本發(fā)明是關(guān)于脈沖體制測(cè)量系統(tǒng)的單脈沖應(yīng)答機(jī)中，脈沖相參應(yīng)答機(jī)的同頻干擾處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

單脈沖雷達(dá)是一種精密跟蹤雷達(dá)。測(cè)量精度一般用雷達(dá)輸出的數(shù)據(jù)誤差的大小來表示。它每發(fā)射一個(gè)脈沖，天線能同時(shí)形成若干個(gè)波束，將各波束回波信號(hào)的振幅和相位進(jìn)行比較，當(dāng)目標(biāo)位于天線軸線上時(shí)，各波束回波信號(hào)的振幅和相位相等，信號(hào)差為零；當(dāng)目標(biāo)不在天線軸線上時(shí)，各波束回波信號(hào)的振幅和相位不等，產(chǎn)生信號(hào)差，驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)向目標(biāo)直至天線軸線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，這樣便可測(cè)出目標(biāo)的高低角和方位角，從各波束接收的信號(hào)之和，可測(cè)出目標(biāo)的距離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的測(cè)量和跟蹤。它的測(cè)距系統(tǒng)在單脈沖精密測(cè)量雷達(dá)里占據(jù)非常重要的地位，其功能是通過對(duì)雷達(dá)回波的處理來獲得雷達(dá)徑向距離的測(cè)量跟蹤，伺服系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行空間角度位置跟蹤，兩者構(gòu)成了單脈沖精密跟蹤測(cè)量雷達(dá)的測(cè)量基礎(chǔ)。單脈沖是指單個(gè)脈沖能夠提取目標(biāo)角位置信息所依賴的回波脈沖的個(gè)數(shù)方面的信息。而單脈沖測(cè)量雷達(dá)則是屬于同時(shí)波瓣法測(cè)角，它僅需要比較各個(gè)波束接收的同一個(gè)回波脈沖，就能夠獲得目標(biāo)的全部信息。不過由于對(duì)目標(biāo)的觀測(cè)和測(cè)量具有連續(xù)性的特點(diǎn)，雷達(dá)就需要連續(xù)不斷的接收目標(biāo)的回波信號(hào)和連續(xù)的發(fā)射脈沖，在獲得了一系列的目標(biāo)信息之后，對(duì)這些信息就可以進(jìn)行科學(xué)的處理，從而獲得對(duì)目標(biāo)高精度和高真實(shí)性的信息。早期的單脈沖精密測(cè)量雷達(dá)測(cè)距分系統(tǒng)都是一個(gè)獨(dú)立的分系統(tǒng)，跟蹤測(cè)量的目標(biāo)通常為無雜波干擾的“純凈目標(biāo)"(即為高空目標(biāo))。當(dāng)面對(duì)地雜波干擾等復(fù)雜電磁環(huán)境時(shí)，現(xiàn)代測(cè)距機(jī)需要采用相參積累、雜波對(duì)消、恒虛警檢測(cè)、游標(biāo)測(cè)距和寬帶測(cè)距等復(fù)雜高強(qiáng)度實(shí)時(shí)處理技術(shù)，現(xiàn)代測(cè)距機(jī)的數(shù)字信號(hào)處理功能越來越突出，與信號(hào)處理分系統(tǒng)的界限越來越模糊，兩者一體化融合設(shè)計(jì)處理將是發(fā)展方向。單脈沖精密測(cè)量雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)通常具備以下特點(diǎn)…:1)距離測(cè)量精度高，雷達(dá)的測(cè)距精度受多種因素的影響，如距離零值裝定、接收機(jī)遲延、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)滯后、應(yīng)答機(jī)遲延、傳播誤差、熱噪聲誤差、量化誤差和定時(shí)抖動(dòng)等等。這些誤差可劃分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，系統(tǒng)誤差是指那些隨測(cè)量時(shí)間的變化測(cè)量幅度大小保持恒定或按某種規(guī)律緩慢變化的的誤差，具有可預(yù)測(cè)性，在側(cè)量前或者測(cè)量后都可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)男?duì)和對(duì)技術(shù)進(jìn)行部分修改；隨機(jī)誤差是指隨著時(shí)間變化其測(cè)量幅度大小不確定或快速變化的誤差，這類誤差測(cè)量前不能做出預(yù)測(cè)，測(cè)量后也不能校對(duì)修改，只能通過一些方法來減小這種誤差，一般用的方法是濾波技術(shù)。系統(tǒng)誤差主要有軸系誤差、數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)誤差、動(dòng)態(tài)滯后誤差和大氣傳播誤差。而隨機(jī)誤差主要由熱噪聲所引起。隨機(jī)誤差主要有測(cè)量過程中，由于目標(biāo)閃動(dòng)造成的測(cè)量噪聲，這些噪聲大都符合“白過程”高斯白噪聲。系統(tǒng)誤差需要進(jìn)行修正來消除，隨機(jī)誤差則可以通過平滑濾波來抑制。