CN107947807A - 一种单脉冲测角通道合并回波接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单脉冲测角通道合并回波接收系统，包括接收前端、中频部分和信号处理器；接收前端包括限幅器、低噪放以及微波开关，三路分别串接限幅器和低噪放后接入至微波开关，微波开关为毫米级三选一开关。本发明采用分时复用的方式来实现通道合并，用开关替换掉常规的延迟线，通过开关切换将三个通道的信号进行排序，在射频部分就合成到一个通道接收，在数字采样前经开关进行和差信号的分离，在数字信号处理中对和差三路信号积累，解算出角误差，由此把传统的和、差三通道合并成一个信道，极大减少了硬件成本，并减小了接收通道带来的幅度相位特性不一致影响。

Description

一种单脉冲测角通道合并回波接收系统

技术领域

本发明涉及一种单脉冲测角通道合并回波接收系统。

背景技术

单脉冲测角回波接收系统是通过对四个天线波束接收回来的信号进行比较，产生和、俯仰差、方位差三个通道的信号，经回波接收系统后，根据三通道的信号来确定目标的角误差信息。理论上，从一个回波脉冲中就可以提取角度误差信息，故名单脉冲。单脉冲测角通道合并接收系统将三个通道合并为一个接收通道。通道合并法，目前有两种合并法，即时分法和频分法。

时分法合并通道是把差信号延迟一固定时间之后，把和差信号并在一个公用的通道之内。通道任何幅相特性的变化，对和差信号的影响基本上是相同的。和差信号在公用通道放大在角误差电压提取前，对和信号延迟一个时间，和差信号在时间关系得到复原。

频分法合并通道、是把原来工作在同一频率上的和差信号，通过混频把和差信号设计在两个不相同的中频上。而后把两个不同频率的中频和差信号，合并在统一通道里，完成中频放大，中频信号处理。在角误差信号提取前，再次进行频率变化，使和差信号恢复在同一频率上。

时分通道合并法主要问题是前后两个延迟线的特性要一致。如果一个延迟线设置在高频，一个在中频，两个延迟线在不同的频率上，在延迟时间、插入损耗等特性上，要做到一致是困难的。

频分法合并通道的主要问题是，公用通道带宽必须成倍地加宽，以便容纳不同中频的和差信号通过。通常，中频带宽决定了接收机的带宽，接收机带宽增加，灵敏度下降。而且，雷达工作脉冲宽度越窄，接收机带宽就要越宽，灵敏度下降越多。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种单脉冲测角通道合并回波接收系统，该单脉冲测角通道合并回波接收系统通过

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种单脉冲测角通道合并回波接收系统，包括接收前端、中频部分和信号处理器；接收前端包括限幅器、低噪放以及微波开关，三路分别串接限幅器和低噪放后接入至微波开关，微波开关为毫米级三选一开关；所述中频部分包括前级电路和后续电路，前级电路为依次连接的滤波器、混频器、滤波器、放大器、混频器、滤波器、放大器，后续电路为数控衰减器、定向耦合器、微波开关依次连接，微波开关后级分三路接滤波器后接入至信号处理器，数控衰减器与前级电路中的混频器。

所述信号处理器还连接数控衰减器实现增益控制。

所述定向耦合器输出还接有放大检波模块，放大检波模块与定向耦合器输出端连接的滤波器同步输出信号至信号处理器。

所述接受前端三路信号分别通过波导接收俯仰差、方位差、和信号的信号，波导输出于所在支路的限幅器。

所述低噪放与微波开关之间接有衰减器。

所述低噪放所接微波开关为SP3T开关。

所述前级电路及至接入数控衰减器的电路采用混合级联的方式。

所述定向耦合器后级的滤波器为窄带晶体滤波器。

本发明的有益效果在于：采用分时复用的方式来实现通道合并，用开关替换掉常规的延迟线，通过开关切换将三个通道的信号进行排序，在射频部分就合成到一个通道接收，在数字采样前经开关进行和差信号的分离，在数字信号处理中对和差三路信号积累，解算出角误差，由此把传统的和、差三通道合并成一个信道，极大减少了硬件成本，并减小了接收通道带来的幅度相位特性不一致影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中三通道信息提取时序示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示的单脉冲测角通道合并回波接收系统，接收机是将单脉冲测角天线送来的三路和、差信号进行二次变频、滤波、可控增益放大，目标回波信号通过射频开关切换将三个通道的信号进行排序，在射频部分就合成到一个通道接收，经过放大、变频、滤波后送入中频开关进行和差信号分离，经过滤波器通道后进行高速A/D转换模块，变为数字信号，它依照单通道形成的时序关系获取和差通道的脉冲幅度和相位信息。对和通道进行目标检测、目标截获、速度跟踪；对和差通道的位置信息进行计算，进而得到目标信息。差通道关闭时刻的幅度用来控制频综接收通道增益。三通道信息提取的时序图如图2所示。

