展接收机的动态范围，可以根据二次雷达工作时周围的电磁环境来装订STC曲线，对落入接收机带内的强干扰信号进行衰减；射频滤波器抑制镜像频率，防止镜像杂散通过寄生通道落入中频带内，并且可以抑制带外的干扰信号；使得整个接收机的频带宽度决定于60MHz中频带通滤波器的带宽，为了准确判定目标偏离天线轴的方向和消除旁瓣应答信息干扰，二次雷达接收系统采用了三路对数接收机单脉冲比幅体制，将带有目标信息的射频信号变换成对数视频送至应答处理，通过对和、差通道脉冲信号鉴相器处理，判定目标偏离天线轴的方向；运用对和、控制通道脉冲幅度比较的方法，产生接收旁瓣抑制信号以消除应答干扰，通过合理的设置接收机，使得幅相处理效果满足雷达整机的要求。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明电路结构示意图。
图中：1-接收机；2-控制面板；3-控制面板；4-功能按钮；5-主控计算机；6-副站计算机；7-路由器；8-集成电路板；9-雷达控制器；10-中频放大器；11-数字波形产生器；12-距离测量系统；13-数字信号处理器；14-主同步器；15-包络检波器；16-嵌入式处理器；17-数据存储器；18-混频器；19-环形器；20-无线数据接收器；21-低噪声放大器；22-串口通信模块；23-相位检波器；24-A/D变换器；25-恒流放大器；26-伺服系统；27-零中频接收机；28-射频前端控制器；29-无线数据发送器；30-网络适配器；31-以太网控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，包括接收机1和控制面板2，所述控制面板2上端固定安装有触摸屏3和功能按钮4，所述接收机1包括主控计算机5，且接收系统采用三通道对数接收机，对数放大器是一种非线性放大器，具有很大的动态范围，因此具有优良的抗过载特性，能在强信号或者强干扰作用下不饱和，从而实现正常接收，所述主控计算机5的外表面安装有路由器7，所述路由器7通过控制线连接在雷达控制器9上，所述雷达控制器9上安装有集成电路板8，所述集成电路板8上焊接有多级控制电路：初级为中频放大器10，所述中频放大器10的输入端与混频器18的输出端相连接，混频器18的输入端与低噪声放大器21相连接，所述中频放大器10的输出端连接有包络检波器15，所述包络检波器15包括环形器19和相位检波器23，利用相位检波器23产生单脉冲信号，使得二次雷达接收到的和差回波信号的相位差直接反映了目标偏离天线轴的方向，以及对和、差接收通道的60MHz中频信号进行鉴相处理，鉴相器根据鉴相结果产生相位符号码和置信度码，所述环形器19的控制端通过缆线连接到嵌入式处理器16，通过环形器19测试信号产生，促进形成一种多通道、模块化、可扩充的DAM，使雷达系统能够以积木的方式进行组合，所述相位检波器23通过A/D变换器24与伺服系统26相连接，所述包络检波器15的输出端连接有距离测量系统12，所述距离测量系统12包括恒流放大器25，所述恒流放大器25的输出端连接有零中频接收机27，所述零中频接收机27的输出端连接有射频前端控制器28，所述距离测量系统12的输出端连接有数字波形产生器11，所述数字波形产生器11的输入端与射频前端控制器28的输出端相连接，所述射频前端控制器28采用以FPGA为控制核心的数字射频控制器；所述控制面板2内安装有数字信号处理器13和嵌入式处理器16，所述嵌入式处理器16的输出端连接有无线数据发送器29，所述无线数据发送器29与无线数据接收器20进行数据传输通信，所述数字信号处理器13的通信数据端口通过主同步器14与嵌入式处理器16相连接，嵌入式处理器16采用STM32内核的ARM11系列单片机，所述数字信号处理器13采用SM320VC系列的处理芯片，所述数据存储器17采用DDR3存储器，且嵌入式处理器16还连接有数据存储器17、无线数据接收器20和串口通信模块22，所述串口通信模块22包括网络适配器30，网络适配器30的输出端连接有以太网控制器31，所述以太网控制器31的输出端连接有副站计算机6，通过旋转天线阵列使副站天线与主站天线阵列法线对准，即使得副站收到的直达波信号近似从法线方向进入；再利用控制系统控制主站的发射通道产生所需的信号，主站打开发射，同时利用采集系统对副站的直达波数据进行采集录取。
