CN111123215A - 一种基于多通道的全极化目标实现系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多通道的全极化目标实现系统和方法，包括全极化目标模拟器、极化校准系统、阵列馈电系统、阵列校准系统、计算机控制单元；极化校准系统对全极化目标模拟器输出的信号进行幅相一致性校准；阵列校准系统对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准；全极化目标模拟器产生水平支路和垂直支路射频信号，两路射频信号分别接入阵列馈电系统；阵列馈电系统控制两路射频信号的幅度和相位，实现天线的选择，使两路信号通过选择的辐射天线同时向被试雷达进行辐射；计算机控制单元与全极化目标模拟器、极化校准系统、阵列馈电系统和阵列校准系统相连，完成对各系统的协调控制。本发明实现了全极化目标模拟，且提高了全极化目标模拟的精度。

Description

一种基于多通道的全极化目标实现系统及方法

技术领域

本发明属于射频仿真系统技术领域，具体涉及一种基于多通道的全极化目标实现系统及方法。

背景技术

随着高科技的发展及其在现代战争中的应用，电子对抗的斗争越来越激烈，雷达面临的干扰和反干扰的形势也越来越严峻。近几年的几场局部战争表明，在干扰条件下雷达的作战性能难以发挥。基础研究和实验结果表明，利用极化信息不仅能有效地反电磁干扰、杂波干扰、而且具有反低空突防、反隐身和提高目标识别可靠性等功能，因此极化信息的优势越来越突出。雷达回波信号除了时域、频域和空域信息外，还有一重要的信息资源-极化信息，电磁波照射目标后，其极化状态将发生变化，极化散射矩阵表征了目标对极化波的散射特征，它不仅与目标的形状、大小及姿态等因素有关，而且与照射到目标的极化状态有关，不同的极化波照射到目标上将有不同的极化散射矩阵，因此极化散射矩阵包含丰富的极化信息，而利用极化信息对研究极化雷达，解决当前雷达面临的威胁和提高雷达的检测能力具有十分重要的意义；为了给极化雷达的研制提供一个良好的射频仿真实验室环境，一种全极化目标实现方法就变得迫在眉睫，本发明正是在这种背景下提出了一种基于多通道的全极化目标实现方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于多通道的全极化目标实现系统及方法，能够实现全极化目标的模拟，提高了全极化目标模拟的精度。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于多通道的全极化目标实现系统，包括全极化目标模拟器、阵列馈电系统、计算机控制单元、极化校准系统、阵列校准系统；

所述全极化目标模拟器用于根据雷达信号进行极化特性调制变频产生水平支路和垂直支路射频信号，水平支路和垂直支路射频信号分别接入阵列馈电系统；

所述阵列馈电系统用于控制两路射频信号的幅度和相位，实现天线的选择，使水平和垂直两路信号通过选择的辐射天线同时向被试雷达进行辐射；

所述极化校准系统用于对全极化目标模拟器输出的水平和垂直支路的射频信号进行幅相一致性校准；

所述阵列校准系统用于对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准；

所述计算机控制单元与全极化目标模拟器、极化校准系统、阵列馈电系统和阵列校准系统相连，协调控制。

进一步的，所述全极化目标模拟器包括：射频接收单元、中频信号处理单元、微波上变频单元、频综单元和实时控制单元；

射频接收单元对接收的两路雷达射频信号进行预处理后下变频成中频信号后输入到中频信号处理单元，中频信号处理单元对输入的中频信号进行测幅，将测幅值发送给实时控制单元，实时控制单元将测幅值与AGC门限进行比较，根据AGC控制原理，自动调节射频接收单元前端输入衰减器的控制量，直到输出功率稳定在AGC门限电平；

中频信号处理单元对射频接收单元输出的两路中频信号进行AD采样，获取两路输入信号中心频率，同时进行数字下变频处理，得到两路零中频信号的参考数字序列，对两路零中频信号的参考数字序列进行调制，得到调制后的两路中频信号；

