CN108226916A - 一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统 - Google Patents

一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统，包括：差频双波段信号发生单元(2)、宽带天馈系统(3)、差频双波段信号接收单元(4)、频率源(5)和信号处理机(6)；差频双波段信号发生单元(2)发射差频双波形信号，差频双波段信号接收单元(4)接收回波信号，信号处理机(6)完成速度补偿。本发明能够解决现有步进频信号速度测量方法工程实现性差的问题，通过硬件设计实现，受条件约束少，工程实现性强，补偿精度高。

Description

一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统
技术领域
本发明涉及一种频率步进信号速度补偿系统，特别是一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统。
背景技术
采用频率步进信号是雷达系统实现距离高分辨的一种方法。由于其具有大时宽带宽的特性，而瞬时带宽较窄，易于工程实现，因此近年来受到广泛的关注。但由于频率步进信号的数据率较低，是一种多普勒敏感信号，所以目标速度对频率步进雷达的成像质量有很大的影响。其中速度一次相位项会带来距离像的走动，造成测距错误；而二次相位项会造成距离像的波形展宽，能量发散，信噪比损失，成像畸变。因此必须采用速度补偿技术消除目标间运动对雷达的影响。此时需要对目标速度进行精确测量。
现在频率步进雷达采用的速度补偿方法是采用算法对步进频信号进行处理，得到目标的相对速度。这种测速的方法受到很多条件约束，工程实现性较差。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统，解决现有步进频信号速度测量方法工程实现性差的问题。
一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统，包括：差频双波段信号发生单元、宽带天馈系统、差频双波段信号接收单元、频率源和信号处理机。其中，所述差频双波段信号发生单元，包括：数字频率生成器、上变频通道A、上变频通道B和合成器；其中，所述差频双波段信号接收单元，包括：功分器、下变频通道A和下变频通道B。
数字频率生成器的输出端口a与上变频通道A的输入端口a连接，数字频率生成器的输出端口b与上变频通道B的输入端口a连接，上变频通道A的输出端口a与合成器输入端a连接，上变频通道B8的输出端口a与合成器输入端b连接，合成器输出端a与宽带天馈系统的输入端口a连接，宽带天馈系统的输出端口a与功分器的输入端口a连接，功分器的输出端口a与下变频通道A的输入端口a连接，功分器的输出端口b与下变频通道B的输入端口a连接，下变频通道A的输出端口a与信号处理机的输入接口a连接，下变频通道B的输出端口a与信号处理机的输入端口b连接。频率源的输出端口a分别与上变频通道A的输入端口b和下变频通道A的输入端口b连接，频率源的输出端口b分别与上变频通道B的输入端口b和下变频通道B的输入端口b连接。
系统工作时，首先，数字频率生成器同时产生两路不同波形体制的中频信号，包括脉冲多普勒中频信号和线性调频中频信号，且两路中频信号的载频不同，脉冲多普勒中频信号进入上变频通道A后生成脉冲多普勒射频信号，线性调频中频信号进入上变频通道B后生成线性调频射频信号，脉冲多普勒射频信号与线性调频射频信号进入合成器后生成射频发射信号，经宽带天馈系统向外发射。上变频通道A的固定频点本振信号与上变频通道B的步进频本振信号由频率源提供。
然后，回波信号通过宽带天馈系统接收生成射频回波信号，射频回波信号进入功分器后分为两路相同的射频回波信号，其中一路射频回波信号进入下变频通道A生成脉冲多普勒回波中频信号，另一路射频回波信号进入下变频通道B生成线性调频回波中频信号。下变频通道A的固定频点本振信号与下变频通道B的步进频本振信号由频率源提供。
信号处理机同时对脉冲多普勒回波中频信号和线性调频回波中频信号进行采集和处理。对采样的脉冲多普勒回波中频信号进行FFT处理，获得目标速度，作为速度补偿值。在对采样的线性调频回波中频信号进行合成宽带处理前，将速度补偿值带入进行补偿，然后进行常规的合成宽带处理，从而得到最终的目标距离信息。
更优的，所述脉冲多普勒中频信号的载频为60MHz，线性调频中频信号的载频为300MHz；所述脉冲多普勒回波中频信号的载频为60MHz，线性调频回波中频信号的载频为300MHz。
本发明能够解决现有步进频信号速度测量方法工程实现性差的问题，通过硬件设计实现，受条件约束少，工程实现性强，补偿精度高。
附图说明
图1一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统框图。
1.数字频率生成器 2.差频双波段信号发生单元 3.宽带天馈系统 4.差频双波段信号发生单元 5.频率源 6.信号处理机 7.上变频通道A 8.上变频通道B 9.合成器 10.功分器 11.下变频通道A 12.下变频通道B
具体实施方式
一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统，包括：差频双波段信号发生单元2、宽带天馈系统3、差频双波段信号接收单元4、频率源5、信号处理机6。其中，所述差频双波段信号发生单元2，包括：数字频率生成器1、上变频通道A7、上变频通道B8、合成器9；其中，所述差频双波段信号接收单元4，包括：功分器10、下变频通道A11、下变频通道B12。
数字频率生成器1的输出端口a与上变频通道A7的输入端口a连接，数字频率生成器1的输出端口b与上变频通道B8的输入端口a连接，上变频通道A7的输出端口a与合成器9输入端a连接，上变频通道B8的输出端口a与合成器9输入端b连接，合成器9输出端a与宽带天馈系统3的输入端口a连接，宽带天馈系统3的输出端口a与功分器10的输入端口a连接，功分器10的输出端口a与下变频通道A11的输入端口a连接，功分器10的输出端口b与下变频通道B12的输入端口a连接，下变频通道A11的输出端口a与信号处理机6的输入接口a连接，下变频通道B12的输出端口a与信号处理机6的输入端口b连接。频率源5的输出端口a分别与上变频通道A7的输入端口b和下变频通道A11的输入端口b连接，频率源5的输出端口b分别与上变频通道B8的输入端口b和下变频通道B12的输入端口b连接。
系统工作时，首先，数字频率生成器1同时产生两路不同波形体制的中频信号，包括脉冲多普勒中频信号和线性调频中频信号，且两路中频信号的载频不同，其中脉冲多普勒中频信号的载频为60MHz，线性调频中频信号的载频为300MHz；脉冲多普勒中频信号进入上变频通道A7后生成脉冲多普勒射频信号，线性调频中频信号进入上变频通道B8后生成线性调频射频信号，脉冲多普勒射频信号与线性调频射频信号进入合成器9后生成射频发射信号，经宽带天馈系统3向外发射。上变频通道A7的固定频点本振信号与上变频通道B8的步进频本振信号由频率源5提供。
然后，回波信号通过宽带天馈系统3接收生成射频回波信号，射频回波信号进入功分器10后分为两路相同的射频回波信号，其中一路射频回波信号进入下变频通道A11生成脉冲多普勒回波中频信号，另一路射频回波信号进入下变频通道B12生成线性调频回波中频信号，脉冲多普勒回波中频信号的载频为60MHz，线性调频回波中频信号的载频为300MHz。下变频通道A11的固定频点本振信号与下变频通道B12的步进频本振信号由频率源5提供。
之后，信号处理机6同时对脉冲多普勒回波中频信号和线性调频回波中频信号进行采集和处理。对采样的脉冲多普勒回波中频信号进行FFT处理，获得目标速度，作为速度补偿值。在对采样的线性调频回波中频信号进行合成宽带处理前，将速度补偿值带入进行补偿，然后进行常规的合成宽带处理，从而得到最终的目标距离信息，完成基于差频双波形的频率步进信号速度补偿。