在雷達(dá)系統(tǒng)誤差中，通常軸系誤差和數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)誤差造成的影響較大。雷達(dá)在對(duì)角坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的誤差就是角度跟蹤測(cè)量誤差，誤差源有三種，分別是跟蹤誤差、轉(zhuǎn)換誤差和傳播誤差，造成的后果是雷達(dá)的天線軸偏離目標(biāo)角，軸角報(bào)告不準(zhǔn)確，這三個(gè)誤差源又各自包含了各自的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。距離跟蹤測(cè)量誤差會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)距離波門或目標(biāo)選通脈沖與目標(biāo)回波脈沖的形心偏離。與雷達(dá)相關(guān)的轉(zhuǎn)換誤差會(huì)導(dǎo)致波門或選通脈沖的延遲形成的錯(cuò)誤報(bào)告，并影響到與目標(biāo)有關(guān)的跟蹤誤差和傳播誤差。

雷達(dá)要探測(cè)的目標(biāo)，通常是運(yùn)動(dòng)著的物體，例如空中的飛行器，海上艦船艇地面的車輛等。但在目標(biāo)的周圍經(jīng)常存在著各種背景，例如各種地物、云雨、海浪及釋放的金屬絲干擾。這些背景可能是完全不動(dòng)的，如山和建筑物，也可以是緩慢運(yùn)動(dòng)的，如有風(fēng)時(shí)的海浪和金屬絲干擾，一般來說，其運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)較目標(biāo)小，這些背景產(chǎn)生的回波稱為雜波或無源干擾。當(dāng)雜波和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波在雷達(dá)顯示器上同時(shí)顯示時(shí)，會(huì)使目標(biāo)的觀察變得很困難。如果目標(biāo)處在雜波背景內(nèi)，弱目標(biāo)湮沒在強(qiáng)雜波中，特別是當(dāng)強(qiáng)雜波使接收系統(tǒng)過載，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)十分困難。目標(biāo)不在雜波背景內(nèi)時(shí)，要在成片雜波中很快分辨出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波也不容易。如果雷達(dá)終端采用自動(dòng)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，由于大量雜波的存在會(huì)贏棋終端過載或者不必要的增加系統(tǒng)的容量和復(fù)雜性。因此，無論從抗干擾或改善雷達(dá)跟蹤質(zhì)量的角度出發(fā)，選擇運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波而抑制固定雜波背景都是一個(gè)很重要的問題。現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(mtd)通常采用數(shù)字處理技術(shù)，通過對(duì)回波信號(hào)作a/d變換后進(jìn)行數(shù)字化處理，即用一個(gè)特定頻率時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)，對(duì)雷達(dá)回波從重復(fù)周期處起始采樣直到重復(fù)周期結(jié)束，每一個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)應(yīng)一個(gè)距離門。信號(hào)處理機(jī)根據(jù)雷達(dá)工作方式控制指令字可對(duì)重復(fù)周期內(nèi)的全部或部分距離門數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。從雷達(dá)測(cè)量精度上分析，上述處理機(jī)制存在一些缺陷:1)現(xiàn)代雷達(dá)常采用線性調(diào)頻信號(hào)，經(jīng)過匹配壓縮處理后其信號(hào)視頻包絡(luò)為鐘形，在鐘形包絡(luò)的頂峰位置采樣則信號(hào)不損失而在其它位置采樣則信號(hào)略有損失。如果采樣時(shí)鐘頻率足夠高，則采樣損失可以忽略不計(jì)，但由此造成巨大的處理數(shù)據(jù)量而不能應(yīng)用在工程實(shí)際中。故此方法存在信噪比輕微損失問題。現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(mtd)通常采用駐留問重頻參差，如果某個(gè)駐留內(nèi)mtd處理時(shí)回波信號(hào)落在fft的清晰濾波器單元?jiǎng)t不改變重頻，否則就需要改變重頻，控制方式一般按照[重頻l，重頻2，…，重頻，依次循環(huán)遞推。采用上述方法，在目標(biāo)加速度不大情況下基本解決了“盲速”問題，偶爾出現(xiàn)的個(gè)別駐留周期信號(hào)落在fft的非清晰濾波器單元情況不影響測(cè)量精度。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要精確的目標(biāo)速度測(cè)量信息，尤其在低信噪比條件下目標(biāo)速度測(cè)量比較困難時(shí)起效。缺點(diǎn)在于仍有個(gè)別駐留重頻發(fā)生回波信號(hào)落在fft非清晰濾波器情況，對(duì)于追求每個(gè)回波都能被有效檢測(cè)等精密測(cè)量要求則還需改進(jìn)。

