[發明專利]多普勒信號模擬中微波矢量調制的校準方法

有效

• 申請號: 201410829783.4
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104483660A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 張則樂;羅陽;張黎明;王義杰;黃從開
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司 34102
• 代理人: 張建宏

技術領域

本發明涉及微波信號發生領域，具體地說涉及一種多普勒信號模擬中微波矢量調制的校準方法。

背景技術

在深空探測、衛星通信等領域，探測器及衛星相對地球的瞬時速度很高，這時通信信號的多普勒頻移會很高，如果通信系統設計不完善，會造成探測器及衛星失去控制，導致發射任務失敗，浪費大量的人力物力。因此設計這些通信系統時，要在實驗室里模擬通信信號的多普勒效應，對通信裝置的可靠性進行評估，改善系統的設計。

雷達是軍事及民用電子裝備的重要門類，從問世至今70余年，以其在信息獲取、武器系統制導、測量評估等方面的獨特優勢，在二戰及戰后的各次重大局部戰爭及國民經濟中發揮著重要作用，雷達技術在某種程度上已成為衡量一個國家電子技術水平的重要標志。隨著雷達系統越來越復雜，在設計、制造、試驗和應用階段對雷達設備的分析和研究也變得日益困難。當前，隨著雷達測試的要求，雷達信號的模擬仿真技術也應運而生。雷達信號模擬是模擬仿真技術與雷達技術相結合的產物。通過模擬仿真方法產生包含目標信息的回波信號，對雷達系統進行調試、分析和評價，已成為現代雷達系統設計的必要手段。雷達目標模擬信號發生器是一種對輸入寬頻雷達信號進行處理，加入代表一定距離與速度的模擬目標后，在一定帶寬下不失真回放出雷達目標信號的裝置，能很好模擬和產生出以相參雷達為代表的多種體制雷達目標回波信號。對雷達目標距離的模擬，是通過對輸入雷達信號存儲及延遲回放實現的，延遲時間的長短對應了距離的遠近，現在普遍采用數字射頻存儲(DRFM)技術來實現。對雷達目標速度的模擬，是通過產生多普勒頻移實現的，頻移的大小與速度成正比。對目標雷達橫截面(RCS)的模擬，是通過改變輸出信號的功率實現的，功率越大代表雷達橫截面越大。在微波寬頻段上實現多普勒頻移，可以采用傳統的混頻技術，為了抑制混頻產生的鏡像信號，需要進行多次混頻及濾波，微波電路極為復雜。在微波寬頻段上實現多普勒頻移，也可以采用新型的矢量調制技術。使用矢量調制器，進行IQ混頻，理論上能夠抑制混頻產生的鏡像信號，只需要進行一次混頻，微波電路較為簡潔。

圖1是某雷達目標模擬信號發生器的原理框圖。該模擬器的輸入輸出頻率范圍為1—18GHz，可以模擬2個獨立的雷達目標。該模擬器使用一只微波下混頻器，將微波頻段的輸入雷達信號變換到中頻，在中頻上實現數字射頻存儲與回放，及多普勒頻移的模擬。中頻信號再經90度功分后，至寬帶微波矢量調制器進行IQ上混頻，最后再經功率放大、程控衰減后輸出。

之所以在中頻上進行信號處理，是因為所有的雷達信號都有一定帶寬，在滿足奈奎斯特采樣定理的情況下，在中頻上實現數字射頻存儲與回放比較方便，而且現有的技術也無法實現微波信號的直接采樣及處理。中頻多普勒頻移的模擬是通過使用直接數字頻率合成(DDS)技術產生兩路正交的多普勒信號，再通過矢量調制器產生帶有多普勒頻移的中頻信號，具體原理框圖如圖2所示。矢量調制器的原理框圖如圖3所示，它由一只90度功分器、兩只混頻器和一只合路器構成。

為了實現目標速度的模擬，將多普勒源輸出信號與數字射頻存儲模塊輸出的中頻信號進行矢量調制，由于多普勒頻率較小，若采用傳統混頻方式，由于兩個邊帶頻率離得很近，無法應用濾波方式進行載波和無用邊帶的抑制。理論上IQ混頻方式只產生一個有用邊帶，因此我們采用了矢量調制技術。

設中頻信號為COSω_ift，多普勒頻移電路的I路輸出為COSω_ct，多普勒頻移電路的Q路輸出為SINω_ct，則通過矢量調制器后的信號為

V_OUT＝COSω_ct·COSω_ift+SINω_ct·SINω_ift＝COS(ω_if-ω_c)t

若多普勒頻移電路的I路輸出為COSω_ct，多普勒頻移電路的Q路輸出為-SINω_ct，則通過矢量調制器后的信號為

V_OUT＝COSω_ct·COSω_ift-SINω_ct·SINω_ift＝COS(ω_if+ω_c)t