微波上变频单元对中频信号处理单元输出的中频信号进行上变频到雷达发射信号的频率；

频综单元产生变频所需要的本振信号和时钟信号；

实时控制单元用于对射频接收单元、中频信号处理单元、微波上变频单元和频综单元的控制。

进一步的，对两路零中频信号的参考数字序列进行调制，包括点目标调制和极化特性调制，极化特性调制为：对水平支路输入信号经过水平极化调制与垂直支路输入信号经过水平极化调制相加后作为水平支路输出信号，水平支路输入信号经过垂直极化调制与垂直支路输入信号经过垂直极化调制相加后作为垂直支路输出信号，具体通过以下公式实现：

展开可得到，

其中，s_i-H(n)、s_i-V(n)分别为第i个散射点经过极化调制后的水平支路和垂直支路数字信号，s_tr-H(n)、s_tr-V(n)分别为水平支路和垂直支路零中频信号的参考数字序列，S_i-HH为对水平支路输入信号进行水平极化调制的极化信息，S_i-HV为对垂直支路输入信号进行水平极化调制的极化信息、S_i-VH为对水平支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息、S_i-VV为对垂直支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息，A_i-HH、A_i-HV、A_i-VH、A_i-VV分别为极化散射矩阵中极化信息的幅度，

分别为极化散射矩阵中极化信息的相位，n为数字序列索引，n＝1,2,3….,；i＝1,2,3,…,N，N为散射点总数，j为虚数。

进一步的，所述阵列馈电系统包括顺次相连的功分器、精位控制单元、粗位控制单元和球面阵列；

通过功分器将水平和垂直两路射频信号分别功分成三路进入精位控制单元，精位控制单元分别进行幅度和相位控制，粗位控制单元实现辐射信号在不同三元组之间的选择切换，通过球面阵列向被试雷达辐射全极化目标模拟器输出的射频信号。

进一步的，精位控制单元进行幅度和相位控制，具体为：通过下述公式计算出三个辐射天线的发射信号归一化幅度E₁,E₂,E₃，进而通过精位控制单元控制输入信号的幅度：

E₁+E₂+E₃＝1

式中，ψ为等效辐射中心的方位角，

为等效辐射中心的俯仰角，ψ₁，ψ₂，ψ₃为三元组三个辐射天线的方位角坐标，

为三元组三个辐射天线的俯仰角坐标，E₁,E₂,E₃为三个辐射天线发射信号的归一化幅度。

进一步的，所述粗位控制单元实现辐射信号在不同三元组之间的选择切换，具体为：将球面阵列的球面屏上的所有辐射天线分别进行编码，并以表格形式存入计算机控制单元中；在工作过程中，要选通某个三元组天线则从表格中读出该三元组中三个辐射天线的控制码，通过粗位控制单元控制对应的支路开关矩阵，选通对应的辐射天线，从而实现辐射信号在三元组之间的切换。

进一步的，所述极化校准系统的极化校准方法为：

极化校准系统根据计算机控制单元的频率参数设置输出相应频率的脉冲信号送给全极化目标模拟器，全极化目标模拟器经过射频通道输出的两个支路射频信号进入极化校准系统，在极化校准系统中提取两个支路信号之间的幅度差、相位差，形成幅度相位校准表格，并通过以太网上传到计算机控制单元。

进一步的，阵列校准系统的校准方法为：

计算机控制单元通过以太网接口控制矢量网络分析仪输出射频信号，输入到阵列馈电系统，计算机控制单元控制阵列馈电系统，使射频信号通过天线向安装于三轴转台上的校准装置辐射信号，同时控制三轴转台使校准装置对准辐射信号，计算机控制单元控制校准装置，使其接收到的信号输出到矢量网络分析仪，计算机控制单元通过以太网从矢量网络分析仪读取信号的幅度和相位数据，并将幅度和相位数据及其对应的精位控制单元中的衰减器或移相器的控制码字保存到阵列校准数据表格中。

一种基于多通道的全极化目标实现系统的实现方法，包括步骤：

通过阵列校准系统对全极化目标模拟器输出的水平支路和垂直支路射频信号进行幅相一致性校准，得到幅度相位校准表格；

通过阵列校准系统对阵列馈电系统输出的目标辐射信号角位置进行校准，得到阵列校准表格；

全极化目标模拟器加载幅度相位校准表格，将两路射频输出通道之间的幅度差和相位差校平，对输入信号进行极化特性调制变频输出垂直和水平方向的射频信号；

阵列馈电系统接收计算机控制单元下发的方位角和俯仰角参数，计算出精位控制单元的衰减幅值，通过查询阵列校准表格对精位控制单元中的衰减器和移相器分别进行控制，同时计算得到支路的开关控制码，控制支路的开关矩阵，使全极化目标模拟器输出的两路射频信号到达天线的输入端口，通过球面阵列的天线向被试雷达辐射全极化目标信号。

