CN108414989A - 一种降低雷达调制泄露的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种降低雷达调制泄露的系统，其中，包括：第一混频器；移相器；第二混频器，分别接收并对移相后的频率调制信号和目标信号进行混频，生成第二中频信号；预处理模块；第一模数转换器，连接预处理模块，以将预处理后的第一中频信号转换为第一数字信号；第二模数转换器，连接预处理模块，以将预处理后的第二中频信号转换为第二数字信号；处理器，分别连接第一数模转换器和第二数模转换器，以对第一数字信号和第二数字信号进行幅值的减法运算，得到经过运算处理后的信号；能够对中频信号中调制泄露的情况进行改善，保持了信号的强度与稳定度。

Description

一种降低雷达调制泄露的系统

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种降低雷达调制泄露的系统。

背景技术

频率调制连续波雷达具有体积小、重量轻、发射峰值功率低等特点，非常适合汽车盲点探测、辅助驾驶以及安防等民用领域的应用。在连续波雷达系统中，信号的发射与接收通常是同时完成的，因此对收发部分的隔离度具有较高的要求。然而随着系统集成度的不断提高，发射端部分信号不可避免的泄漏到接收端，对目标信号产生干扰，降低目标探测的准确度与灵敏度。在频率调制连续波雷达系统中，本振信号通过多种途径，如芯片衬底、印制电路板、天线等进入到接收端，与接收信号一起与本振信号进行混频。泄露的本振信号与本振信号之间发生自混频，导致混频器输出信号中含有直流电平，且该直流电平的大小随着本振信号的频率的变化而变化。因此，在频率调制连续波雷达系统中，自混频产生的直流电平随时间变化且与调制波形相关，称其为调制泄露。调制泄露混叠在雷达系统中频输出信号中，难以与目标信号进行分离。当目标信号的拍频与调制泄露的频率接近时，将无法对目标进行识别。调制泄露降低了雷达系统的动态工作范围以及灵敏度，因而需要在硬件或是算法中对调制泄露进行抑制，以提高雷达的工作性能。

传统的解决方案可采用收发分离的系统，使发射端与接收端的距离尽可能远，以提高发射接收系统之间的隔离度，但这样做不利于小体积、高集成度系统的实现。分离的设计方案以及增加的距离会增加线路的损耗，同时也可能增加电路中失配的问题。此外，接收机中只要有本振信号，调制泄露就不可避免，不能从根本上解决调制泄露的问题。

传统的解决方案还可采用射频对消的方法。从本振信号中分出一部分信号，对其进行衰减、移相等操作，即产生一个与本振泄露等幅反相的射频对消信号，与雷达系统接收的射频信号进行相加，从而抵消掉接收信号中的本振泄露，降低本振泄露的影响。该方案的缺点是产生射频对消信号的硬件电路实现复杂，会降低系统的集成度，增加成本。此外，通过不同途径泄漏到射频接收端的本振信号具有不同的幅度和相位，采用此种方法只能抵消掉泄露中与本振信号同相的部分，因此抑制泄露的能力有限。

传统还采用调制信号为参考，拟合出一个调制泄露干扰信号。然后对雷达系统的中频输出信号进行采样，提取出调制泄露信号。对提取的调制泄露信号与基于调制信号参考的拟合信号进行相关性运算，对拟合出的调制泄露信号进行幅度和相位的调整。用中频输出信号减去拟合的调制泄露信号，以对消中频信号中调制泄露的干扰。但是雷达系统中频输出中混杂的调制泄露通常是通过多种途径叠加得到的，包括芯片内部泄漏，印制电路板上的泄露以及通过天线的泄露。这种多径效应导致传输到中频输出的泄露在幅度和相位存在偏差。这些通过不同途径传输的泄露叠加生成的总的泄露信号与调制信号之间存在偏差。因此，以调制信号为参考生成的对消信号不一定可以有效地对消掉中频输出的调制泄露。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种降低雷达调制泄露的系统，其中，包括：

第一混频器，分别接收目标信号和频率调制信号，以将所述频率调制信号和所述目标信号混频，生成第一中频信号；

移相器，接收所述频率调制信号并将所述频率调制信号的相位偏移90°；

第二混频器，分别接收并对移相后的所述频率调制信号和所述目标信号进行混频，生成第二中频信号；

预处理模块，分别连接所述第一混频器和所述第二混频器，以对所述第一中频信号和所述第二中频信号进行预处理；

第一模数转换器，连接所述预处理模块，以将预处理后的所述第一中频信号转换为第一数字信号；

第二模数转换器，连接所述预处理模块，以将预处理后的所述第二中频信号转换为第二数字信号；

处理器，分别连接所述第一数模转换器和所述第二数模转换器，以对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行幅值的减法运算，得到经过运算处理后的信号。

