CN107332585A - 一种收发设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种收发设备，以提高收发设备抑制干扰信号的能力。该收发设备包括N个天线模块以及控制模块；其中，N为大于或等于4的整数；所述控制模块通过波束控制算法在非探测发射区域或接收区域，结合目标位置、信号特征、区域以及设备的工作模式、工作频率、信号特征等状态，当干扰信号和噪声被波束零陷时，通过信号和干扰噪声比最大原则以及干扰噪声最小综合优化计算出分区域最优权矢量，处理计算得到N个发射和接收波束的控制码即N个发射和接收控制码，并将所述N个发射和接收控制码发送给所述N个天线模块，改变每个天线模块的移相器相位和衰减器的幅度，快速控制合成波束的指向和波束的形状，以提高收发设备抑制干扰信号的能力。

Description

一种收发设备

技术领域

本发明实施例涉及信号收发领域，尤其涉及一种收发设备。

背景技术

二次雷达通过天线阵列接收电磁波。天线阵列除了接收到目标设备发送的有用信号之外，还会接收到各种干扰信号，干扰信号会影响收发设备对有用信号的检测，因此需要从接收到的信号中滤除干扰信号。

在现有技术中，主要采用滤波器电路滤除接收到的信号中的干扰信号，但是滤波器电路滤除干扰信号的能力是有限的，因此目前对于干扰信号的滤除效果较差。

发明内容

本发明实施例提供一种收发设备，以提高收发设备抑制干扰信号的能力。

该收发设备，包括N个天线模块以及控制模块；其中，N为大于或等于4的整数；

所述控制模块用于生成N个接收控制码，接收控制码根据目标位置、信号特征、区域以及设备的工作模式、工作频率、信号特征等状态变化，控制模块计算响应矢量和幅度和相位等参数，通过信号和干扰噪声比最大原则以及干扰噪声最小综合优化计算出分区域最优权矢量，重新计算调整接收控制码。所述控制模块将所述N个接收控制码发送给所述N个天线模块，其中，向所述N个天线模块中的每个天线模块发送一个接收控制码；所述N个接收控制码用于调整相应的天线模块接收的信号的相位和幅度，以抑制所述接收的信号中的干扰信号。

可选的，所述控制模块还用于生成N个发射控制码，发射控制码根据目标位置、信号特征、区域以及设备的工作模式、工作频率、信号特征等状态变化，控制模块计算响应矢量和幅度和相位等参数，通过信号和干扰噪声比最大原则以及干扰噪声最小综合优化计算出分区域最优权矢量，重新计算调整发射控制码。所述控制模块将所述N个发射控制码发送给所述N个天线模块，其中，向所述N个天线模块中的每个天线模块发送一个发射控制码；所述N个发射控制码用于调整相应的天线模块发射信号的相位和幅度，以使所述发射的信号被接收设备接收。

可选的，所述天线模块包括收发单元和天线阵元；

其中，所述收发单元用于根据相应的接收控制码调整所述接收通道的信号相位和幅度，所述天线阵元用于接收外部信号；或，所述收发单元用于根据相应的发射控制码调整所述发射通道的信号相位和幅度，所述天线阵元用于发射经所述收发单元处理调整后的信号。

可选的，所述控制模块用于生成N个发射控制码，包括：

所述控制模块用于根据需要探测目标的位置和设备的工作模式、工作频率，生成所述N个发射控制码。

可选的，所述控制模块还用于：

在生成所述N个发射控制码之后，若所述收发设备需要探测目标的位置和设备的工作模式、工作频率发生变化，根据变化后探测目标的位置和设备的工作模式、工作频率，生成N个新的发射控制码并发送给所述N个天线模块，以通过所述N个天线模块波束指向需要探测目标的位置。

可选的，所述控制模块用于生成N个接收控制码，包括：

根据所述N个天线模块接收的信号，通过区域自适应动态调整波束零陷以及参数获取分段系数调整，使干扰信号和噪声被波束的零陷接收，起到抑制干扰信号的效果，生成所述N个接收控制码。