进一步的，极化特性调制为：对水平支路输入信号经过水平极化调制与垂直支路输入信号经过水平极化调制相加后作为水平支路输出信号，水平支路输入信号经过垂直极化调制与垂直支路输入信号经过垂直极化调制相加后作为垂直支路输出信号，具体通过以下公式实现：

展开可得到，

其中，s_i-H(n)、s_i-V(n)分别为第i个散射点经过极化调制后的水平支路和垂直支路数字信号，s_tr-H(n)、s_tr-V(n)分别为水平支路和垂直支路零中频信号的参考数字序列，S_i-HH为对水平支路输入信号进行水平极化调制的极化信息，S_i-HV为对垂直支路输入信号进行水平极化调制的极化信息、S_i-VH为对水平支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息、S_i-VV为对垂直支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息，A_i-HH、A_i-HV、A_i-VH、A_i-VV分别为极化散射矩阵中极化信息的幅度，

分别为极化散射矩阵中极化信息的相位，n为数字序列索引，n＝1,2,3….,；i＝1,2,3,…,N，N为散射点总数，j为虚数。

本发明所达到的有益效果：

1)本发明中的全极化目标模拟器通过对垂直和水平两路输出射频信号的幅度和相位分别进行控制，从而实现全极化目标的垂直支路和水平支路信号的模拟；

2)本发明中的极化校准系统通过对全极化目标模拟器输出的垂直和水平两路射频信号的幅相一致性进行校准，从而提高全极化目标模拟的精度；

3)本发明中的阵列馈电系统通过对精位控制单元和粗位控制单元的控制，实现全极化目标空间辐射角位置的运动模拟；

4)本发明中的阵列校准系统通过查询阵列校准表格对阵列馈电系统的精位控制单元中的衰减器和移相器进行校准，从而提高全极化目标角位置模拟精度。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种系统组成示意图。

图2为本发明实施例中的一种全极化目标调制原理图。

图3为本发明实施例中的一种极化校准方式示意图。

图4为本发明实施例中的一种阵列校准原理图。

具体实施方式

为了能更好的了解本发明的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将本发明的附图结合实施例进行更详细的说明。

如图1所示，一种基于多通道的全极化目标实现系统，包括全极化目标模拟器、极化校准系统、阵列馈电系统、阵列校准系统、计算机控制单元；

极化校准系统用于对全极化目标模拟器输出的水平和垂直支路的射频信号进行幅相一致性校准；

阵列校准系统用于阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准，从而提高目标角位置控制精度；

全极化目标模拟器用于根据输入的雷达发射信号和计算机控制单元下发的目标散射点的极化信息输出水平和垂直两路射频信号，所述两路射频信号分别接入阵列馈电系统；

阵列馈电系统用于通过计算机控制单元根据目标方位角和俯仰角(即目标角位置)计算出幅度和相位的控制量，控制两路射频信号的幅度和相位；同时通过计算机控制单元计算出的开关控制码实现粗位控制单元开关矩阵的切换，即实现天线的选择，使水平和垂直两路信号最终到达球面阵列天线的水平向输入口和垂直向输入口；

