CN205880201U - 一种面阵相扫低空雷达信号处理系统 - Google Patents
一种面阵相扫低空雷达信号处理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种面阵相扫低空雷达信号处理系统，包括面阵相扫天馈、腔体滤波器、合成滤波放大模块、信号差分合成处理模块、A/D数模检测模块、信号反馈控制比较模块和电桥平衡控制预扫描识别电路。本实用新型能够在复杂的地形及强杂波淹没的状态中取舍分割算出动目标的特征信号和静目标的特征信号，从而对动目标进行监控识别。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达领域，尤其涉及一种X/Ku波段的面阵相扫低空雷达信号处理系统。
背景技术
《低空空域管理改革指导意见》要求“始终把确保空防安全、飞行安全和地面重要目标安全放在首位。在空中禁区、空中危险区、国境地带、全国重点防空目标区和重点防空目标周围一定区域上空以及飞行密集地区、机场管制地带等区域，原则上不划设监视空域和报告空域”，这意味着低空“管制空域”需要搜索、预警并处置超空域范围飞行的目标。低空警戒、空管系统等在内的整个通用航空产业链将迎来全面爆发。
再者，随着我国在国际上政治经济地位的提高，国内外安防市场面临的挑战越来越大。目前，国内外安防市场的需求驱动主要源于两类威胁：传统安全威胁和非传统完全威胁。传统安全威胁主要是指国家面临的军事威胁及威胁国际安全的军事因素。非传统安全又称为“新安全威胁”，指的是人类社会过去没有遇到或很少见过的安全威胁；具体说，是指近些年逐渐突出的、发生在战场之外的安全威胁。近些年恐怖主义、跨国犯罪、走私贩毒、海盗等非传统安全威胁逐渐突出，已成为世界越来越棘手的安全问题。
目前的空中管制、要地防空主要通过大型雷达检测，但是现有的监控雷达设备复杂，体积大，功耗大，不宜展开及部署，尤其对低空、超低空目标发现能力弱。因此，迫切需要一种能够适用于低空监测的技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种面阵相扫低空雷达信号处理系统。本实用新型能够在复杂的地形及强杂波淹没的状态中取舍分割算出动目标的特征信号和静目标的特征信号，从而对动目标进行监控识别。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种面阵相扫低空雷达信号处理系统，其特征在于：包括面阵相扫天馈、腔体滤波器、合成滤波放大模块、信号差分合成处理模块、A/D数模检测模块、信号反馈控制比较模块和电桥平衡控制预扫描识别电路，其中，
所述面阵相扫天馈用于发射信号和接收信号；
所述腔体滤波器用于对面阵相扫天馈接收信号的中心频率滤波，并将中心频率滤波后的信号耦合至合成滤波放大模块；
所述合成滤波放大模块用于对滤波后的信号进行“与非门”电路识别放大，并将放大的各路信号耦合至信号差分合成处理模块进行比较；
所述信号差分合成处理模块用于对经合成滤波模块放大后的各路信号进行差分，然后耦合出四路信号并进行合成处理，再倒相放大后合成为两路信号，并耦合至A/D数模检测模块；
所述A/D数模检测模块用于对两路差分放大信号进行数模转换放大，并对该两路信号进行加权处理，分出动目标信号与静目标信号的门限处理，判决出动目标信号与静目标信号，并将两种信号抽样输出耦合至信号反馈控制比较模块；
所述信号反馈控制比较模块用于对抽样的动目标信号和抽样的静目标信号进行差错控制，差错控制后由信号反馈控制比较模块输出信号至电桥平衡控制预扫描识别电路中进行鉴相识别；
所述电桥平衡控制预扫描识别电路用于完成信号反馈控制比较模块中动目标信号与静目标信号的幅值控制，且将两信号进行倒相叠加，完成“0”与“1”两种数字识别信号反馈至信号差分合成处理模块中进行鉴相识别，从而得出动目标信号与静目标信号的特征信号。
所述腔体滤波器至少为两个，每个腔体滤波器将滤波后的信号分成两路信号后同时进行放大，该两路放大的信号同时输入一合成滤波放大模块构成“与非门”关系，并形成一路信号，然后再将该路信号耦合至信号差分合成处理模块。
所述信号差分合成处理模块对接收到的信号进行差分，差分出四路相位不同的信号，并通过“与非门”进行合成处理，再通过倒相放大器倒相放大后合成为两路信号，并耦合至A/D数模检测模块。
