CN112255605A - 一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于雷达微波接收领域，特别涉及一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统。本发明在雷达原有的发射信号中通过软件控制增加修正补偿所需波形，通过处理后得到基准信号提供给多路接收通道，根据雷达整机需求在A/D处理模块中对通道间增益偏差实时进行计算并补偿修正，无需远场修正也无需额外增加校正信号源模块和校正网络或者开关切换模块，而且也不影响原有发射激励信号和接收通道自检所需测试信号的性能参数，能够实现每个周期的校正，不影响雷达的正常工作时间，设计简单、操作灵活、性能优化、硬件开销较小，便于在某些老雷达的改造升级中推广使用。

Description

一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统

技术领域

本发明属于雷达微波接收领域，特别涉及一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统。

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。比幅测高雷达除了提供目标的方位和距离信息外，还可通过多波束比幅测高技术计算出目标的高度信息，为战场指挥员提供更精确的战场空中态势，所以测高精度成为比幅测高雷达的一个重要战技术指标，接收通道间增益一致性是影响测高精度的关键因素，因此，比幅测高雷达对接收系统的通道间增益一致性指标提出了更高的要求。

比幅测高雷达的接收系统往往有多个接收通道，每个通道由多种有源器件和无源器件组成，尤其对于有源器件，温度变化、器件老化等因素会造成器件性能的波动，从而导致各接收通道间增益很难长时间保持一致；其次，为了对抗各种干扰，比幅测高雷达工作频带选择都较宽，而器件在不同频率下表现出的特性也有差异，导致通道的带内增益起伏会有变化；同时，不同批次的器件性能参数也会有所不同，导致接收通道在维修或者更换之后增益特性也会改变，通道间增益一致性很难保证。

为了降低通道间增益的波动对雷达整机测高性能的影响，需要对增益偏差进行修正补偿，常用的方法有远场修正和校正网络修正。远场修正是利用外置信号源作为参考信号，该方法虽然能够对雷达接收通道间增益偏差进行修正补偿，但是操作不够方便，测试时间较长、占用雷达工作时间，而且对于通道更换或者维修以及长时间工作之后的增益变化不能实时进行修正。通过校正网络修正虽然可以解决以上问题，但是需要专门的校正模块和校正网络或者开关切换模块，设计复杂、硬件开销增加较多；有的增益修正补偿是通过控制接收通道中的衰减器来实现，精度不高、操作复杂、响应时间较长。

随着部队对装备性能使用要求的提升，老雷达的改造需求日益增加，对于采用多通道接收机的雷达来说，接收通道增益一致性的提升对于整机性能的优化来说具有相当重要的意义。传统的校正方式需要额外增加校正信号源和校正网络或者开关切换模块，雷达改造工作量大、硬件电路变化多，影响改造的实用性、推广性。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明提供了一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统。在雷达原有的发射信号中通过软件控制增加修正补偿所需的波形，通过处理后得到基准信号提供给多路接收通道，根据雷达整机需求在A/D处理模块中对通道间增益偏差实时进行计算并补偿修正，无需远场修正也无需额外增加校正信号源模块和校正网络或者开关切换模块，而且也不影响原有发射激励信号和接收通道自检所需测试信号的性能参数，能够实现每个周期的校正，不影响雷达的正常工作时间，设计简单、操作灵活、性能优化、硬件开销较小，便于在某些老雷达的改造升级中推广使用。

本发明的技术方案是：一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，包括激励/基准信号产生模块、八通道接收机、八通道A/D处理模块，其特征在于：激励/基准信号产生模块与八通道接收机相连，八通道接收机与八通道A/D处理模块相连，激励/基准信号产生模块为八通道接收机提供八路基准信号，与八路回波信号耦合后送给八通道接收机，在比幅测高雷达需要进行通道增益补偿时，八路基准信号经过接收通道的两次混频处理后得到中频信号送给八通道A/D处理模块，经过模数变换、数字下变频、正交插值、数字滤波等处理，对采样的数据剔除波形前、后端的异常数据后进行平均，求出各个接收通道在当前频点下的增益，以第一通道为参考，依次计算出其它通道与该通道的增益偏差并储存，然后在雷达正常工作时对回波幅度数据代入该偏差进行补偿。其有益效果是：本发明不采用传统的远场修正和校正网络修正，无需额外增加校正信号源和校正网络或者开关切换模块，而且也不影响原有发射激励信号和接收通道自检所需测试信号的性能参数。在雷达原有的发射信号中只需通过时序控制增加修正补偿所需波形，通过激励/基准信号产生模块处理后得到八路基准信号提供给接收通道，根据整机需求在A/D处理模块中对通道间增益偏差实时进行计算并补偿修正，能够实现每个周期的校正，不影响雷达的正常工作时间。性能稳定可靠，硬件开销少，并且对于某些具备升级改造条件的老雷达来说，该发明可以用较少的硬件改动来实现对原有多路接收通道的增益补偿修正，提升老雷达的整机性能。