可选的，所述控制模块根据所述N个天线模块接收的信号中有用信号的功率和干扰信号的功率，生成所述N个接收控制码，包括：

若所述N个天线模块接收的信号中的有用信号和干扰信号之间的功率比值最小即得到一个阈值，生成所述N个接收控制码。

可选的，所述控制模块还用于将所述接收信号划分为M个区域，生成与所述M个区域对应的M个区域系数，并将所述M个区域系数发送给所述N个天线模块，其中，M为正整数；所述M个区域系数中的每个区域系数用于分段系数调整波束的形状。

当目标位置、信号特征、区域以及设备的工作模式、状态、工作频率、信号特征等状态发生变化时，必须重新计算调整发射/接收控制码。

本发明实施例提供的收发设备，可为不同的天线模块分配不同的发射和接收控制码，从而实现对不同的天线模块发射或接收的信号的相位和幅度的灵活调整，对准目标设备的方向发射或接收信号，并尽可能降低接收的信号中干扰信号的功率，从而实现有效抑制接收的信号中的干扰信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的收发设备的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的收发设备的一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的收发设备中的控制模块的一种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，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。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

另外，本文中的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中的术语“多个”，表示两个或两个以上。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明实施例中，收发设备可以是二次雷达等设备。本发明实施例对收发设备的类型不做限制。以下以收发设备是二次雷达为例。

为了更好地理解，下面将结合说明书附图介绍本发明实施例提供的技术方案。

请参见图1，本发明实施例提供一种收发设备。该收发设备包括N个天线模块10以及控制模块20；其中，N为大于或等于4的整数；

控制模块20用于生成N个控制码，并将N个控制码发送给N个天线模块10中，其中，向N个天线模块10中的每个天线模块10发送一个控制码；N个控制码用于调整相应的天线模块10发射或接收的信号的相位和幅度，对准目标设备的方向发射或接收信号，以抑制信号中的干扰信号。

在具体实施过程中，N的取值可以根据实际需要来设定，例如可以为32、48、64、128等。

本发明实施例提供的收发设备，可为不同的天线模块10分配不同的接收控制码，接收控制码根据目标位置、信号特征、区域以及设备的工作模式、工作频率、信号特征等状态变化，控制模块计算响应矢量和幅度和相位等参数，通过信号和干扰噪声比最大原则以及干扰噪声最小综合优化计算出分区域最优权矢量，重新计算调整接收控制码。从而实现对不同的天线模块10接收信号的相位和幅度的灵活调整，尽可能地对准应答设备的方向接收信号，并尽可能降低接收的信号中干扰信号的功率，从而实现有效抑制接收信号中的干扰信号。

在可能的实施方式中，控制模块20还可以用于生成N个发射控制码，发射控制码根据目标位置、信号特征、区域以及设备的工作模式、工作频率、信号特征等状态变化，控制模块计算响应矢量和幅度和相位等参数，通过信号和干扰噪声比最大原则以及干扰噪声最小综合优化计算出分区域最优权矢量，重新计算调整发射控制码。控制模块将N个发射控制码发送给N个天线模块10。其中，控制模块20可以向N个天线模块10中的每个天线模块10发送一个发射控制码。N个发射控制码中的每个发射控制码可以用于调整相应的天线模块10发射信号的相位和幅度，以使发射信号对准探测目标。

通过为不同的天线模块10分配不同的发射控制码，可以灵活调整每个天线模块10发送的信号的相位和幅度，使发送的波束对准探测目标。

请参见图2，在可能的实施方式中，天线模块10可以包括收发单元102和天线阵元101。其中，收发单元102可以用于根据相应的接收控制码调整接收信号的相位和幅度，天线阵元101可以用于接收经收发单元102处理调整后的信号；或，收发单元102用于根据相应的发射控制码调整发射信号的相位和幅度，天线阵元101用于发射经收发单元102处理调整后的信号。

在具体实施过程中，每个天线阵元101还可以包括多个天线单元，每个天线阵元101通过电缆链路或直接对接匹配等与收发单元102连接。

通过为每个天线阵元101分配一个收发单元102，可以灵活地对每个天线阵元101接收信号的相位和幅度进行调整，进而达到抑制干扰信号的技术效果；或可以灵活地对每个天线阵元101发射信号的相位和幅度进行调整，进而达到使发射波束对准探测目标的技术效果。