上述的系统，其中，所述预处理模块中包括一第一放大器和一第二放大器；

所述第一放大器分别连接所述第一混频器和所述第一模数转换器，以对所述第一中频信号进行预处理；

所述第二放大器分别连接所述第二混频器和所述第二模数转换器，以对所述第二中频信号进行预处理；

其中，所述预处理为信号放大处理。

上述的系统，其中，所述第一放大器为增益可调放大器。

上述的系统，其中，所述第二放大器为增益可调放大器。

上述的系统，其中，所述频率调制信号的频率大于20GHz。

上述的系统，其中，所述第一中频信号和所述第二中频信号的频率小于10MHz。

上述的系统，其中，还包括：

压控振荡器，用于输出周期性的频率调制信号；

第三放大器，与所述压控振荡器连接，用于将所述压控振荡器输出的所述频率调制信号放大；

发射天线，与所述第三放大器连接，用于将放大后的所述频率调制信号通过电磁波向外部的探测目标发射；

接收天线，用于接收所述探测目标返回的目标信号；

第四放大器，分别连接所述接收天线和所述第二混频器，以将所述目标信号放大后输送至所述第一混频器和所述第二混频器中。

上述的系统，其中，还包括：

一第五放大器，用于将所述频率调制信号进行放大后输送至所述第一混频器中。

上述的系统，其中，所述第五放大器集成于所述压控振荡器中。

有益效果：本发明提出的一种降低雷达调制泄露的系统，能够对中频信号中调制泄露的情况进行改善，保持了信号的强度与稳定度。

附图说明

图1为本发明一实施例中降低雷达调制泄露的系统的结构示意图；

图2为现有技术中无探测目标时雷达系统输出的信号的频谱；

图3为本发明一实施例中无探测目标时系统输出的信号的频谱；

图4为现有技术中有探测目标时雷达系统输出的信号的频谱；

图5为本发明一实施例中有探测目标时系统输出的信号的频谱；

图6为本发明不同于图1的实施例的另一实施例中降低雷达调制泄露的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

在一个较佳的实施例中，如图1所示，提出了一种降低雷达调制泄露的系统，更为具体地可以是应用在锯齿波型频率调制连续波雷达系统中的一种降低雷达调制泄露的系统，其中，可以包括：

第一混频器51，分别接收目标信号和频率调制信号，以将频率调制信号和目标信号混频，生成第一中频信号；

移相器70，接收频率调制信号并将频率调制信号的相位偏移90°；

第二混频器52，分别接收并对移相后的频率调制信号和目标信号进行混频，生成第二中频信号IF_Q；

预处理模块20，分别连接第一混频器51和第二混频器52，以对第一中频信号和第二中频信号进行预处理；

第一模数转换器61，连接预处理模块20，以将预处理后的第一中频信号转换为第一数字信号；

第二模数转换器62，连接预处理模块，以将放大后的第二中频信号IF_Q转换为第二数字信号；

处理器80，分别连接第一数模转换器61和第二数模转换器62，以对第一数字信号和第二数字信号进行幅值的减法运算，得到经过运算处理后的信号。

上述技术方案中，第一数字信号和第二数字信号进行幅值经过减法运算后，即为调制泄露抵消掉后的信号，还可以进行进一步的数字处理等步骤，即可得到目标信息；更为具体地，目标信号是探测目标反射回来的射频信号，频率调制信号是雷达发射端分离出来的信号；图2中所示的是无探测目标且未经过本发明中调制泄露抑制的信号频谱，由于不存在探测目标，频谱反映的是泄露量的大小；图3中所示的是无探测目标且经过调制泄露抑制的信号频谱，相较于图2可知，频谱的幅值大小更小，泄露更小；图4中所示的是有探测目标且未经过本发明中调制泄露抑制的信号频谱；图5中所示的是有探测目标且经过调制泄露抑制的信号频谱，与图4相比，频谱波形在探测目标处得到了增强；频率调制信号可以是锯齿波型的连续信号，也可以是其他波形的信号；在另外的实施例中，也可以不采用预处理模块20对第一中频信号和第二中频信号进行预处理，而是直接将第一混频器51与第一模数转换器61直接连接，以及将第二混频器52与第二模数转换器62直接连接。