Claims (3)

1.一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统，其特征在于包括：差频双波段信号发生单元(2)、宽带天馈系统(3)、差频双波段信号接收单元(4)、频率源(5)和信号处理机(6)；其中，所述差频双波段信号发生单元(2)，包括：数字频率生成器(1)、上变频通道A(7)、上变频通道B(8)和合成器(9)；其中，所述差频双波段信号接收单元(4)，包括：功分器(10)、下变频通道A(11)和下变频通道B(12)；
数字频率生成器(1)的输出端口a与上变频通道A(7)的输入端口a连接，数字频率生成器(1)的输出端口b与上变频通道B(8)的输入端口a连接，上变频通道A(7)的输出端口a与合成器(9)输入端a连接，上变频通道B(8)的输出端口a与合成器(9)输入端b连接，合成器(9)输出端a与宽带天馈系统(3)的输入端口a连接，宽带天馈系统(3)的输出端口a与功分器(10)的输入端口a连接，功分器(10)的输出端口a与下变频通道A(11)的输入端口a连接，功分器(10)的输出端口b与下变频通道B(12)的输入端口a连接，下变频通道A(11)的输出端口a与信号处理机(6)的输入接口a连接，下变频通道B(12)的输出端口a与信号处理机(6)的输入端口b连接；频率源(5)的输出端口a分别与上变频通道A(7)的输入端口b和下变频通道A(11)的输入端口b连接，频率源(5)的输出端口b分别与上变频通道B(8)的输入端口b和下变频通道B(12)的输入端口b连接。
2.如权利要求1所述的基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统，其特征在于，系统工作时，首先，数字频率生成器(1)同时产生两路不同波形体制的中频信号，包括脉冲多普勒中频信号和线性调频中频信号，且两路中频信号的载频不同，脉冲多普勒中频信号进入上变频通道A(7)后生成脉冲多普勒射频信号，线性调频中频信号进入上变频通道B(8)后生成线性调频射频信号，脉冲多普勒射频信号与线性调频射频信号进入合成器(9)后生成射频发射信号，经宽带天馈系统(3)向外发射；上变频通道A(7)的固定频点本振信号与上变频通道B(8)的步进频本振信号由频率源(5)提供；
然后，回波信号通过宽带天馈系统(3)接收生成射频回波信号，射频回波信号进入功分器(10)后分为两路相同的射频回波信号，其中一路射频回波信号进入下变频通道A(11)生成脉冲多普勒回波中频信号，另一路射频回波信号进入下变频通道B(12)生成线性调频回波中频信号；下变频通道A(11)的固定频点本振信号与下变频通道B(12)的步进频本振信号由频率源(5)提供；
信号处理机(6)同时对脉冲多普勒回波中频信号和线性调频回波中频信号进行采集和处理；对采样的脉冲多普勒回波中频信号进行FFT处理，获得目标速度，作为速度补偿值；在对采样的线性调频回波中频信号进行合成宽带处理前，将速度补偿值带入进行补偿，然后进行常规的合成宽带处理，从而得到最终的目标距离信息。
3.如权利要求2所述的基于差频双波形的频率步进信号速度补偿系统，其特征在于，其中所述脉冲多普勒中频信号的载频为60MHz，线性调频中频信号的载频为300MHz；所述脉冲多普勒回波中频信号的载频为60MHz，线性调频回波中频信号的载频为300MHz。
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