球面阵列用于通过辐射天线同时向架设于三轴转台上的被试雷达进行辐射，从而实现全极化目标的模拟；

计算机控制单元用于通过以太网与全极化目标模拟器、极化校准系统、阵列馈电系统和阵列校准系统相连，完成对各系统的协调控制。

全极化目标模拟器包括射频接收单元、中频信号处理单元、微波上变频单元、频综单元和实时控制单元。

射频接收单元用于接收两路雷达发射的射频信号，并对其进行滤波、放大等预处理、输入功率控制、下变频；

为了适应输入射频信号幅度起伏动态，采用AGC自动增益控制，使全极化目标模拟器输出的信号功率电平基本稳定。射频接收单元对接收的雷达射频信号进行预处理后下变频成中频信号后输入到中频信号处理单元，中频信号处理单元对输入的中频信号进行测频和测幅，将测幅值发送给实时控制单元，实时控制单元将测幅值与AGC门限进行比较，根据AGC控制原理，如果测幅值超出AGC门限电平，实时控制单元根据测幅值自动调节增大射频接收单元前端输入衰减器的控制量，直到输出功率稳定在AGC门限电平，当衰减器控制量达到最大时，对应为最大输入射频信号；如果测幅值小于AGC门限电平，实时控制单元根据测幅值自动调节减小射频接收单元前端输入衰减器的控制量，直到输出功率稳定在AGC门限电平，当衰减器控制量为零时，对应最小输入射频信号。

中频信号处理单元是全极化目标模拟器的核心部分，所述中频信号处理单元数据处理过程如下：

中频信号处理单元对射频接收单元输出的两路中频信号进行AD采样，采用1GHz宽带数字信道化测频技术获取两路输入信号中心频率，同时进行数字下变频处理，得到两路零中频信号的参考数字序列，对这两路零中频信号的参考数字序列分别进行点目标调制(点目标调制包括距离、速度、幅度调制)、以及极化特性调制，得到调制后的两路中频信号。

点目标调制和极化特性调制具体为：

如图2所示，对于高分辨率下的每个目标散射点先进行点目标调制，然后进行极化特性调制，极化特性调制原理依据如下公式(1)～(3)，即水平支路输入信号经过水平极化调制与垂直支路输入信号经过水平极化调制相加后为水平支路输出信号，水平支路输入信号经过垂直极化调制与垂直支路输入信号经过垂直极化调制相加后为垂直支路输出信号，从而实现了每个散射点任意极化特性的模拟。

展开可得到，

其中，s_i-H(n)、s_i-V(n)分别为第i个散射点经过极化调制后的水平支路和垂直支路数字信号，s_tr-H(n)、s_tr-V(n)分别为水平支路和垂直支路零中频信号的参考数字序列，S_i-HH为对水平支路输入信号进行水平极化调制的极化信息，S_i-HV为对垂直支路输入信号进行水平极化调制的极化信息、S_i-VH为对水平支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息、S_i-VV为对垂直支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息，A_i-HH、A_i-HV、A_i-VH、A_i-VV为极化散射矩阵中极化信息的幅度，

为极化散射矩阵中极化信息的相位，n为数字序列索引，n＝1,2,3….,；i＝1,2,3,…,N，N为散射点总数，j为虚数。

试验开始前，计算机控制单元将目标一维距离像上每个散射点的极化散射矩阵信息下载到全极化目标模拟器中，试验开始后，根据计算机控制单元下发的入射角参数进行当前各散射点的极化散射矩阵的查表选择，查表得到的极化调制信息按照图2所示进行极化特性调制。

微波上变频单元对中频信号处理单元输出的中频信号进行上变频，采用多级混频将信号变频到雷达发射信号的频率，并在射频频段上对信号进行脉冲调制和幅度电平控制，以满足目标信号模拟时对信号幅度动态和调制深度的要求，在上变频单元输出端设计了一组开关滤波器组，用来进行谐波抑制。

频综单元产生系统变频所需要的本振信号和时钟信号，主要包括接收时的下变频本振信号，上变频时的各级本振信号，中频信号处理的采样时钟信号，以及相应板卡的参考时钟；采用同一个晶振作为时钟来源，因此，本系统是一个全相参的射频信号源系统。频综单元主要产生各变频本振信号和步进频综信号，以及实现内部参考信号与外部参考信号相切换，系统可适应内外时钟的工作方式；所有的变频本振均采用PLL(锁相环)来实现。PLL产生的信号稳定，杂散水平比较高，但缺点是相噪相对于直接式频综差，在设计高频步进频综的PLL时采用双环设计，这样可以获得相对水平较高的相位噪声。