单脉冲测角通道合并回波接收系统包含接收前端、中频部分以及数字信号处理部分。

回波接收系统前端是高频部分，包含限幅器、低噪放以及微波开关。噪声系数主要由第一级放大器的噪声系数及其前端的损耗决定。目前，在毫米波50GHz以内，低噪声放大器的噪声系数可达到4dB以内。另外，在低噪声放大器前面的波导/转接连接器的损耗可控制在1.5dB，低噪声放大器之后的电路贡献的噪声系数可控制在0.5dB以内。因此，通道的噪声系数可达到6dB。

毫米波三选一开关采用多级PIN二极管设计，较容易达到60dB的隔离度。而时间参数相对难实现，采用快速开关驱动芯片及合理的电路设计，开关的最小脉宽可达到20ns，上升、下降沿时间小于7ns。

由于在选择开关之后，三路通道合并为一路，可消除这部分的差异，因此通道之间的幅相一致性主要由3路接收前端和三选一开关决定。由于三路接收前端采取了芯片化设计，通道之间的一致性得到提高；另外，三选一开关采取对称设计，严格控制传输线的长度差异，亦可提高幅相一致性，目前三选一开关的一致性可达到：幅度不一致性不大于0.5dB、相位不一致性不大于10°的水平。

经过滤波、混频后输出的一次中频信号输入到中频接收机以后，中频接收机首先将信号下变频到二次中频对应频点，后续电路采用高性能放大器、高精度数控衰减器混合级联的方案来实现数字AGC，这种放大器与数控衰减器混合级联的方式能够保证接收机良好的线性度和动态范围指标。经过数字AGC链路后，通过SPDT按照约定的时序将指令信号传递到LC滤波器滤波后传递给数字信号处理组合的指令接收通道；将接收到的回波信号传递到窄带晶体滤波器进行滤波处理，再通过SP3T将回波信号按照特定时序传递给信号处理器。

如图2所示，本发明通过数字信号处理器中对和差三通道信号进行相参积累，得出积累时间内的角偏差，实现单脉冲测角通道合并后的角误差解算。

本发明在使用时应当注意：1、在三通道信号采集时，需严格按照通道合并信号的时序来采集和差三通道信号；2、对微波开关时间参数的控制，选择上升沿下降沿时间小的器件；3、数字信号处理器中脉冲积累数越多，和差三通道周期不一致带来的影响越小，系统误差越小。

Claims (8)

1.一种单脉冲测角通道合并回波接收系统，包括接收前端、中频部分和信号处理器，其特征在于：接收前端包括限幅器、低噪放以及微波开关，三路分别串接限幅器和低噪放后接入至微波开关，微波开关为毫米级三选一开关；所述中频部分包括前级电路和后续电路，前级电路为依次连接的滤波器、混频器、滤波器、放大器、混频器、滤波器、放大器，后续电路为数控衰减器、定向耦合器、微波开关依次连接，微波开关后级分三路接滤波器后接入至信号处理器，数控衰减器与前级电路中的混频器。

2.如权利要求1所述的单脉冲测角通道合并回波接收系统，其特征在于：所述信号处理器还连接数控衰减器实现增益控制。

3.如权利要求1所述的单脉冲测角通道合并回波接收系统，其特征在于：所述定向耦合器输出还接有放大检波模块，放大检波模块与定向耦合器输出端连接的滤波器同步输出信号至信号处理器。

4.如权利要求1所述的单脉冲测角通道合并回波接收系统，其特征在于：所述接受前端三路信号分别通过波导接收俯仰差、方位差、和信号的信号，波导输出于所在支路的限幅器。

5.如权利要求1所述的单脉冲测角通道合并回波接收系统，其特征在于：所述低噪放与微波开关之间接有衰减器。

6.如权利要求1所述的单脉冲测角通道合并回波接收系统，其特征在于：所述低噪放所接微波开关为SP3T开关。

7.如权利要求1所述的单脉冲测角通道合并回波接收系统，其特征在于：所述前级电路及至接入数控衰减器的电路采用混合级联的方式。

8.如权利要求1所述的单脉冲测角通道合并回波接收系统，其特征在于：所述定向耦合器后级的滤波器为窄带晶体滤波器。