CN112255593A - 一种用于目标分类识别雷达的变频组件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于雷达微波收发领域，特别涉及一种用于目标分类识别雷达的变频组件。本发明的多模式信号发生模块与激励产生模块、去调频本振产生模块相连，去调频本振产生模块和激励产生模块、去调频接收机相连，去调频接收机和数据处理模块相连。本发明可以直接实时灵活产生多模式的高性能超宽带信号和窄带信号而无需引入复杂的倍频或者混频电路，宽带、窄带收发通路共用，硬件电路简单、可靠性高、性能优化、灵活性高，为雷达提高目标分类和识别精度奠定良好基础。
Description
技术领域
本发明属于雷达微波收发领域，特别涉及一种用于目标分类识别雷达的变频组件。
背景技术
雷达作为一种先进的探测工具，具有全天时、全天候、远距离获取目标信息的能力。随着科学技术的发展，现代雷达已不单是完成对目标位置、速度等信息的提取，而且要求对目标进行分类、识别，以便于操作员获得更详细的目标信息。某型目标分类识别雷达即是该种应用的雷达，具有目标属性判别功能，在检测、跟踪目标后可根据操作员指令实现目标分类和目标识别。目标分类主要是将目标划分为螺旋桨飞机、喷气式飞机、直升机、导弹等几个类别，利用的是窄带模式下所获取的目标速度信息、幅度信息、多普勒谱信息等；目标识别是在目标分类的基础上进一步确定目标型号，利用的是宽带模式下目标的高分辨一维距离像信息。因此，该雷达需同时具有窄带模式和宽带模式工作能力，并且要求发射波形可实时、多模式变换。宽带模式下发射信号带宽较大，要求ADC的采样速率很高，高速的采样速率势必导致信号系统实时处理的数据量剧增，因此需要在接收系统中进行去调频处理来降低回波信号的中频处理带宽，减轻对ADC器件的选型和信号处理系统的设计压力。因此，该雷达的变频组件需同时具备窄带工作和宽带工作能力，可以产生多模式的超宽带发射信号和窄带发射信号，同时能对宽带和窄带回波进行接收、AD采样处理。
现有常用的变频组件超宽带信号多是通过产生窄带信号后多次倍频扩展带宽或者通过产生基带信号再混频方式来获取，而且宽窄带的发射、接收通道分开设计。通过多次倍频方式扩展带宽的方式，电路复杂、可靠性低、信号倍频次数的增多会带来信号频谱纯度、相位噪声、杂散抑制等指标的恶化；通过产生基带信号再混频来扩展带宽的方式，信号带内幅相一致性较差、载波泄露较大，最终会影响雷达系统的性能；宽带窄带的发射、接收通道分开设计，会造成设计复杂、硬件开销大、制造成本高。
发明内容
针对背景技术的不足，本发明提供了一种用于目标分类识别雷达的变频组件。可以直接实时灵活产生多模式的高性能超宽带信号和窄带信号而无需引入复杂的倍频或者混频电路，宽带、窄带收发通路共用，硬件电路简单、可靠性高、性能优化、灵活性高，为雷达提高目标分类和识别精度奠定良好基础。
本发明的技术方案是：一种用于目标分类识别雷达的变频组件，包括多模式信号发生模块、激励产生模块、去调频本振产生模块、去调频接收机、数据处理模块，其特征在于：多模式信号发生模块与激励产生模块、去调频本振产生模块相连，去调频本振产生模块和激励产生模块、去调频接收机相连，去调频接收机和数据处理模块相连，所述多模式信号发生模块包括数据存储电路、接口通讯电路、波形产生电路、波形调理电路，波形产生电路在系统时钟的作用下，从数据存储电路中读取雷达整机所需波形数据，实时、直接产生多种模式的高性能超宽带或窄带信号，经过波形调理电路后形成超宽带和窄带发射波形以及超宽带去调频波形，同时通过接口通讯电路与雷达指控终端进行状态、指令互传，数据存储电路储存雷达整机的各种波形数据和变频组件的身份信息和工作信息。其有益效果是：本发明不用传统的倍频或者混频方式扩展带宽而是直接产生雷达所需的各种模式的超宽带和窄带发射波形以及超宽带去调频波形，频谱纯度高、相位噪声低、带内幅相一致性好，无需引入复杂的倍频或者混频电路，性能更稳定可靠、体积重量明显减小；并且宽带、窄带的发射通道和接收通道合并设计，硬件开销少、集成度高、性能可靠、指标优化，可移植性和可扩展性强；接收通道将雷达回波信号转换成光信号后进行处理，可以实现多个通道的打包传输和远距离传输，提高雷达的环境适应性。
