CN108535697A - 一种自适应射频对消提高连续波雷达收发隔离度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自适应射频对消提高连续波雷达收发隔离度的方法。不同于全模拟闭环对消技术，本发明采用数字方法产生控制信号，其中包括射频对消系统中的数字信号处理模块：双通道ADC分别采样误差调制信号和参考信号I；在数字域利用希尔伯特变换，产生与参考信号I正交的Q路参考信号；误差调制信号分别与I、Q两路参考信号进行数字正交、低通滤波，提取出I、Q两路误差信号；根据LMS自适应算法迭代公式，得到I、Q两路控制信号；I、Q两路控制信号通过双通道DAC转换成模拟信号，送至馈通模块中矢量调制器的I/Q控制端口，整个环路形成一个闭环反馈系统，最终达到环路锁定泄漏信号的目的，实时对消泄漏进接收通道的射频信号，提高收发间隔离度。

Description

一种自适应射频对消提高连续波雷达收发隔离度的方法
技术领域
本发明涉及单天线连续波体制雷达。
背景技术
随着对雷达小型化、轻型化、低功耗等需求越来越高，FMCW(调频连续波)体制雷达在军民领域受到了广泛关注，同时FMCW体制雷达具有发射功率低、便于固态化设计、截获概率低、抗干扰性能强、无测距盲区等优点，得到了越来越广泛的应用。FMCW(调频连续波)体制雷达由于持续发射，接收机势必受到发射干扰，所有该体制雷达的收发隔离问题是首要问题。
为提高隔离度，FMCW雷达往往采用收发天线分置的双天线方式，只要收发天线距离足够远，且采取必要的吸波和屏蔽措施，很容易解决收发隔离度问题，但是，双天线雷达系统在体积、重量和制作成本明显增加，不利于系统的小型化、轻型化和低成本设计，限制了FMCW雷达在小型空海平台领域的应用。为此，在重量、体积受限的场合，人们仍然考虑采用单天线FMCW雷达，但单天线FMCW雷达中的发射信号可以直接泄漏进接收通道中，恶化接收机灵敏度，使接收机前端饱和，甚至阻塞，为解决收发隔离问题，本发明采用了一种自适应射频对消方法，该方法基于LMS自适应算法，利用数字方法实时产生控制信号，控制矢量调制器产生一路与泄漏信号等幅反相的对消信号，再通过信号合成达到对消泄漏信号的目的，从而使单天线FMCW雷达收发间隔离度提高30-40dB，满足实际应用需求。
发明内容
本发明是一种自适应射频对消提高FMCW雷达收发隔离度的方法，该方法基于LMS自适应算法，采用数字方法实时产生控制信号，控制矢量调制器产生一路与泄漏信号等幅反相的对消信号，再通过信号合成达到对消泄漏信号的目的，实现单天线FMCW雷达的射频对消，提高收发间隔离度。
实现本发明的技术解决方案为：将误差检测模块输出的误差调制信号及参考信号I通过模/数转换为数字信号；利用希尔伯特变换，产生与参考信号I正交的Q路参考信号；误差调制信号分别与参考信号I及参考信号Q相乘；两路相乘结果分别进行数字低通滤波；根据LMS自适应算法迭代公式，产生I/Q两路控制矢量；I/Q两路控制矢量通过数/模转换为模拟信号后，送至馈通模块中的矢量调制器I/Q控制端口。
附图说明
图1是射频对消系统总体原理流程图。其中①表示参考信号I，②表示误差调制信号。
图2是本发明的数字信号处理(DSP)模块原理框图。
图3是数字信号处理(DSP)模块输出的I、Q两路控制信号波形图。
图4是图1中接收下行支路信号的时域波形图。
具体实施方式
射频对消总体框图如图1所示，由馈通模块、误差检测模块和数字信号处理(DSP)模块组成。馈通模块主要由耦合器、矢量调制器等组成，用于取样发射信号，其中矢量调制器产生对消信号并耦合到接受支路中；误差检测模块由正交混频器、下混频器、放大器、滤波器等构成，用于形成误差调制信号；数字信号处理(DSP)模块为核心计算与控制模块，首先利用模/数转换将误差调制信号转换为数字信号，再进行误差信号检测，从而得到I/Q两路误差信号，然后代入LMS自适应算法迭代公式，产生I/Q两路控制信号，最后通过数/模转换将两路控制信号变为模拟信号送至馈通模块矢量调制器的I/Q控制端口。从而形成一个闭环系统，实现实时对消泄漏信号的目的，提高收发间隔离度。本发明主要包络以下6个步骤：
1、利用双通道ADC把误差检测模块送至数字信号处理(DSP)模块的误差调制信号和参考信号I转换成数字信号，设误差调制信号为SIF(n)＝G1 cos[WIFn+φi(n)]，参考信号I为SLO(n)＝G2 cos(WIFn)。其中WIF表示超外差频率，φi(n)表示泄漏信号与对消信号相位差，G1、G2分别表示误差调制信号与参考信号I的幅度；
2、利用希尔伯特变换器产生与参考信号I正交的Q路参考信号。其中希尔伯特变换器可以利用FIR滤波器实现，Q路参考信号表示为SLO-delay(n)＝G2 sin(WIFn)；
3、误差调制信号分别与I路参考信号及Q路参考信号相乘。
误差调制信号与I路参考信号相乘后为：
误差调制信号与Q路参考信号相乘后为：
4、相乘后的两路信号分别经过低通滤波后，滤除高次分量，得到误差信号的I路和Q路信息，则
5、将I、Q两路误差信号代入LMS自适应算法迭代公式：产生I、Q两路控制信号。其中WI(n)和WQ(n)表示上一次送至矢量调制器的I、Q两路路控制信号；WI(n+1)和WQ(n+1)表示当前送至矢量调制器的I、Q路控制信号，0<μ＜1；
6、将I、Q两路控制信号通过双通道DAC转换成模拟信号后送至馈通模块中矢量调制器的I/Q控制端口，从而形成一个闭环系统，最终达到环路锁定泄漏信号的目的，实时对消泄漏进接收通道的射频信号，提高收发间隔离度。

Claims (2)

1.一种自适应射频对消提高连续波雷达收发隔离度的方法，其特征在于:由馈通模块耦合发射信号和接收通道的漏信号，经过误差比较形成误差调制信号，送数字信号处理模块进行计算处理并产生I/Q两路控制信号，送至馈通模块矢量调制器形成对消信号耦合至接收回路对消掉接收支路的发射漏信号。
2.根据权利要求1所述的一种自适应射频对消提高连续波雷达收发隔离度的方法，其特征在于：采用数字方法产生控制信号，即利用希尔伯特变换，产生与参考信号I正交的Q路参考信号；误差调制信号分别与参考信号I及参考信号Q相乘；两路相乘结果分别进行数字低通滤波；根据LMS自适应算法迭代公式，产生I、Q两路控制矢量，使射频对消系统形成一个闭环反馈系统，达到对消泄漏信号的目的。
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