[發明專利]一種天氣雷達數字標定單元實現方法有效
| 申請號： | 201911277779.0 | 申請日： | 2019-12-12 |
| 公開（公告）號： | CN110850380B | 公開（公告）日： | 2023-05-02 |
| 發明（設計）人： | 李春化;周子超;蘇小敏;陳明;李重陽;魏志強;閆興偉 | 申請（專利權）人： | 西安電子工程研究所 |
| 主分類號： | G01S7/40 | 分類號： | G01S7/40 |
| 代理公司： | 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290 | 代理人： | 劉新瓊 |
| 地址： | 710100 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 天氣 雷達 數字 標定 單元 實現 方法 | ||
1.一種天氣雷達數字標定單元實現方法，其特征在于通過選擇多路開關(106)，使其分別連接高斯白噪聲信號、高斯相關噪聲信號、高斯功率譜噪聲信號、發射脈沖射頻延遲線和連續波標定信號，來進行相應的標定；
所述的高斯白噪聲信號標定步驟如下：
步驟1：首先使用偽隨機數發生器(101)產生[0,1]區間均勻隨機數，隨機數產生的節拍是DAC輸出節拍的兩倍，采樣頻率為2Fs；
步驟2：將[0,1]區間均勻隨機數序列通過一個數據選擇開關(102)進行選擇，數據選擇開關(102)以2Fs的頻率將輸入序列x分為x1和x2兩個序列；
步驟3：通過Box?Muller變換器(103)將x1和x2序列變換成數字基帶序列y1和y2：
步驟4：多路開關(106)被置于y1，y2位置；
步驟5：用y1和y2的輸出驅動復數混頻器(110)，復數混頻器(110)的本振頻率由數字控制振蕩器NCO(111)產生，復數混頻器的輸出為中心頻率為f0的正交窄帶高斯白噪聲；
步驟6：數據選擇開關(112)置于S1產生完全相同的兩路標定信號，數據選擇開關(112)置于S2產生正交的兩路標定信號，可依據具體情況選用；
步驟7：將所生成的高斯白噪聲序列首先被濾波器(113,117)濾波后，再通過DAC(114,118)變換成模擬信號，該模擬信號被抗混疊濾波器(115,119)濾波，然后通過上變頻器(41,42)變換到射頻，注入到雷達接收前端，就可以對整個接收通道的特性進行標定；
所述的高斯相關噪聲信號標定步驟如下：
步驟1：使用偽隨機數發生器(101)產生[0,1]區間均勻分布隨機數序列x；
步驟2：將[0,1]區間均勻隨機數通過選擇開關(102)分為x1和x2兩組，Box?Muller變換(103)產生兩個獨立的高斯分布隨機數序列y1和y2：
步驟3：再通過線性變換(104)產生相關系數為ρ的相關噪聲z1和z2，線性變換方法如下：
z1＝y1
其中ρ是所要求的相關系數；
步驟4：多路開關(106)被置于z1，z2位置；
步驟5：用z1和z2的輸出驅動復數混頻器(110)，復數混頻器(110)的本振頻率由數字控制振蕩器NCO(111)產生，復數混頻器的輸出為中心頻率為f0的正交高斯相關噪聲；
步驟6：數據選擇開關(112)置于S1產生完全相同的兩路標定信號，數據選擇開關(112)置于S2產生正交的兩路標定信號，可依據具體情況選用；
步驟7：將所生成的高斯相關噪聲序列首先被濾波器(113,117)濾波后，再通過DAC(114,118)變換成模擬信號，該模擬信號被抗混疊濾波器(115,119)濾波，然后通過上變頻器(41,42)變換到射頻，注入到雷達接收前端，就可以實現水平/垂直同極化相關系數(RHOHV)的標定；
所述的高斯功率譜噪聲信號標定步驟如下：
步驟1：使用偽隨機數發生器(101)產生[0,1]區間均勻分布隨機數序列x；
步驟2：將[0,1]區間均勻隨機數通過選擇開關(102)分為x1和x2兩組，Box?Muller變換(103)產生兩個獨立的高斯分布隨機數序列y1和y2：
步驟3：將產生的高斯白噪聲序列y1和y2作為高斯濾波器(105)的輸入，則在濾波器輸出端得到高斯功率譜噪聲序列：
步驟4：多路開關(106)被置于g1，g2位置；
步驟5：用g1和g2的輸出驅動復數混頻器(110)，復數混頻器(110)的本振頻率由數字控制振蕩器NCO(111)產生，復數混頻器的輸出為中心頻率為f0的正交高斯功率譜噪聲；
步驟6：數據選擇開關(112)置于S1產生完全相同的兩路標定信號，數據選擇開關(112)置于S2產生正交的兩路標定信號，可依據具體情況選用；
步驟7：將所生成的高斯功率譜噪聲序列首先被濾波器(113,117)濾波后，再通過DAC(114,118)變換成模擬信號，該模擬信號被抗混疊濾波器(115,119)濾波，然后通過上變頻器(41,42)變換到射頻，注入到雷達接收前端，就可用于檢驗信號處理器的速度和譜寬測量能力；
所述的發射脈沖射頻延遲線標定步驟如下：
步驟1：從發射機輸出端(11)耦合能量進入Burst混頻器(12)；
步驟2：Burst混頻器(12)將發射射頻脈沖下變頻到中頻；
步驟3：使用高速ADC(107)對發射中頻脈沖進行采樣，生成中頻樣本信號，使用數字復數混頻器(130)將發射中頻樣本信號下變頻到基帶樣本信號，并通過NCO(131)施加一定的多普勒頻移，可以實現對發射脈沖副本的相位調制和多普勒頻率調整，得到發射樣本信號；
步驟4：使用整數延遲濾波器(108)和分數階延遲濾波器(109)對發射樣本信號進行延遲，延遲后的信號為f1和f2；
步驟5：多路開關(106)被置于f1，f2位置；
步驟6：用f1和f2的輸出驅動復數混頻器(110)，復數混頻器(110)的本振頻率由數字控制振蕩器NCO(111)產生，復數混頻器的輸出為中心頻率為f0的正交發射脈沖延遲信號；
步驟7：數據選擇開關(112)置于S1產生完全相同的兩路標定信號，數據選擇開關(112)置于S2產生正交的兩路標定信號，可依據具體情況選用；
步驟8：將所生成的發射脈沖延遲線首先被濾波器(113,117)濾波后，再通過DAC(114,118)變換成模擬信號，該模擬信號被抗混疊濾波器(115,119)濾波，然后通過上變頻器(41,42)變換到射頻，注入到雷達接收前端，就可以用于測試雷達系統對地物的改善因子；
所述的連續波標定信號標定步驟如下：
步驟1：h1和h2為兩路邏輯電平為“1”的信號；
步驟2：多路開關(106)被置于h1，h2位置；
步驟3：用h1和h2的輸出驅動復數混頻器(110)，復數混頻器(110)的本振頻率由數字控制振蕩器NCO(111)產生，復數混頻器的輸出為中心頻率為f0的正交連續波標定信號；
步驟4：數據選擇開關(112)置于S1產生完全相同的兩路標定信號，數據選擇開關(112)置于S2產生正交的兩路標定信號，可依據具體情況選用；
步驟5：將所生成的連續波信號首先被濾波器(113,117)濾波后，再通過DAC(114,118)變換成模擬信號，該模擬信號被抗混疊濾波器(115,119)濾波，然后通過上變頻器(41,42)變換到射頻，注入到雷達接收前端，就可以用于檢驗和測試信號處理器的速度測量和解速度模糊能力。
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