请参见图2，在可能的实施方式中，收发单元102可以包括接收通道1021，用于对天线阵元接收的信号进行下变频后A/D采样滤波处理生成基带信号。收发单元102还可以包括发射通道1022，用于对调整后的信号进行上变频以及放大滤波处理生成射频信号，通过天线阵元辐射信号。

在可能的实施方式中，收发设备还可以包括与N个接收通道1021和N个发射通道1022分别相连的通道控制和本振频率产生单元(图中未示)。通道控制和本振频率产生单元可以用于收发通道控制和产生本振频率。

收发单元102与控制模块20相连，并将经收发单元102处理调整后的信号发送给控制模块20，或从控制模块20接收发射编码信号并处理调整后发送给天线阵元101。

在可能的实施方式中，控制模块20还可以根据收发设备需要探测的位置(例如至少一个目标的位置)，生成N个发射控制码。通过这样的方式生成的发射控制码可以令发射信号对准探测目标，使探测目标接收到收发设备发射的信号。

在具体实施过程中，控制模块20可以在上一次生成N个发射控制码之后，若收发设备需要发射信号的位置发生变化，根据变化收发设备需要改变波束的位置，重新生成N个新的发射控制码并发送给N个天线模块10，以通过所述N个天线模块形成新的波束对准探测目标。这样做可以灵活改变波束指向，降低了响应时间。

在可能的实施方式中，控制模块20还用于将接收信号划分为M个区域，生成与M个区域对应的M个区域系数，并将M个区域系数发送给N个天线模块10，其中，M为正整数；M个区域系数中的每个区域系数用于分段系数调整波束的形状。

在可能的实施方式中，当目标位置、区域以及设备的工作模式、工作频率、信号特征等状态发生变化时，控制模块20根据目标位置、区域以及设备的工作模式、工作频率、信号特征计算响应矢量，根据工作模式、信号特征、进行幅度和相位计算修正，通过信号和干扰噪声比最大原则以及干扰噪声最小综合优化计算出分区域最优权矢量，重新计算调整发射/接收控制码。

在可能的实施方式中，控制模块20生成N个发射和接收控制码和/或M个区域系数，具体可以通过以下方式实现：

假设每个天线阵元101的特性相同，阵元间距为D，假设为(0，2π)上均匀分布的随机变量，N为天线阵元，i为第i个天线阵元，信号x_i为第i个天线阵元101接收的第i个远场窄带信号，s_i为x_i中的应答信号，r_i为x_i中的干扰信号，w_i为第i个天线阵元的加权系数，W为N个加权系数组成的矩阵，k_m为第m个区域的区域系数，λ为s_i的波长，θ代表s_i的入射角，即s_i与天线法线的夹角。

N个天线模块10的响应矢量输出：

分扇区以及进行通道加权后，N个天线模块10的响应矢量输出：

N个天线模块10对远场窄带信号波束进行处理后形成的接收信号的波束为：

令：

天线波束的零点位置为：

波束形成输出的平均功率为：

输出的平均信号功率为：

输出的平均干扰信号功率为：

应答信号和干扰噪声比M：

根据信号和干扰噪声比最大原则以及干扰噪声最小，需要满足：

换言之，统筹权衡考虑干扰和噪声信号，在波束置零时，同步计算干扰和噪声的输出功率，通过信号和干扰噪声比最大原则以及干扰噪声最小综合优化计算出分区域最优权矢量。分区根据系统的实际情况设置，本发明实施例对此不做限制。根据上述等式(1)-(13)可以计算出不同状态下的控制码和/或区域系数。

通过以上方式生成的控制码，能够根据波束置零结合接收的信号中的应答信号的功率和干扰信号的功率自适应地调整接收控制码，尽可能地使接收的信号中的应答信号的功率和干扰信号的功率的比值较大，且干扰信号的功率最小，进而提高收发设备的抗干扰能力。

通过以上方式生成的区域系数和控制码，可以令收发设备的发射或接收波束对准应答信号的方向，并在干扰信号的方向上信号功率最小，进而提高收发设备的抗干扰能力。

在可能的实施方式中，收发设备可以通过控制模块20与第一设备相连接。第一设备可以控制收发设备的工作状态、工作模式、系数调整、权值、幅度和相位等，并能设置不同的分区和计算方式等，第一设备也可以作为显示控制设备可以观察。