实时控制单元包括宽带处理板卡、瞬时测频板、VPX底板，均设计为VPX总线结构形式，与中频信号处理单元安装在同一个VPX机箱中，实时控制计算机通过VPX总线控制中频信号处理单元实现对中频信号的调制，通过VPX总线接口控制实现对射频接收单元、微波上变频单元和频综单元的器件控制。宽带信号处理板卡的Power PC用于实现对全极化目标模拟器的实时控制，主要负责目标的特征计算和试验流程及系统的控制，采用VxWorks嵌入式操作系统；宽带信号处理板卡上的Power PC通过千兆以太网和光纤反射内存网接收主控计算机的战情文件数据，推演试验进程。根据战情数据进行解算并实时控制中频信号处理单元各通道的工作，实现各种目标信号的模拟，实现对全极化目标模拟器的频综、射频接收、自动增益和上变频单元中脉冲调制器、程控衰减器的实时控制。

极化校准系统，用于对全极化目标模拟器的水平支路和垂直支路输出射频信号的幅度一致性及相位一致性进行校准。试验开始前，对两个支路的幅相频特性进行校准，通过测量射频信号在通道中传输的幅相频特性，并将通道幅相频特性以幅度相位校准表格形式下载到全极化目标模拟器中，以便进行通道预失真处理，保证系统信号通道满足幅相频特性的要求；校准方法如图3所示，计算机控制单元通过以太网接口直接与极化校准系统相连，控制极化校准系统的工作模式。极化校准系统根据计算机控制单元的频率参数设置输出相应频率的脉冲信号送给全极化目标模拟器，全极化目标模拟器经过完整的射频通道输出的两个支路射频信号进入极化校准系统，在极化校准系统中提取两个支路信号之间的幅度差、相位差，并通过以太网上传到计算机控制单元。计算机控制单元根据该幅度差和相位差形成幅度相位校准表格下载到全极化目标模拟器中；实际使用时，全极化目标模拟器根据计算机控制单元下发的频率参数查找幅度相位校准表格获得两个支路之间的幅度差和相位差，控制两个支路输出信号的幅度和相位，使两个通道输出信号的幅度和相位一致；

阵列馈电系统包括顺次相连的功分器、精位控制单元、粗位控制单元和球面阵列。

通过功分器将水平和垂直两路射频信号分别功分成三路进入精位控制单元，精位控制单元分别进行幅度和相位控制后，分别输出两组A、B、C支路信号，通过精位控制单元中有源幅相控制组件对各支路信号的幅度和相位进行控制，可以实现辐射信号在三元组天线内角位置的改变，控制原理如下：

目标等效辐射中心(即目标方位角和俯仰角)的变化或运动可以通过角闪烁方程来描述，如下式(4)～(6)所示。阵列馈电系统接收计算机控制单元下发的目标方位角和俯仰角参数，根据算式(4)～(6)计算出三元组中三个天线辐射信号的归一化幅度，从阵列校准表格中查表得到控制码字，对精位控制单元中的衰减器进行控制，同时通过对精位控制单元中的程控移相器的控制，使三元组中每个天线辐射信号的相位一致；这样三元组三个辐射天线辐射信号的振幅中心便是等效辐射中心的位置(以角位置表示)，这样形成的等效辐射中心位置必然在三元组内部。

E₁+E₂+E₃＝1 (6)

式中，ψ为等效辐射中心的方位角，

为等效辐射中心的俯仰角，ψ₁，ψ₂，ψ₃为三元组三个辐射天线的方位角，

为三元组三个辐射天线的俯仰角，E₁,E₂,E₃为三个辐射天线的发射信号振幅。

所述粗位控制单元实现辐射信号在不同三元组之间的选择变化，采用微波开关矩阵来实现，其控制原理为辐射信号在三元组之间的选择变化是通过粗位控制单元开关矩阵的开关导通来实现的。原理过程是将球面屏上的A、B、C三支路所对应的辐射天线分别进行编码，然后将球面屏上所有的三元组所对应的三组天线编码以表格形式存入计算机控制单元中。在实际的工作过程中，要选通某个三元组天线则从表格中读出相应的三元组天线控制码分别送给对应的支路开关矩阵，使信号从三元组天线辐射出去，从而实现辐射信号在三元组之间的改变，达到辐射目标角度粗位控制的目的。