在一个较佳的实施例中，预处理模块20中包括一第一放大器23和一第二放大器24；

第一放大器23分别连接第一混频器51和第一模数转换器61，以对第一中频信号进行预处理；

第二放大器24分别连接第二混频器52和第二模数转换器62，以对第二中频信号进行预处理；

其中，预处理为信号放大处理。

上述实施例中，优选地，第一放大器23可以为增益可调放大器。

上述实施例中，优选地，第二放大器24可以为增益可调放大器。

在一个较佳的实施例中，频率调制信号的频率大于20GHz，例如为22GHz，或26GHz，或28GHz等，尤其优选地为24GHz，但这只是一种优选的情况，还可以是其他频率。

在一个较佳的实施例中，中频信号的频率范围为小于10MHz。

具体地，图4和图5中6kHz处表示的是某一探测距离处探测目标的反馈在频谱上的幅值，该探测距离例如为3.6米。

如图6所示，在一个较佳的实施例中，还可以包括：

压控振荡器10，用于输出周期性的频率调制信号；

第三放大器21，与压控振荡器10连接，用于将压控振荡器输出的频率调制信号放大；

发射天线30，与第三放大器21连接，用于将放大后的频率调制信号通过电磁波向外部的探测目标发射；

接收天线40，用于接收探测目标返回的目标信号，该目标信号具体为探测目标返回的射频信号；

第四放大器22，分别连接接收天线和第二混频器52，以将目标信号放大后输送至第一混频器51和第二混频器52中。

上述技术方案中，第一放大器21、第二放大器22、第三放大器23和第四放大器24可以均为功率放大器。

上述实施例中，优选地，还可以包括：

一第五放大器(附图中未显示)，用于将频率调制信号进行放大后输送至第一混频器51中。

上述实施例中，优选地，第五放大器集成于压控振荡器10中，但这只是一种优选的情况，该第五放大器还可以是独立设置的，或者集成于第一混频器51中。

综上所述，本发明提出的一种降低雷达调制泄露的系统，其中，包括：第一混频器，分别接收目标信号和频率调制信号，以将频率调制信号和目标信号混频，生成第一中频信号；移相器，接收频率调制信号并将频率调制信号的相位偏移90°；第二混频器，分别接收并对移相后的频率调制信号和目标信号进行混频，生成第二中频信号；预处理模块，分别连接第一混频器和第二混频器，以对第一中频信号和第二中频信号进行预处理；第一模数转换器，连接预处理模块，以将预处理后的第一中频信号转换为第一数字信号；第二模数转换器，连接预处理模块，以将预处理后的第二中频信号转换为第二数字信号；处理器，分别连接第一数模转换器和第二数模转换器，以对第一数字信号和第二数字信号进行幅值的减法运算，得到经过运算处理后的信号；能够对中频信号中调制泄露的情况进行改善，保持了信号的强度与稳定度。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (9)

1.一种降低雷达调制泄露的系统，其特征在于，包括：

第一混频器，分别接收目标信号和频率调制信号，以将所述频率调制信号和所述目标信号混频，生成第一中频信号；

移相器，接收所述频率调制信号并将所述频率调制信号的相位偏移90°；

第二混频器，分别接收并对移相后的所述频率调制信号和所述目标信号进行混频，生成第二中频信号；

预处理模块，分别连接所述第一混频器和所述第二混频器，以对所述第一中频信号和所述第二中频信号进行预处理；

第一模数转换器，连接所述预处理模块，以将预处理后的所述第一中频信号转换为第一数字信号；

第二模数转换器，连接所述预处理模块，以将预处理后的所述第二中频信号转换为第二数字信号；

处理器，分别连接所述第一数模转换器和所述第二数模转换器，以对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行幅值的减法运算，得到经过运算处理后的信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理模块中包括一第一放大器和一第二放大器；

所述第一放大器分别连接所述第一混频器和所述第一模数转换器，以对所述第一中频信号进行预处理；

所述第二放大器分别连接所述第二混频器和所述第二模数转换器，以对所述第二中频信号进行预处理；

其中，所述预处理为信号放大处理。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一放大器为增益可调放大器。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二放大器为增益可调放大器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述频率调制信号的频率大于20GHz。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一中频信号和所述第二中频信号的频率范围为小于10MHz。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

压控振荡器，用于输出周期性的频率调制信号；

第三放大器，与所述压控振荡器连接，用于将所述压控振荡器输出的所述频率调制信号放大；

发射天线，与所述第三放大器连接，用于将放大后的所述频率调制信号通过电磁波向外部的探测目标发射；

接收天线，用于接收所述探测目标返回的目标信号；

第四放大器，分别连接所述接收天线和所述第二混频器，以将所述目标信号放大后输送至所述第一混频器和所述第二混频器中。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

一第五放大器，用于将所述频率调制信号进行放大后输送至所述第一混频器中。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第五放大器集成于所述压控振荡器中。