所述A/D数模检测模块将动目标信号与静目标信号的抽样信号通过电容耦合至信号反馈控制比较模块，所述信号反馈控制比较模块通过信号门限设置Cpk-1耦合输入有基准信号，将两种抽样信号同时与基准信号进行幅值与相位比较，若基准信号与任意一种抽样信号的幅值不同或相位不同时，信号反馈控制比较模块输出两路电平不等的信号，若基准信号与两种抽样信号的幅值与相位均相同时，信号反馈控制比较模块输出两路电平相同的信号。
所述基准信号为雷达开机后多次扫描周围环境并去掉动目标信号后所形成的背景信号，将该背景信号与周围任何动目标反映到面阵相扫天馈中的动目标信号进行比对差减，即|静目标信号—动目标信号|=Δ静目标信号，将这个Δ静目标信号进行编码分类构成Δ静目标信号脉冲串，在Δ静目标信号脉冲中进行等距离的加入督元码脉冲△动目标信号作为控制监控脉冲信号，经Δ静目标信号+△动目标信号得到Φ复合信号，这个Φ复合信号就是雷达在扫描过程中的实际动目标信号。
所述电桥平衡控制预扫描识别电路包括多个电阻，多个电阻之间采用串联和并联的方式连接而成，并分别输出VA、VB、VC、VD、VE五个特征信号电平；当电桥平衡控制预扫描识别电路接收到信号反馈控制比较模块输出的信号后，电桥平衡控制预扫描识别电路输出三个脉冲触发信号至信号差分合成处理模块，信号差分合成处理模块根据该三个脉冲触发信号确定出动目标信号与静目标信号的特征信号。
采用本实用新型的优点在于：
一、本实用新型实现了动目标信号与静目标信号的差分的特征信号，体现了雷达在低空监视中区分出背景信号与低慢小目标信号的特征，形成雷达发现目标的点迹凝聚，能够在复杂的地形及强杂波淹没的状态中取舍分割算出动目标的特征信号，从而对动目标进行监控识别。
二、本实用新型发现低空目标的灵敏度高，提高了雷达的虚警率（检知率）。
三、本实用新型适用于3000米以下贴近地面和海平面的目标的监控识别。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
一种面阵相扫低空雷达信号处理系统，包括面阵相扫天馈、腔体滤波器、合成滤波放大模块、信号差分合成处理模块、A/D数模检测模块、信号反馈控制比较模块和电桥平衡控制预扫描识别电路，其中，
所述面阵相扫天馈用于发射信号和接收信号；
所述腔体滤波器用于对面阵相扫天馈接收信号的中心频率滤波，并将中心频率滤波后的信号耦合至合成滤波放大模块；
所述合成滤波放大模块用于对滤波后的信号进行“与非门”电路识别放大，并将放大的各路信号耦合至信号差分合成处理模块进行比较；
所述信号差分合成处理模块用于对经合成滤波模块放大后的各路信号进行差分，然后耦合出四路信号并进行合成处理，再倒相放大后合成为两路信号，并耦合至A/D数模检测模块；
所述A/D数模检测模块用于对两路差分放大信号进行数模转换放大，并对该两路信号进行加权处理，分出动目标信号与静目标信号的门限处理，判决出动目标信号与静目标信号，并将两种信号抽样输出耦合至信号反馈控制比较模块；
所述信号反馈控制比较模块用于对抽样的动目标信号和抽样的静目标信号进行差错控制，差错控制后由信号反馈控制比较模块输出信号至电桥平衡控制预扫描识别电路中进行鉴相识别；
所述电桥平衡控制预扫描识别电路用于完成信号反馈控制比较模块中动目标信号与静目标信号的幅值控制，且将两信号进行倒相叠加，完成“0”与“1”两种数字识别信号反馈至信号差分合成处理模块中进行鉴相识别，从而得出动目标信号与静目标信号的特征信号。
本实用新型中，所述腔体滤波器至少为两个，腔体滤波器的数量与面阵雷达的数量相同，且腔体滤波器与雷达为一一对应关系，每个腔体滤波器将其对应雷达接收到的信号进行滤波后，再分成两路信号输出并同时进行放大，该两路放大的信号同时输入一合成滤波放大模块构成“与非门”关系，并形成一路信号，然后再将该路信号耦合至信号差分合成处理模块。
本实用新型中，所述信号差分合成处理模块对接收到的信号进行差分，差分出四路相位不同的信号，并通过“与非门”进行合成处理，再通过倒相放大器倒相放大后合成为两路信号，并耦合至A/D数模检测模块。