所述球面阵列包括球面屏、六自由度调整装置、辐射天线；所述球面屏采用传统的单层空间网架结构；所述六自由度调整装置用于对安装天线的角位置进行微调，从而提高角位置控制精度；所述辐射天线用于向安装在三轴转台上被试雷达辐射全极化目标模拟器输出的射频信号。

所述阵列校准系统是射频仿真系统的重要组成部分，它是一种用于对阵列馈电系统进行标定、校准和测试的工具，阵列校准原理图如图4所示，计算机控制单元通过以太网接口控制矢量网络分析仪输出射频信号，通过地沟电缆输入到阵列馈电系统，计算机控制单元控制阵列馈电系统，使输入信号通过天线向安装于三轴转台上的校准装置辐射信号，同时控制三轴转台使校准装置对准辐射信号，计算机控制单元控制校准装置，使其接收到的信号输出到矢量网络分析仪，阵列校准计算机通过以太网从矢量网络分析仪读取信号的幅度和相位数据，并将幅度和相位数据及其对应的精位控制单元中衰减器衰减量和移相器移相量保存到阵列校准数据表格中；阵列校准数据表格包括幅度和相位数据、精位控制单元中衰减器衰减量及其对应的控制码字、精位控制单元中移相器移相量及其对应的控制码字；目标角位置模拟时通过使用阵列校准数据表格，从而提高目标角位置精度。

一种基于多通道的全极化目标实现方法，主要实现步骤如下：

1)极化校准系统根据计算机控制单元的参数设置输出相应频率的脉冲信号送给全极化目标模拟器，全极化目标模拟器经过完整的射频通道输出的两个支路射频信号进入极化校准系统，在极化校准系统中提取两个支路信号之间的幅度差及相位差，并通过以太网上传到计算机控制单元，计算机控制单元根据幅度差和相位差形成幅度相位校准表格下载到全极化目标模拟器中，实际使用时，全极化目标模拟器根据计算机控制单元下发的频率参数查找幅度相位校准表格获得两个支路之间的幅度差和相位差，控制两个支路输出信号的幅度和相位，使两个通道输出信号的幅度和相位一致。

2)计算机控制单元通过以太网接口控制矢量网络分析仪输出射频信号，通过地沟电缆输入到阵列馈电系统，计算机控制单元控制阵列馈电系统，使输入信号通过阵面天线向安装于三轴转台上的校准装置辐射信号，同时控制三轴转台使校准装置对准辐射信号，计算机控制单元控制校准装置，使其接收到的信号输出两路到矢量网络分析仪，计算机控制单元通过以太网从矢量网络分析仪读取信号的幅度和相位数据，并将数据保存到阵列校准数据表格中。

3)全极化目标模拟器开机后，自动加载幅度相位校准表格，将两路射频输出通道之间的幅度差和相位差校平，根据计算机控制单元下发的入射角参数进行当前各散射点的极化散射矩阵的查表选择，查表得到的极化调制信息按照图2所示进行极化特性调制。

4)阵列馈电系统接收计算机控制单元下发的方位角和俯仰角参数，计算出三个精位控制单元的衰减量，通过查找阵列校准表格，对精位控制单元中的衰减器和移相器分别进行控制，同时计算得到三个支路的开关控制码，控制三个支路的开关矩阵，使全极化目标模拟器输出的两路射频信号到达天线的输入端口，通过球面阵列的天线向架设于三轴转台上的被试雷达辐射全极化目标信号。

极化特性调制具体为：水平支路输入信号经过水平极化调制与垂直支路输入信号经过水平极化调制相加后为水平支路输出信号，水平支路输入信号经过垂直极化调制与垂直支路输入信号经过垂直极化调制相加后为垂直支路输出信号，具体通过以下公式实现：

展开可得到，

其中，s_i-H(n)、s_i-V(n)分别为第i个散射点经过极化调制后的水平支路和垂直支路数字信号，s_tr-H(n)、s_tr-V(n)分别为水平支路和垂直支路零中频信号的参考数字序列，S_i-HH为对水平支路输入信号进行水平极化调制的极化信息，S_i-HV为对垂直支路输入信号进行水平极化调制的极化信息、S_i-VH为对水平支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息、S_i-VV为对垂直支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息，A_i-HH、A_i-HV、A_i-VH、A_i-VV分别为极化散射矩阵中极化信息的幅度，

