[實用新型]一種提高磁控管雷達改善因子的數(shù)字補相接收系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120140350.X
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN202049233U
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程焰平;朱華順;季飛;袁同力;祝佳秀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G01S7/32
• 分類號: G01S7/32;G01S7/40
• 代理公司: 合肥金安專利事務(wù)所 34114
• 代理人: 范克明

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高磁控管雷達改善因子的數(shù)字補相接收系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代高性能雷達系統(tǒng)需要大動態(tài)、高線性和理想IQ（正交）質(zhì)量的接收機，其對傳統(tǒng)的模擬接收機提出了很大的挑戰(zhàn)，隨著高速AD（模數(shù)）變換器和DSP（數(shù)字信號處理）技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字中頻接收模塊已成為現(xiàn)代雷達提高性能的重要技術(shù)之一，其利用中頻直接采樣，通過高速數(shù)字信號處理獲得視頻IQ信號，具有鏡頻抑制比高，線性動態(tài)范圍大、一致性好等優(yōu)點。但目前的數(shù)字中頻接收模塊大多限于全相參（干）雷達系統(tǒng)，而不適用于磁控管體系的非相參或接收相參雷達。由于磁控管系統(tǒng)具有成本低，功率大等優(yōu)點，目前應(yīng)用仍較廣泛，因而通過數(shù)字中頻技術(shù)對現(xiàn)有磁控管體制雷達進行接收數(shù)字化和相參化改造，不但能大幅提升動態(tài)范圍，系統(tǒng)靈敏度等指標(biāo)，而且可使其成為高穩(wěn)定度的相參系統(tǒng)。

由于磁控管價格很低，現(xiàn)在在全國仍有很多磁控管雷達，有的仍然全天候值守，而這些老雷達若加上數(shù)字補相技術(shù)，不僅可以發(fā)現(xiàn)并跟蹤船、艦等大目標(biāo)，而且可以發(fā)現(xiàn)并跟蹤飛機等快速小目標(biāo)，其經(jīng)濟效益及軍事效益俱佳。

發(fā)射注入式鎖相是較早出現(xiàn)的一種，其在磁控管放電前注入一個相參信號，微調(diào)磁控管的振蕩頻率使其和注入相參信號的頻率差在鎖相跟蹤（鎖相帶寬）范圍之內(nèi)，使發(fā)射信號和注入信號鎖相，從而實現(xiàn)相參發(fā)射。其缺點是需要的注入功率較大，一般注入功率只比輸出功率小10-20dB左右，注入信號往往需要兩級以上的放大器，成本較高。

注入鎖相磁控管系統(tǒng)由于受到鎖定振蕩器相位噪聲、磁控管振蕩器頻率不穩(wěn)和鎖相系統(tǒng)本身鎖相不穩(wěn)等因素的影響，性能不高，可靠性低，實現(xiàn)成本高。

接收注入式鎖相是在接收端將發(fā)射樣本中頻脈沖注入至中頻相參振蕩器，用于同步相參振蕩器，鎖相同步后的相參振蕩器輸出可視為發(fā)射脈沖振蕩的延續(xù)，目前應(yīng)用最為廣泛。該方法的優(yōu)點是不需要大的注入功率，缺點是相參振蕩器從自由振蕩狀態(tài)到鎖相需要一定的同步時間，鎖相后相參振蕩器頻率不穩(wěn)、鎖相誤差等影響，其相位穩(wěn)定度較低，同時存在定相精度隨距離下降問題，在動目標(biāo)雷達中其改善因子一般只能達到10-20dB左右。同時由于受模擬電路隨溫度變化等固有缺點的影響，穩(wěn)定性差，維護成本高。

模擬中頻相參接收在原理上和注入式相參接收相似，其不同之處在于利用聲表面波（SAW）器件暫存發(fā)射樣本中頻脈沖，SAW存貯相關(guān)卷積器作為中央處理單元在中頻段進行復(fù)共軛相關(guān)處理，消除或減小發(fā)射系統(tǒng)的不穩(wěn)定對改善因子的限制。其優(yōu)點是模擬信號處理速度快，成本低，缺點是SAW器件本身的非理想因素限制了雷達改善因子的進一步提高，運算精度不高，靈活性差，對于發(fā)射脈沖較寬的系統(tǒng)實現(xiàn)有一定的難度。

數(shù)字相參接收在原理上和模擬中頻相參接收相似，利用AD對發(fā)射脈沖樣本進行取樣，然后用該取樣值和回波信號進行相關(guān)或卷積，實現(xiàn)相位校正，達到消除隨機初相的目的，這種方法對改善因子的限制可達30dB。但由于目前該類相參處理一般是在視頻線性通道進行的，性能受到線性通道動態(tài)范圍，IQ信號質(zhì)量等前端非理想因素影響，同時由于視頻AD采樣率一般不高（硬件信號處理能力所限），所以對于窄脈沖系統(tǒng)，由于發(fā)射脈沖樣本的采樣數(shù)較少，定相精度不高，同時也不能實現(xiàn)寬范圍的AFC（自動頻率跟蹤）控制。

相參式等現(xiàn)有技術(shù)有對發(fā)射改善因子提高不多的缺點，本實用新型可使磁控管雷達發(fā)射系統(tǒng)改善因子提高10dB以上。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是運用接收系統(tǒng)數(shù)字補相技術(shù)大幅提高磁控管雷達發(fā)射系統(tǒng)改善因子，從而使現(xiàn)役的很多磁控管老雷達（很大一部分甚至全天候值守）不僅可以發(fā)現(xiàn)并跟蹤船、艦等大目標(biāo)，而且可以發(fā)現(xiàn)并跟蹤飛機等快速小目標(biāo)。

目前提高磁控管雷達改善因子均局限在信號處理系統(tǒng)中，本實用新型采用了數(shù)字中頻接收技術(shù)，此數(shù)字中頻接收模塊不僅可以實現(xiàn)中頻產(chǎn)生數(shù)字信號，而且可以計算相鄰脈間的相位差。

本實用新型解決了提高磁控管雷達改善因子的問題，該數(shù)字補相接收系統(tǒng)的射頻接收及數(shù)字中頻接收部分采用了集成化、通用模塊化技術(shù)。

本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種提高磁控管雷達改善因子的數(shù)字補相接收系統(tǒng)，由時間靈敏度控制STC系統(tǒng)1、低噪聲放大器LNA2、功分器3、混頻器4、壓控振蕩器VCO5、第1放大濾波6、第2放大濾波7、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD8、中頻IF處理器9、相干處理器10、第1光纖接口11、第2光纖接口12、BURST樣本處理及重構(gòu)13、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD14、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DA15、時序電路1.6193M晶振16、發(fā)射基準(zhǔn)17組成；