本实用新型中，所述A/D数模检测模块将动目标信号与静目标信号的抽样信号通过电容耦合至信号反馈控制比较模块，所述信号反馈控制比较模块通过信号门限设置Cpk-1耦合输入有基准信号，将两种抽样信号同时与基准信号进行幅值与相位比较，若基准信号与任意一种抽样信号的幅值不同或相位不同时，信号反馈控制比较模块输出两路电平不等的信号至电桥平衡控制预扫描识别电路，若基准信号与两种抽样信号的幅值与相位均相同时，信号反馈控制比较模块输出两路电平相同的信号至电桥平衡控制预扫描识别电路。
其中，所述基准信号为雷达开机后多次扫描周围环境并去掉动目标信号后所形成的背景信号，将该背景信号与周围任何动目标反映到面阵相扫天馈中的动目标信号进行比对差减，即|静目标信号—动目标信号|=Δ静目标信号，将这个Δ静目标信号进行编码分类构成Δ静目标信号脉冲串，在Δ静目标信号脉冲中进行等距离的加入督元码脉冲△动目标信号作为控制监控脉冲信号，经Δ静目标信号+△动目标信号得到Φ复合信号，这个Φ复合信号就是雷达在扫描过程中的实际动目标信号。这个Φ复合信号在软控分流中进行编码，形成的数据流可以与其他杂波信号有效地进行“对冲”差错控制，纠错杂波信源与动目标信源进行分割、梯度算法、微积分卷积算法，从而得出滤掉强大的背景杂波信号，凸现出雷达在复杂的地形及强杂波淹没的状态中取舍分割算出动目标的特征信号。所述的多次扫描一般是3—5次。
本实用新型中，所述电桥平衡控制预扫描识别电路包括多个电阻，多个电阻之间采用串联和并联的方式连接而成，并分别输出VA、VB、VC、VD、VE五个特征信号电平；当电桥平衡控制预扫描识别电路接收到信号反馈控制比较模块输出的信号后，电桥平衡控制预扫描识别电路输出三个脉冲触发信号至信号差分合成处理模块，信号差分合成处理模块根据该三个脉冲触发信号确定出动目标信号与静目标信号的特征信号。
本实用新型中，所述信号差分合成处理模块为信号差分合成处理IC—101模块，所述A/D数模检测模块为A/D数模检测芯片IC—102模块。
下面结合图1和图2来具体说明本实用新型的实施原理：
设定腔体滤波器的数量为3个，分别为TR-1、TR-2和TR-3，TR-1、TR-2和TR-3进行滤波处理后的信号，分别经合成滤波放大模块中的IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9进行和差波束A/D转换数字放大的信号经电容C1、C2、C3耦合至信号差分合成处理模块中进行信号差分与合成叠加处理，处理后的信号分为四路输出。其中，C4、C5耦合出的信号经IC-01与IC-02整形放大后与倒相放大器IC10形成“与门”放大，该放大的信号形成一路动目标信号（ETR-1），这种动目标信号（ETR-1）输入至A/D数模检测模块中进行奇偶判决与数据重排。同理，C6、C7耦合出的信号经IC-03与IC-04整形放大，放大的信号与倒相放大器IC11形成或“与门”放大，形成一路静目标信号（ETR-2）至A/D数模检测模块中进行奇偶判决与数据重排。
然后，由A/D数模检测模块将动目标信号（ETR-1）与静目标信号（ETR-2）的抽样信号通过电容C9耦合至信号反馈控制比较模块，信号反馈控制比较模块通过信号门限设置Cpk-1耦合输入有基准信号，将两种抽样信号同时与基准信号进行幅值与相位比较，且同步由RJ-1与RJ-2输出至IC05与IC06数字放大器进行放大输出至电桥平衡控制预扫描识别电路中进行判决输出触发脉冲信号，其中，电桥平衡控制预扫描识别电路包括电阻R3、R4、R5、R6、Rk-1和Rk-2，R3、R4、R5、R6、Rk-1和Rk-2采用串联和并联的方式连接而成，并分别输出VA、VB、VC、VD、VE五个特征信号电平。
当基准信号与任意一种抽样信号的幅值不同或相位不同时，Vc9≠Vcpk-1，IC05与IC06数字放大器放大的倍数与电平幅值不等，即VB≠VA（A、B两点的电平不相等）时，信号反馈控制比较模块通过RJ-1与RJ-2输出两路电平不等的信号至电桥平衡控制预扫描识别电路，由R3、R4、R5、R6、Rk-1、Rk-2组成的电桥平衡进入“不平衡状态”，此时，C01、C04、C03将含有触发脉冲耦合输出，这时C点的电压不等于0，即VC≠0，VD≠0，VE≠0，C01就会产生一个触发脉冲耦合至Tr放大器进行放大，发射一个脉冲经C02至信号差分合成处理模块进行差分比较判决。同时，C04、C03也输出一个“提醒”信号经信号差分合成处理模块进行软判决的“奇偶”校正，从而得出动目标信号与静目标信号的特征信号。