分别为极化散射矩阵中极化信息的相位，n为数字序列索引，n＝1,2,3….,；i＝1,2,3,…,N，N为散射点总数，j为虚数。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于多通道的全极化目标实现系统，其特征在于，包括全极化目标模拟器、阵列馈电系统、计算机控制单元、极化校准系统、阵列校准系统；

所述全极化目标模拟器用于根据雷达信号进行极化特性调制产生水平支路和垂直支路射频信号，水平支路和垂直支路射频信号分别接入阵列馈电系统；

所述阵列馈电系统用于控制两路射频信号的幅度和相位，实现天线的选择，使水平和垂直两路信号通过选择的辐射天线同时向被试雷达进行辐射；

所述极化校准系统用于对全极化目标模拟器输出的水平和垂直支路的射频信号进行幅相一致性校准；

所述阵列校准系统用于对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准；

所述计算机控制单元与全极化目标模拟器、极化校准系统、阵列馈电系统和阵列校准系统相连，协调控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于多通道的全极化目标实现系统，其特征在于：所述全极化目标模拟器包括：射频接收单元、中频信号处理单元、微波上变频单元、频综单元和实时控制单元；

射频接收单元对接收的两路雷达射频信号进行预处理后下变频成中频信号后输入到中频信号处理单元，中频信号处理单元对输入的中频信号进行测幅，将测幅值发送给实时控制单元，实时控制单元将测幅值与AGC门限进行比较，根据AGC控制原理，自动调节射频接收单元前端输入衰减器的控制量，直到输出功率稳定在AGC门限电平；

中频信号处理单元对射频接收单元输出的两路中频信号进行AD采样，获取两路输入信号中心频率，同时进行数字下变频处理，得到两路零中频信号的参考数字序列，对两路零中频信号的参考数字序列进行调制，得到调制后的两路中频信号；

微波上变频单元对中频信号处理单元输出的中频信号进行上变频到雷达发射信号的频率；

频综单元产生变频所需要的本振信号和时钟信号；

实时控制单元用于对射频接收单元、中频信号处理单元、微波上变频单元和频综单元的控制。

3.根据权利要求2所述的一种基于多通道的全极化目标实现系统，其特征在于：对两路零中频信号的参考数字序列进行调制，包括点目标调制和极化特性调制，极化特性调制为：对水平支路输入信号经过水平极化调制与垂直支路输入信号经过水平极化调制相加后作为水平支路输出信号，水平支路输入信号经过垂直极化调制与垂直支路输入信号经过垂直极化调制相加后作为垂直支路输出信号，具体通过以下公式实现：

展开可得到，

其中，s_i-H(n)、s_i-V(n)分别为第i个散射点经过极化调制后的水平支路和垂直支路数字信号，s_tr-H(n)、s_tr-V(n)分别为水平支路和垂直支路零中频信号的参考数字序列，S_i-HH为对水平支路输入信号进行水平极化调制的极化信息，S_i-HV为对垂直支路输入信号进行水平极化调制的极化信息、S_i-VH为对水平支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息、S_i-VV为对垂直支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息，A_i-HH、A_i-HV、A_i-VH、A_i-VV分别为极化散射矩阵中极化信息的幅度，

分别为极化散射矩阵中极化信息的相位，n为数字序列索引，n＝1,2,3….,；i＝1,2,3,…,N，N为散射点总数，j为虚数。

4.根据权利要求1所述的一种基于多通道的全极化目标实现系统，其特征在于：所述阵列馈电系统包括顺次相连的功分器、精位控制单元、粗位控制单元和球面阵列；

通过功分器将水平和垂直两路射频信号分别功分成三路进入精位控制单元，精位控制单元分别进行幅度和相位控制，粗位控制单元实现辐射信号在不同三元组之间的选择切换，通过球面阵列向被试雷达辐射全极化目标模拟器输出的射频信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于多通道的全极化目标实现系统，其特征在于：精位控制单元进行幅度和相位控制，具体为：通过下述公式计算出三个辐射天线的发射信号归一化幅度E₁,E₂,E₃，进而通过精位控制单元控制输入信号的幅度：