如上所述的一种用于目标分类识别雷达的变频组件，其特征在于：所述激励产生模块包括混频11、混频12、开关1、开关2、放大滤波以及滤波器组，雷达工作在目标分类模式时，发射波形为窄带波形，经过开关1与二本振进行混频后送到开关2，雷达工作在目标识别模式时，发射波形为超宽带波形，直接经过开关1后送到开关2，开关2根据雷达当前工作模式输出所需波形信号，经过放大滤波后与一本振进行混频，然后经过滤波器组滤除带外杂散，作为发射机的发射激励信号。其有益效果是：实现了雷达发射激励通道的宽窄带共用，简化了电路设计和信号连接。
如上所述的一种用于目标分类识别雷达的变频组件，其特征在于：所述去调频本振产生模块包括混频01、放大滤波、混频02、滤波器组。一本振和二本振在混频01中进行下变频，经过放大滤波后与来自多模式信号发生模块的去调频波形在混频02中进行上变频，再经过滤波器组滤除带外杂散，作为去调频接收机的去调频本振信号。其有益效果是：简化了频率综合器的设计和本振信号的种类。
如上所述的一种用于目标分类识别雷达的变频组件，其特征在于：所述去调频接收机包括大功率限幅、低噪声场放、滤波器组、STC衰减、混频21、放大滤波、混频22。雷达回波信号经过大功率限幅后进行低噪声放大，然后经过滤波器组滤除干扰信号，再进行STC(灵敏度时间控制)衰减，当雷达工作在目标分类模式时，STC衰减之后的信号与一本振进行混频，当雷达工作在目标识别模式时，STC衰减之后的信号与去调频本振进行混频，混频之后的信号经过放大滤波处理，然后与二本振进行混频，再经过滤波放大后得到中频回波信号。其有益效果是：实现了雷达接收通道的宽窄带共用，简化了电路设计，提升了产品性能和可靠性。
如上所述的一种用于目标分类识别雷达的变频组件，其特征在于：所述数据处理模块包括中频限幅、采样处理。中频回波信号经过中频限幅后，确保信号最大幅度不超过ADC器件的输入极限，然后在数字时钟作用下进行A/D采样，并经过正交插值、低通滤波后转换成光信号输出。其有益效果是：将回波信号转换成光信号后，可以实现多个通道的打包传输和远距离传输，提高雷达的环境适应性。
附图说明
图1：变频组件原理框图。
图2：多模式信号发生模块原理框图。
图3：激励产生模块原理框图。
图4：去调频本振模块原理框图。
图5：去调频接收机模块原理框图。
图6：数据处理模块原理框图。
具体实施方式
本发明提出了一种用于目标分类识别雷达的变频组件，下面结合实施例和附图对本发明做进一步地说明，本发明的实施例，在一种C波段目标分类和识别雷达上实现。
如图1所示，一种用于目标分类识别雷达的变频组件，包括多模式信号发生模块、激励产生模块、去调频本振产生模块、去调频接收机、数据处理模块。其特征在于：多模式信号发生模块与激励产生模块、去调频本振产生模块相连，去调频本振产生模块和激励产生模块、去调频接收机相连，去调频接收机和数据处理模块相连。
如图2所示，多模式信号发生模块包括数据存储电路、接口通讯电路、波形产生电路、波形调理电路。系统时钟为100MHz，波形产生电路将其倍频到3GHz再放大滤波后作为其中超高速DDS的时钟，根据雷达工作模式的不同，波形产生电路中的FPGA从数据存储电路中读取雷达整机所需的波形数据送给超高速DDS，在雷达进行目标分类时，波形产生电路产生中心频率为60MHz、带宽10MHz的窄带线性调频信号作为发射波形，去调频波形端口无输出信号；在雷达进行目标识别时，波形产生电路产生中心频率为720MHz、带宽350MHz的宽带线性调频信号作为发射波形，在此工作模式下，雷达在接收回波时，波形产生电路根据信号处理系统的控制，在相应的某个时间点产生中心频率为780MHz、斜率和上述宽带发射波形一致的宽带线性调频信号作为去调频波形；信号的带宽、脉宽、形式等都可以根据雷达整机所需实时变化。
如图3所示，激励产生模块包括混频11、混频12、开关1、开关2、放大滤波以及滤波器组。雷达工作在目标分类模式时，发射波形为中心频率为60MHz的窄带波形，经过开关1与二本振780MHz进行混频；雷达工作在目标识别模式时，发射波形为中心频率为720MHz的超宽带波形，直接经过开关1后送到开关2，开关2根据雷达当前工作模式输出所需波形信号，经过放大滤波后与一本振进行混频，然后经过滤波器组滤除带外杂散，得到发射激励信号，频率为C波段，目标分类模式时可以61个频点切换，目标识别模式时可以31个频点切换。
如图4所示，去调频本振产生模块包括混频01、放大滤波、混频02、滤波器组。一本振和二本振在混频01中进行下变频，得到(Lf1-780)MHz的点频信号，此时去调频波形为中心频率为780MHz的宽带线性调频信号，两者在混频02中进行上变频，得到中心频率为Lf1的宽带线性调频信号，再经过滤波器组滤除带外杂散，作为去调频接收机的去调频本振信号，可以31个频点切换。
