[發(fā)明專利]用于單脈沖雷達(dá)的數(shù)字中頻接收機及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910693860.0
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110531325A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉嗣勤;王瓊;李增有;韋俞峰;劉秋輝;張建立;李中偉;盧長海;韓大鵬;鄭慶利;張恒華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍91550部隊
• 主分類號: G01S7/285
• 分類號: G01S7/285;G01S7/292
• 代理公司: 32243 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 杭行<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入國

本發(fā)明涉及涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種用于單脈沖系統(tǒng)雷達(dá)的數(shù)字中頻接收機及方法，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、信號處理模塊和通信模塊，本發(fā)明將數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、信號處理模塊和通信模塊綜合在一塊硬件電路板中實現(xiàn)，減小了硬件體積，降低了硬件復(fù)雜度，采用FFT積累等數(shù)字檢測算法實現(xiàn)負(fù)信噪比時弱信號的AGC、AFC和測角；采用多通道幅相誤差校正功能改善了模擬電路經(jīng)多次變頻和處理后通道幅度和相位一致性差的性能，具有很高的通道幅相一致性；在角誤差信息、AGC碼和AFC碼傳送中采用數(shù)據(jù)幀排隊選擇的規(guī)則，避免了多串口通信產(chǎn)生的通信沖突，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，涉及數(shù)字信號處理和現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgramable Gate Array,簡稱FPGA)，特別涉及單脈沖雷達(dá)的數(shù)字中頻接收機，可用于單脈沖雷達(dá)接收分系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著軟件無線電的發(fā)展，數(shù)字化雷達(dá)成為雷達(dá)發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)的單脈沖雷達(dá)由于對和、俯仰差、方位差三通道的幅度、相位響應(yīng)的一致性要求高，用模擬電路經(jīng)過多次變頻和處理的通道很難做到各通道之間的幅度、相位響應(yīng)的一致性，為此多采用雙通道、單通道或圓錐掃描技術(shù)，但這些統(tǒng)稱為“通道合并技術(shù)”的合并簡化都是以犧牲某些方面的性能為代價的，如數(shù)據(jù)率的降低或信噪比降低。接收機數(shù)字化是現(xiàn)代接收機的發(fā)展方向，數(shù)字化接收機是基于對射頻或中頻窄帶信號的帶通采樣定理。由于傳統(tǒng)的三通道單脈沖雷達(dá)接收機很難保證三通道的幅度、相位響應(yīng)的一致性，故精度較差，自從軟件無線電誕生以來，數(shù)字中頻接收機很好的解決了這一問題而得到廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)有的數(shù)字中頻接收機不涉及到自動增益控制AGC和自動頻率控制AFC，只是提高了幅相誤差一致性的精度，從而提高測角精度，在AGC和AFC時還是利用模擬電路來實現(xiàn)頻率和增益的控制，模擬的AGC是通過對每個通道進(jìn)行增益控制，這樣很難做到各個通道的增益響應(yīng)一致，從而無法進(jìn)一步的提高測角精度，而現(xiàn)代精密跟蹤雷達(dá)對測角精度的要求更高。僅通過數(shù)字中頻接收機完成測角功能，通過模擬電路完成AFC功能也會導(dǎo)致頻率控制和測角不同步，影響了測角精度的提高。并且模擬的AGC和AFC無論在精度和靈敏度上都有較大的缺陷，比如在弱信號、負(fù)信噪比的情況下，模擬電路很難提取信號進(jìn)行增益和頻率控制。現(xiàn)有的數(shù)字中頻接收機用數(shù)字電路實現(xiàn)測角，模擬電路實現(xiàn)AGC和AFC,在多串口通信時會出現(xiàn)通信沖突，使得系統(tǒng)的可靠性較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于單脈沖雷達(dá)的數(shù)字中頻接收機，以進(jìn)一步提高測角精度和系統(tǒng)可靠性，實現(xiàn)在噪聲中順利提取弱信號，尤其是在負(fù)信噪比的環(huán)境下提取弱信號進(jìn)行測角和頻率控制，并實現(xiàn)在多通道的增益控制中多通道增益響應(yīng)的一致性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用于單脈沖雷達(dá)的數(shù)字中頻接收機包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，由1片模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC芯片構(gòu)成，用于完成三通道中頻模擬信號采樣功能，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字實信號，數(shù)字實信號通過總線傳輸給數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；

數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于完成三通道數(shù)字實信號的正交插值和三通道幅相誤差校正，該正交插值是將ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字實信號從中頻下變頻到基帶形成數(shù)字基帶復(fù)信號；

信號處理模塊，由FPGA構(gòu)成，用于完成三通道數(shù)字自動增益控制AGC，數(shù)字自動頻率控制AFC和測距，測速，測角功能；FPGA將數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊產(chǎn)生的基帶數(shù)字復(fù)信號完成數(shù)字AGC功能、數(shù)字AFC和測距測速功能，即數(shù)字AGC,AFC 功能和測距測速功能在信號處理模塊中是聯(lián)合完成的；