当基准信号与两种抽样信号的幅值与相位均相同时，Vc9=Vcpk-1，即VB=VA（A、B两点的电平相等），信号反馈控制比较模块输出两路电平相同的信号，相应地，VC=0，VE=0，VD=0，C01无输出触发脉冲，C04、C03也无输出的耦合信号，相当于由电桥平衡控制预扫描识别电路输出一个“睡眠”信号给信号差分合成处理模块，由信号差分合成处理模块内部自动执行信号差分合成处理，表明此时无动目标信号。
Claims (5)
1.一种面阵相扫低空雷达信号处理系统，其特征在于：包括面阵相扫天馈、腔体滤波器、合成滤波放大模块、信号差分合成处理模块、A/D数模检测模块、信号反馈控制比较模块和电桥平衡控制预扫描识别电路，其中，
所述面阵相扫天馈用于发射信号和接收信号；
所述腔体滤波器用于对面阵相扫天馈接收信号的中心频率滤波，并将中心频率滤波后的信号耦合至合成滤波放大模块；
所述合成滤波放大模块用于对滤波后的信号进行“与非门”电路识别放大，并将放大的各路信号耦合至信号差分合成处理模块进行比较；
所述信号差分合成处理模块用于对经合成滤波模块放大后的各路信号进行差分，然后耦合出四路信号并进行合成处理，再倒相放大后合成为两路信号，并耦合至A/D数模检测模块；
所述A/D数模检测模块用于对两路差分放大信号进行数模转换放大，并对该两路信号进行加权处理，分出动目标信号与静目标信号的门限处理，判决出动目标信号与静目标信号，并将两种信号抽样输出耦合至信号反馈控制比较模块；
所述信号反馈控制比较模块用于对抽样的动目标信号和抽样的静目标信号进行差错控制，差错控制后由信号反馈控制比较模块输出信号至电桥平衡控制预扫描识别电路中进行鉴相识别；
所述电桥平衡控制预扫描识别电路用于完成信号反馈控制比较模块中动目标信号与静目标信号的幅值控制，且将两信号进行倒相叠加，完成“0”与“1”两种数字识别信号反馈至信号差分合成处理模块中进行鉴相识别，从而得出动目标信号与静目标信号的特征信号。
2.如权利要求1所述的一种面阵相扫低空雷达信号处理系统，其特征在于：所述腔体滤波器至少为两个，每个腔体滤波器将滤波后的信号分成两路信号后同时进行放大，该两路放大的信号同时输入一合成滤波放大模块构成“与非门”关系，并形成一路信号，然后再将该路信号耦合至信号差分合成处理模块。
3.如权利要求1所述的一种面阵相扫低空雷达信号处理系统，其特征在于：所述信号差分合成处理模块对接收到的信号进行差分，差分出四路相位不同的信号，并通过“与非门”进行合成处理，再通过倒相放大器倒相放大后合成为两路信号，并耦合至A/D数模检测模块。
4.如权利要求1所述的一种面阵相扫低空雷达信号处理系统，其特征在于所述A/D数模检测模块将动目标信号与静目标信号的抽样信号通过电容耦合至信号反馈控制比较模块，所述信号反馈控制比较模块通过信号门限设置Cpk-1耦合输入有基准信号，将两种抽样信号同时与基准信号进行幅值与相位比较，若基准信号与任意一种抽样信号的幅值不同或相位不同时，信号反馈控制比较模块输出两路电平不等的信号，若基准信号与两种抽样信号的幅值与相位均相同时，信号反馈控制比较模块输出两路电平相同的信号。
5.如权利要求1所述的一种面阵相扫低空雷达信号处理系统，其特征在于：所述电桥平衡控制预扫描识别电路包括多个电阻，多个电阻之间采用串联和并联的方式连接而成，并分别输出VA、VB、VC、VD、VE五个特征信号电平；当电桥平衡控制预扫描识别电路接收到信号反馈控制比较模块输出的信号后，电桥平衡控制预扫描识别电路输出三个脉冲触发信号至信号差分合成处理模块，信号差分合成处理模块根据该三个脉冲触发信号确定出动目标信号与静目标信号的特征信号。
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| CN106199551A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-07 | 深圳中钧空间科学技术有限公司 | 面阵相扫低空雷达信号处理系统 |
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2016
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