如图5所示，去调频接收机包括大功率限幅、低噪声场放、滤波器组、STC衰减、混频21、放大滤波、混频22。雷达回波信号经过大功率限幅后进行低噪声放大，然后经过滤波器组滤除干扰信号，再进行STC衰减，当雷达工作在目标分类模式时，开关选择输出一本振，与STC衰减之后的信号进行混频得到中心频率为720MHz的一中频信号，然后与二本振780MHz进行混频，得到窄带模式下的回波信号；当雷达工作在目标识别模式时，开关选择输出去调频本振，与STC衰减之后的信号在混频21中进行混频去调频处理，然后与二本振780MHz进行混频，得到宽带模式下的回波信号。根据整机需求，采用了3通道去调频接收机，电路相同。
如图6所示，数据处理模块包括中频限幅、采样处理。中心频率为60MHz的中频回波信号经过中频限幅后，确保信号最大幅度不超过ADC器件的输入极限，然后在数字时钟作用下进行16位的A/D采样，并经过正交插值、低通滤波后转换成光信号，3个通道的回波信号进行打包后输出。
本发明可以直接实时灵活产生多模式的高性能超宽带信号和窄带信号而无需引入复杂的倍频或者混频电路，宽带、窄带收发通路共用，硬件电路简单、可靠性高、性能优化、灵活性高，为雷达提高目标分类和识别精度奠定良好基础。
采用本实施例的技术方案，可以更容易实现雷达回波处理通道数的扩充或减少。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的原理和范围。这样，倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种用于目标分类识别雷达的变频组件，包括多模式信号发生模块、激励产生模块、去调频本振产生模块、去调频接收机、数据处理模块，其特征在于：多模式信号发生模块与激励产生模块、去调频本振产生模块相连，去调频本振产生模块和激励产生模块、去调频接收机相连，去调频接收机和数据处理模块相连，所述多模式信号发生模块包括数据存储电路、接口通讯电路、波形产生电路、波形调理电路，波形产生电路在系统时钟的作用下，从数据存储电路中读取雷达整机所需波形数据，实时、直接产生多种模式的超宽带或窄带信号，经过波形调理电路后形成超宽带和窄带发射波形以及超宽带去调频波形，同时通过接口通讯电路与雷达指控终端进行状态、指令互传，数据存储电路储存雷达整机的各种波形数据和变频组件的身份信息和工作信息。
2.如权利要求1所述的一种用于目标分类识别雷达的变频组件，其特征在于：所述激励产生模块包括混频11、混频12、开关1、开关2、放大滤波以及滤波器组，雷达工作在目标分类模式时，发射波形为窄带波形，经过开关1与二本振进行混频后送到开关2，雷达工作在目标识别模式时，发射波形为超宽带波形，直接经过开关1后送到开关2，开关2根据雷达当前工作模式输出所需波形信号，经过放大滤波后与一本振进行混频，然后经过滤波器组滤除带外杂散，作为发射机的发射激励信号。
3.如权利要求1所述的一种用于目标分类识别雷达的变频组件，其特征在于：所述去调频本振产生模块包括混频01、放大滤波、混频02、滤波器组，一本振和二本振在混频01中进行下变频，经过放大滤波后与来自多模式信号发生模块的去调频波形在混频02中进行上变频，再经过滤波器组滤除带外杂散，作为去调频接收机的去调频本振信号。
4.如权利要求1所述的一种用于目标分类识别雷达的变频组件，其特征在于：所述去调频接收机包括大功率限幅、低噪声场放、滤波器组、STC衰减、混频21、放大滤波、混频22，雷达回波信号经过大功率限幅后进行低噪声放大，然后经过滤波器组滤除干扰信号，再进行STC(灵敏度时间控制)衰减，当雷达工作在目标分类模式时，STC衰减之后的信号与一本振进行混频，当雷达工作在目标识别模式时，STC衰减之后的信号与去调频本振进行混频，混频之后的信号经过放大滤波处理，然后与二本振进行混频，再经过滤波放大后得到中频回波信号。
5.如权利要求1所述的一种用于目标分类识别雷达的变频组件，其特征在于：所述数据处理模块包括中频限幅、采样处理，中频回波信号经过中频限幅后，确保信号最大幅度不超过ADC器件的输入极限，然后在数字时钟作用下进行A/D采样，并经过正交插值、低通滤波后转换成光信号输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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