如上所述的一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，其特征在于所述激励/基准信号产生模块包括上变频信号产生模块、开关、合成器、衰减器、功分器，上变频信号产生模块输出的上变频信号中包括雷达工作所需的发射信号和增益补偿所需的校正信号，“检测控制”信号来自八通道A/D处理模块，包括“发射/校正”和“工作/自检”两个控制信号，根据雷达整机需要设置不同的时序，通过控制开关分时选通输出发射激励、自检信号、校正信号，发射激励直接输出给发射机，自检信号和校正信号经过合成后进行衰减，再经过一分八功分后得到八路基准信号送给八通道接收机。其有益效果是：校正信号的产生不是通过专用校正模块产生，而是在上变频信号产生电路不发生任何变化的情况下，通过改变系统波形码和波形时钟的时序控制来实现，硬件开销少、灵活性好。

如上所述的一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，其特征在于所述八通道接收机包括耦合器、低噪声场放、滤波器、STC衰减、一混频、放大滤波、二混频、放大滤波。雷达回波信号耦合基准信号后进行低噪声放大，然后经过滤波器滤除干扰信号，再进行STC衰减，接着与一本振进行混频、放大滤波，然后与二本振进行混频，再经过滤波放大后得到中频信号。其有益效果是：校正信号注入八通道接收机的链路利用雷达原有的自检信号耦合链路，无需额外增加校正网络；相比通过开关切换选择校正信号进入接收通道的方式而言，采用耦合方式可以减少外部控制线的连接数量，同时避免多路开关响应时间不同而造成的相位延迟不同。

如上所述的一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，其特征在于所述八通道A/D处理模块包括中频限幅、模数变换。中频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，然后进行模数变换，接着对转换后的数字信号进行数字下变频、正交插值、数字滤波，对采样的数据剔除波形前、后端的异常数据后进行平均，求出各个接收通道在当前频点下的增益，以第一通道为参考，依次计算出其它通道与该通道的增益偏差并储存，然后在雷达正常工作时对回波幅度数据代入该偏差进行补偿。其有益效果是：依靠A/D处理模块强大的信号处理能力，可在每个周期或者根据需求的时机进行实时校正，不占用雷达整机工作时间；在模块内部通过软件计算即可进行修正补偿，无需通过控制接收通道中的衰减器来实现，硬件简单、误差更小。

附图说明

图1：系统原理框图

图2：激励/自检信号产生模块原理框图

图3：激励/基准信号产生模块原理框图

图4：八通道接收机原理框图

图5：上变频信号和激励/基准控制信号的时序关系图

具体实施方式

本发明的核心思想是：一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，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P波段比幅测高雷达上实现。

如图1所示，一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，本示例以八通道接收机为例，包括激励/基准信号产生模块、八通道接收机、八通道A/D处理模块，激励/基准信号产生模块与八通道接收机相连，八通道接收机与八通道A/D处理模块相连，激励/基准信号产生模块为八通道接收机提供八路基准信号，与八路回波信号耦合后送给八通道接收机，在比幅测高雷达需要进行增益补偿时，八路基准信号经过接收通道的下变频处理后得到中频信号送给八通道A/D处理模块，经过模数变换、数字下变频、正交插值、数字滤波，对采样的数据剔除波形前、后端的异常数据后进行平均，求出各个接收通道在当前频点下的增益，以第一通道为参考，依次计算出其它通道与该通道的增益偏差并储存，然后在雷达正常工作时补偿修正回波幅度数据。

如图2所示，这是雷达不进行接收通道增益补偿时所需的激励/自检信号产生模块，包括上变频信号产生模块、开关、衰减器、功分器，输出的发射激励提供给发射机，输出的自检信号提供给接收通道和信号处理通道进行模拟移动目标测试，在时间上是可以左右移动的，雷达工作和自检是分时进行的。

