[實(shí)用新型]一種全數(shù)字高頻雷達(dá)應(yīng)答器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420171892.7
• 申請(qǐng)日: 2014-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN203773044U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周浩;方繁;文必洋;田應(yīng)偉;譚劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/03
• 分類號(hào): G01S7/03
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春;王汛琳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于高頻雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種全數(shù)字高頻雷達(dá)應(yīng)答器。

背景技術(shù)

高頻地波雷達(dá)工作在短波段，它利用垂直極化波，在高導(dǎo)電性的海水表面繞射傳播，能夠探測(cè)到視距以外的海上移動(dòng)船艦、低空飛行目標(biāo)以及大面積的海洋動(dòng)力學(xué)狀態(tài)參數(shù)。窄波束高頻地波雷達(dá)用來探測(cè)海洋的風(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)、流場(chǎng)以、海上移動(dòng)船艦以及低空飛行目標(biāo)，其分辨能力主要靠龐大的窄波速天線來決定，而寬波速高頻地波雷達(dá)，由于其天線陣列簡(jiǎn)單、造價(jià)低、占地面積小，其對(duì)目標(biāo)的分辨主要靠算法來提高，如單極子/交叉環(huán)天線，由于單極子/交叉環(huán)天線是一種小口徑的寬波束天線，海流與目標(biāo)的定向往往通過超分辨算法（如MUSIC算法）來實(shí)現(xiàn)，因此需要對(duì)雷達(dá)接收機(jī)進(jìn)行通道校準(zhǔn)，也需要進(jìn)一步檢驗(yàn)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)備的可靠性與算法的準(zhǔn)確性。對(duì)設(shè)計(jì)制造完成的雷達(dá)，要進(jìn)行大量的對(duì)比試驗(yàn)來對(duì)雷達(dá)進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證雷達(dá)的功能并且根據(jù)結(jié)果調(diào)節(jié)反饋參數(shù)以及改進(jìn)算法，全部采用實(shí)物對(duì)比實(shí)驗(yàn)需要耗費(fèi)大量的人力物力，并且調(diào)試周期較長(zhǎng)。

近年來也出現(xiàn)過雷達(dá)應(yīng)答器的研制，適用高頻雷達(dá)應(yīng)答器的研究比較少且技術(shù)還不成熟，例如在2004年3月10日公開的公開號(hào)為2606360的專利高頻地波雷達(dá)應(yīng)答器，此專利中設(shè)計(jì)的應(yīng)答器主要應(yīng)用于高頻地波雷達(dá)，它在一定程度上實(shí)現(xiàn)了接收機(jī)的通道校準(zhǔn)和模擬目標(biāo)回波的功能，但它也存在自身固有的缺陷：

1.它采用延時(shí)器對(duì)接收信號(hào)延時(shí)來越過距離盲區(qū)和模擬目標(biāo)距離對(duì)回波信號(hào)的影響，不能靈活方便地控制延時(shí)時(shí)間；

2.它在實(shí)現(xiàn)收發(fā)分時(shí)共用時(shí)沒有對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，只是通過同步控制器產(chǎn)生開關(guān)脈沖進(jìn)行收發(fā)分時(shí)隔離，這種方式相當(dāng)于用開關(guān)脈沖對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣，開關(guān)脈沖的周期既為采樣周期也決定了延時(shí)時(shí)間，需要較高的采樣率來保留接收信號(hào)完整的頻譜信息，因此限制了對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行延時(shí)的時(shí)間；

3.設(shè)計(jì)中采用芯片產(chǎn)生的本征信號(hào)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行混頻和對(duì)延時(shí)后的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制從而引入了與發(fā)射信號(hào)不同步的時(shí)鐘源，影響了回波信號(hào)與接收機(jī)本征信號(hào)相干性，從而引起相位擾動(dòng)導(dǎo)致相位無法校準(zhǔn)；

4.設(shè)計(jì)中沒有加入準(zhǔn)確的多普勒信息，無法模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度；

5.整個(gè)系統(tǒng)主要由模擬電路組成，硬件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、抗干擾能力差，并且設(shè)計(jì)中沒有對(duì)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的頻率進(jìn)行檢測(cè)，盲目接收導(dǎo)致系統(tǒng)的效率不高，損耗的功率較大。

又如計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制第12卷第12期中的高頻地波雷達(dá)應(yīng)答器的設(shè)計(jì)與前者的結(jié)構(gòu)類似，性能方面沒有較大的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)出了一種全數(shù)字高頻雷達(dá)應(yīng)答器，主要用于高頻雷達(dá)系統(tǒng)，本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)接收機(jī)通道校準(zhǔn)和雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)備與算法檢驗(yàn)提供一個(gè)效果更好、效率更高解決方案。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種全數(shù)字高頻雷達(dá)應(yīng)答器，其特征在于：包括接收模塊、頻率檢測(cè)模塊、存儲(chǔ)延時(shí)模塊、發(fā)射模塊和收發(fā)開關(guān)，所述的收發(fā)開關(guān)的輸出端與接收模塊的輸入端相連，接收模塊的輸出端分別與頻率檢測(cè)模塊的輸入端和存儲(chǔ)延時(shí)模塊的輸入端相連，頻率檢測(cè)模塊的輸出端分別與存儲(chǔ)延時(shí)模塊的控制端和收發(fā)開關(guān)的控制端相連，存儲(chǔ)延時(shí)模塊的輸出端與發(fā)射模塊的輸入端相連，發(fā)射模塊的輸出端與收發(fā)開關(guān)的輸入端相連。

作為優(yōu)選，所述的接收模塊主要由帯通濾波電路和ADC采樣電路組成，所述的帯通濾波電路的輸出端與ADC采樣電路的輸入端相連。

作為優(yōu)選，所述的發(fā)射模塊主要由DAC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和功率放大電路組成，所述的DAC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與功率放大電路的輸入端相連。

作為優(yōu)選，所述的收發(fā)開關(guān)在所述的全數(shù)字高頻雷達(dá)應(yīng)答器系統(tǒng)中為實(shí)現(xiàn)一根天線收發(fā)共用提供控制平臺(tái)。

作為優(yōu)選，所述的頻率檢測(cè)模塊為基于FPGA的1024點(diǎn)FFT滑窗頻率檢測(cè)的模塊，其窗的大小為512點(diǎn)。

作為優(yōu)選，所述的存儲(chǔ)延時(shí)模塊為基于FGPA的RAM存儲(chǔ)延時(shí)的模塊，其在同一個(gè)幀周期內(nèi)的延時(shí)相等，當(dāng)前幀周期內(nèi)的延時(shí)時(shí)間與前一幀周期內(nèi)的延時(shí)時(shí)間相差一個(gè)常量，從而在接收信號(hào)中加入多普勒信息。

本實(shí)用新型主要用于高頻雷達(dá)系統(tǒng)。本實(shí)用新型系統(tǒng)工作于接收和發(fā)射兩個(gè)狀態(tài)：在接收時(shí)，應(yīng)答器開始進(jìn)行FFT滑窗頻率檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到特定頻率信號(hào)時(shí)開始進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)檢測(cè)到的特定頻率信號(hào)消失時(shí)結(jié)束存儲(chǔ)并進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)；在發(fā)射時(shí)，將存儲(chǔ)的信號(hào)進(jìn)行一定延時(shí)后發(fā)射，一個(gè)幀周期內(nèi)的延時(shí)相等，當(dāng)前幀周期內(nèi)的延時(shí)時(shí)間與前一幀周期內(nèi)的延時(shí)相差一個(gè)常量從而加入多普勒信息。