E₁+E₂+E₃＝1

式中，ψ为等效辐射中心的方位角，

为等效辐射中心的俯仰角，ψ₁，ψ₂，ψ₃为三元组三个辐射天线的方位角坐标，

为三元组三个辐射天线的俯仰角坐标，E₁,E₂,E₃为三个辐射天线发射信号的归一化幅度。

6.根据权利要求4所述的一种基于多通道的全极化目标实现系统，其特征在于：所述粗位控制单元实现辐射信号在不同三元组之间的选择切换，具体为：将球面阵列的球面屏上的所有辐射天线分别进行编码，并以表格形式存入计算机控制单元中；在工作过程中，要选通某个三元组天线则从表格中读出该三元组中三个辐射天线的控制码，通过粗位控制单元控制对应的支路开关矩阵，选通对应的辐射天线，从而实现辐射信号在三元组之间的切换。

7.根据权利要求1所述的一种基于多通道的全极化目标实现系统，其特征在于：所述极化校准系统的极化校准方法为：

极化校准系统根据计算机控制单元的频率参数设置输出相应频率的脉冲信号送给全极化目标模拟器，全极化目标模拟器经过射频通道输出的两个支路射频信号进入极化校准系统，在极化校准系统中提取两个支路信号之间的幅度差、相位差，形成幅度相位校准表格，并通过以太网上传到计算机控制单元。

8.根据权利要求1所述的一种基于多通道的全极化目标实现系统，其特征在于：阵列校准系统的校准方法为：

计算机控制单元通过以太网接口控制矢量网络分析仪输出射频信号，输入到阵列馈电系统，计算机控制单元控制阵列馈电系统，使射频信号通过天线向安装于三轴转台上的校准装置辐射信号，同时控制三轴转台使校准装置对准辐射信号，计算机控制单元控制校准装置，使其接收到的信号输出到矢量网络分析仪，计算机控制单元通过以太网从矢量网络分析仪读取信号的幅度和相位数据，并将幅度和相位数据及其对应的精位控制单元中的衰减器或移相器的控制码字保存到阵列校准数据表格中。

9.根据权利要求1～8任一一项所述的一种基于多通道的全极化目标实现系统的实现方法，其特征在于：包括步骤：

通过阵列校准系统对全极化目标模拟器输出的水平支路和垂直支路射频信号进行幅相一致性校准，得到幅度相位校准表格；

通过阵列校准系统对阵列馈电系统输出的目标辐射信号角位置进行校准，得到阵列校准表格；

全极化目标模拟器加载幅度相位校准表格，将两路射频输出通道之间的幅度差和相位差校平，对输入信号进行极化特性调制变频输出垂直和水平方向的射频信号；

阵列馈电系统接收计算机控制单元下发的方位角和俯仰角参数，计算出精位控制单元的衰减幅值，通过查询阵列校准表格对精位控制单元中的衰减器和移相器分别进行控制，同时计算得到支路的开关控制码，控制支路的开关矩阵，使全极化目标模拟器输出的两路射频信号到达天线的输入端口，通过球面阵列的天线向被试雷达辐射全极化目标信号。

10.根据权利要求9所述的一种基于多通道的全极化目标实现方法，其特征在于：极化特性调制为：对水平支路输入信号经过水平极化调制与垂直支路输入信号经过水平极化调制相加后作为水平支路输出信号，水平支路输入信号经过垂直极化调制与垂直支路输入信号经过垂直极化调制相加后作为垂直支路输出信号，具体通过以下公式实现：

展开可得到，

其中，s_i-H(n)、s_i-V(n)分别为第i个散射点经过极化调制后的水平支路和垂直支路数字信号，s_tr-H(n)、s_tr-V(n)分别为水平支路和垂直支路零中频信号的参考数字序列，S_i-HH为对水平支路输入信号进行水平极化调制的极化信息，S_i-HV为对垂直支路输入信号进行水平极化调制的极化信息、S_i-VH为对水平支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息、S_i-VV为对垂直支路输入信号进行垂直极化调制的极化信息，A_i-HH、A_i-HV、A_i-VH、A_i-VV分别为极化散射矩阵中极化信息的幅度，

分别为极化散射矩阵中极化信息的相位，n为数字序列索引，n＝1,2,3….,；i＝1,2,3,…,N，N为散射点总数，j为虚数。

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