如图3所示，这是为了满足比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿功能所设计的激励/基准信号产生模块，没有采用传统的设计专用校正信号源方案，硬件上只在图2的基础上增加了一个开关和合成器，上变频信号产生电路不发生任何变化，只用改变系统波形码和波形时钟的时序控制，在雷达每个发射周期的结尾处产生10us宽的连续波作为接收通道增益修正补偿所需的校正信号。如图5所示，w1为发射信号的窄脉冲，w2为发射信号的宽脉冲，w3为校正信号，T为雷达发射周期。“检测控制”信号来自八通道A/D处理模块，包括“发射/校正”和“工作/自检”两个控制信号，根据雷达整机需要设置不同的时序，通过控制开关分时选通输出发射激励、自检信号、校正信号，发射激励直接输出给发射机，自检信号和校正信号经过合成后进行衰减50dB，再经过一分八功分后得到八路基准信号送给八通道接收机，基准信号中自检信号和校正信号不同时出现。

如图4所示，八通道接收机包括耦合器、低噪声场放、滤波器、STC衰减、一混频、放大滤波、二混频、放大滤波。基准信号通过耦合器和雷达回波信号合成输出，雷达正常工作的时候该合成信号只有回波信号，雷达自检的时候该合成信号为自检信号，雷达需要校正的时候该合成信号为校正信号。该合成信号经过低噪声放大、滤波器滤除干扰信号后进行STC衰减，接着与一本振进行混频、放大滤波，然后与二本振进行混频，再经过滤波放大后得到中频信号。

八通道A/D处理模块包括中频限幅、模数变换。中频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，经过模数变换、数字下变频、正交插值、数字滤波，对采样的数据剔除波形前、后端的异常数据后进行平均，求出各个接收通道在当前频点下的增益，以第一通道为参考，依次计算出其它通道与该通道的增益偏差并储存，然后在雷达正常工作时补偿修正回波幅度数据。

采用本实施例的技术方案，可以更容易实现雷达接收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 (4)

1.一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，包括激励/基准信号产生模块、八通道接收机、八通道A/D处理模块，其特征在于：激励/基准信号产生模块与八通道接收机相连，八通道接收机与八通道A/D处理模块相连，激励/基准信号产生模块为八通道接收机提供八路基准信号，与八路回波信号耦合后送给八通道接收机，在比幅测高雷达需要进行通道增益补偿时，八路基准信号经过接收通道的两次混频处理后得到中频信号送给八通道A/D处理模块，经过模数变换、数字下变频、正交插值、数字滤波处理，对采样的数据剔除波形前、后端的异常数据后进行平均，求出各个接收通道在当前频点下的增益，以第一通道为参考，依次计算出其它通道与该通道的增益偏差并储存，然后在雷达正常工作时对回波幅度数据代入该偏差进行补偿。

2.如权利要求1所述的一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，其特征在于：所述激励/基准信号产生模块包括上变频信号产生模块、开关、合成器、衰减器、功分器，上变频信号产生模块输出的上变频信号中包括雷达工作所需的发射信号和增益补偿所需的校正信号，“检测控制”信号来自八通道A/D处理模块，包括“发射/校正”和“工作/自检”两个控制信号，根据雷达整机需要设置不同的时序，通过控制开关分时选通输出发射激励、自检信号、校正信号，发射激励直接输出给发射机，自检信号和校正信号经过合成后进行衰减，再经过一分八功分后得到八路基准信号送给八通道接收机。

3.如权利要求1所述的一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，其特征在于：所述八通道接收机包括耦合器、低噪声场放、滤波器、STC衰减、一混频、放大滤波、二混频、放大滤波，雷达回波信号耦合基准信号后进行低噪声放大，然后经过滤波器滤除干扰信号，再进行STC衰减，接着与一本振进行混频、放大滤波，然后与二本振进行混频，再经过滤波放大后得到中频信号，校正信号注入八通道接收机的链路利用雷达原有的自检信号耦合链路。

4.如权利要求1所述的一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿系统，其特征在于：所述八通道A/D处理模块包括中频限幅、模数变换，中频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，然后进行模数变换，接着对转换后的数字信号进行数字下变频、正交插值、数字滤波，对采样的数据剔除波形前、后端的异常数据后进行平均，求出各个接收通道在当前频点下的增益，以第一通道为参考，依次计算出其它通道与该通道的增益偏差并储存，然后在雷达正常工作时对回波幅度数据代入该偏差进行补偿，在每个周期或者根据需求实时进行校正，不占用雷达整机工作时间。

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