本发明的工作原理：该二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，设置接收机采用一次下变频方式，使用前置限幅器防止接收机被大功率信号烧毁；通过RFSTC来控制接收通道的增益，扩展接收机的动态范围，可以根据二次雷达工作时周围的电磁环境来装订STC曲线，对落入接收机带内的强干扰信号进行衰减；射频滤波器抑制镜像频率，防止镜像杂散通过寄生通道落入中频带内，并且可以抑制带外的干扰信号；使得整个接收机的频带宽度决定于60MHz中频带通滤波器的带宽，为了准确判定目标偏离天线轴的方向和消除旁瓣应答信息干扰，二次雷达接收系统采用了三路对数接收机单脉冲比幅体制，将带有目标信息的射频信号变换成对数视频送至应答处理，通过对和、差通道脉冲信号鉴相器处理，判定目标偏离天线轴的方向；运用对和、控制通道脉冲幅度比较的方法，产生接收旁瓣抑制信号以消除应答干扰，通过合理的设置接收机，使得幅相处理效果满足雷达整机的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，包括接收机(1)和控制面板(2)，所述控制面板(2)上端固定安装有触摸屏(3)和功能按钮(4)，其特征在于：所述接收机(1)包括主控计算机(5)，所述主控计算机(5)的外表面安装有路由器(7)，所述路由器(7)通过控制线连接在雷达控制器(9)上，所述雷达控制器(9)上安装有集成电路板(8)，所述集成电路板(8)上焊接有多级控制电路：初级为中频放大器(10)，所述中频放大器(10)的输出端连接有包络检波器(15)，所述包络检波器(15)的输出端连接有距离测量系统(12)，所述距离测量系统(12)的输出端连接有数字波形产生器(11)；所述控制面板(2)内安装有数字信号处理器(13)和嵌入式处理器(16)，所述数字信号处理器(13)的通信数据端口通过主同步器(14)与嵌入式处理器(16)相连接，嵌入式处理器(16)连接有数据存储器(17)、无线数据接收器(20)和串口通信模块(22)。
2.根据权利要求1所述的一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，其特征在于：所述中频放大器(10)的输入端与混频器(18)的输出端相连接，混频器(18)的输入端与低噪声放大器(21)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，其特征在于：所述包络检波器(15)包括环形器(19)和相位检波器(23)，所述环形器(19)的控制端通过缆线连接到嵌入式处理器(16)，所述相位检波器(23)通过A/D变换器(24)与伺服系统(26)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，其特征在于：所述距离测量系统(12)包括恒流放大器(25)，所述恒流放大器(25)的输出端连接有零中频接收机(27)，所述零中频接收机(27)的输出端连接有射频前端控制器(28)。
5.根据权利要求1所述的一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，其特征在于：所述数字波形产生器(11)的输入端与射频前端控制器(28)的输出端相连接，所述射频前端控制器(28)采用以FPGA为控制核心的数字射频控制器。
6.根据权利要求1所述的一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，其特征在于：所述嵌入式处理器(16)的输出端连接有无线数据发送器(29)，所述无线数据发送器(29)与无线数据接收器(20)进行数据传输通信。
7.根据权利要求1所述的一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，其特征在于：所述串口通信模块(22)包括网络适配器(30)，网络适配器(30)的输出端连接有以太网控制器(31)，所述以太网控制器(31)的输出端连接有副站计算机(6)。
8.根据权利要求1所述的一种二次雷达接收系统设计及幅相处理装置，其特征在于：所述嵌入式处理器(16)采用STM32内核的ARM11系列单片机，所述数字信号处理器(13)采用SM320VC系列的处理芯片，所述数据存储器(17)采用DDR3存储器。
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