如图3所示，在可能的实施方式中，控制模块20还可以包括信号处理模块30和波束控制模块40。

其中，信号处理模块30可以包括数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)301、FPGA信号处理单元302、串口接口303和寄存器304，波束控制模块40可以包括DSP301、串口接口303、寄存器304以及FPGA信号处理单元302。

天线单元101接收的信号经过收发单元102处理后送到信号处理模块30，信号处理模块30中的FPGA信号处理单元302处理后将信息发送给DSP301。DSP301计算得到信号的幅度、相位等参数，并发送给波束控制模块40。波束控制模块40中的DSP301计算和修正幅度、相位，通过有用信号以及干扰信号的功率、波束置零、权值、分段系数等算法得到控制码，并通过串口接口303发送给收发单元102。

当目标位置、信号特征、区域以及设备的工作模式、状态、工作频率、信号特征等状态发生变化时，必须重新计算调整发射/接收控制码。

通过信号处理模块30和波束控制模块40并行工作和任务分配的方式，可以提高控制模块20的工作效率。

本发明实施例提供的收发设备，可为不同的天线模块分配不同的发射和接收控制码，从而实现对不同的天线模块发射和接收信号的相位和幅度的灵活调整，尽可能地对准应答设备的方向，并尽可能降低发射和接收信号中干扰信号的功率，从而实现有效抑制干扰信号。

Claims (8)

1.一种收发设备，包括N个天线模块以及控制模块；其中，N为大于或等于4的整数；其特征在于，

所述控制模块用于生成N个接收控制码，并将所述N个接收控制码发送给所述N个天线模块，其中，向所述N个天线模块中的每个天线模块发送一个接收控制码；所述N个接收控制码用于调整相应的天线模块接收的信号的相位和幅度，以抑制所述接收的信号中的干扰信号。

2.如权利要求1所述的收发设备，其特征在于，所述控制模块还用于生成N个发射控制码，并将所述N个发射控制码发送给所述N个天线模块，其中，向所述N个天线模块中的每个天线模块发送一个发射控制码；所述N个发射控制码用于调整相应的天线模块发射信号的相位和幅度，以使所述发射的信号被接收设备接收。

3.如权利要求2所述的收发设备，其特征在于，所述天线模块包括收发单元和天线阵元；

其中，所述收发单元用于根据相应的接收控制码调整所述接收通道的信号相位和幅度，所述天线阵元用于接收外部信号；或，所述收发单元用于根据相应的发射控制码调整所述发射通道的信号相位和幅度，所述天线阵元用于发射经所述收发单元处理调整后的信号。

4.如权利要求2或3所述的收发设备，其特征在于，所述控制模块用于生成N个发射控制码，包括：

所述控制模块用于根据需要探测目标的位置，生成所述N个发射控制码。

5.如权利要求4所述的收发设备，其特征在于，所述控制模块还用于：

在生成所述N个发射控制码之后，若所述收发设备需要探测目标的位置发生变化，根据变化后探测目标的位置，生成N个新的发射控制码并发送给所述N个天线模块，以通过所述N个天线模块波束指向需要探测目标的位置。

6.如权利要求1-3任一所述的收发设备，其特征在于，所述控制模块用于生成N个接收控制码，包括：

根据所述N个天线模块接收的信号，通过区域自适应动态调整波束零陷以及参数获取分段系数调整，使干扰信号和噪声被波束的零陷接收功率最小，起到抑制干扰信号的效果，生成所述N个接收控制码。

7.如权利要求6所述的收发设备，其特征在于，所述控制模块根据所述N个天线模块接收的信号中有用信号的功率和干扰信号的功率，生成所述N个接收控制码，包括：

若所述N个天线模块接收的信号中的有用信号和干扰信号之间的功率比值最小即得到一个阈值，生成所述N个接收控制码。

8.如权利要求1-3任一所述的收发设备，其特征在于，所述控制模块还用于将所述接收信号划分为M个区域，生成与所述M个区域对应的M个区域系数，并将所述M个区域系数发送给所述N个天线模块，其中，M为正整数；所述M个区域系数中的每个区域系数用于分段系数调整波束的形状。