在測(cè)距系統(tǒng)的常規(guī)工作流程中，測(cè)距機(jī)在搜索目標(biāo)時(shí)，信號(hào)處理分系統(tǒng)以波門為中心，在指定的檢測(cè)范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，并設(shè)置一次門限和二次門限，按照設(shè)定的門限檢測(cè)準(zhǔn)則發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，將目標(biāo)所在檢測(cè)單元距波門中心的距離值及有效標(biāo)志等信息送給測(cè)距機(jī)，測(cè)距機(jī)根據(jù)檢測(cè)信息調(diào)整波門位置，然后進(jìn)入寬波門跟蹤(即寬帶跟蹤)，回路調(diào)整穩(wěn)定后，便轉(zhuǎn)入窄帶跟蹤。當(dāng)測(cè)距機(jī)轉(zhuǎn)跟蹤后，信號(hào)處理分系統(tǒng)在波門范圍內(nèi)對(duì)回波進(jìn)行檢測(cè)，并提取距離誤差，供測(cè)距機(jī)進(jìn)行閉環(huán)濾波用。若在記憶跟蹤過程中又滿足檢測(cè)準(zhǔn)則，則清除記憶跟蹤標(biāo)志，轉(zhuǎn)為正常跟蹤。在跟蹤過程中，測(cè)距需要根據(jù)需要進(jìn)行消模糊、避盲、應(yīng)反轉(zhuǎn)換和多站工作…。

在錯(cuò)綜復(fù)雜、瞬息萬變的電磁環(huán)境中雷達(dá)抗干擾問題是一個(gè)十分重要的問題。為完成整個(gè)任務(wù)段的跟蹤測(cè)量，往往需要多臺(tái)同頻雷達(dá)接力跟蹤測(cè)量同一個(gè)目標(biāo)。為了增加測(cè)量的冗余度,在實(shí)際工作中,往往采用多站工作方式,這就帶來了一個(gè)問題,就是多站同頻干擾。干擾嚴(yán)重時(shí),易引起雷達(dá)跟蹤目標(biāo)丟失。同頻干擾是指無用信號(hào)的載頻與有用信號(hào)的載頻相同，并對(duì)接收同頻有用信號(hào)的接收機(jī)造成的干擾。通常各雷達(dá)的任務(wù)段有交叉重疊部分，也就是說任務(wù)過程中會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)雷達(dá)同時(shí)跟蹤同一個(gè)目標(biāo)的情況.以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的接力和冗余。由于多站雷達(dá)是同頻工作且共用同一套應(yīng)答機(jī)，而應(yīng)答機(jī)在同一時(shí)刻只能響應(yīng)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，因此當(dāng)多套雷達(dá)觸發(fā)信號(hào)同時(shí)到達(dá)應(yīng)答機(jī)時(shí)，將只有一個(gè)信號(hào)被應(yīng)答，可能導(dǎo)致其他雷達(dá)丟失目標(biāo)。同頻干擾已經(jīng)成為了影響正常跟蹤測(cè)量的一個(gè)關(guān)鍵因素，許多單脈沖測(cè)控設(shè)備已經(jīng)將跟蹤過程中的同頻干擾現(xiàn)象識(shí)別為主要風(fēng)險(xiǎn)。但是抗同頻干擾的機(jī)制卻沒有相應(yīng)的改進(jìn)，目前主要采用的是在波門前方設(shè)立衛(wèi)門區(qū)，通過檢測(cè)衛(wèi)門區(qū)域干擾信號(hào)并結(jié)合移相避免同頻干擾。因?yàn)楝F(xiàn)有單脈沖雷達(dá)一般不能直接區(qū)分他站干擾信號(hào)與本站相參信號(hào)，因此在應(yīng)答式跟蹤時(shí)，必須對(duì)飛行器載體反射信號(hào)所在位置進(jìn)行扣除處理，進(jìn)而導(dǎo)致衛(wèi)門盲區(qū)?！，F(xiàn)有抗同頻干擾機(jī)制由于同頻干擾問題對(duì)跟蹤測(cè)量過程會(huì)產(chǎn)生較大影響，目前主要采用的是在波門之前設(shè)立衛(wèi)門檢測(cè)區(qū)來降低同頻干擾的風(fēng)險(xiǎn)。避盲過程導(dǎo)致同頻干擾還有一種情況，b站雷達(dá)未跟蹤上目標(biāo)，此時(shí)前衛(wèi)門也不起作用，當(dāng)b站信號(hào)從后方靠近a站正常跟蹤的信號(hào)時(shí)，就會(huì)慢慢進(jìn)入a站波門，造成測(cè)量數(shù)據(jù)誤差增大。由于雷達(dá)不能區(qū)分他站干擾信號(hào)與本站相參信號(hào)，導(dǎo)致衛(wèi)門檢測(cè)時(shí)誤把本站相參反射信號(hào)當(dāng)作他站干擾信號(hào)，或者把落人衛(wèi)門盲區(qū)的他站干擾信號(hào)認(rèn)為是本站相參信號(hào)，從而在不該進(jìn)行移相時(shí)啟動(dòng)移相動(dòng)作，而本該進(jìn)行移相時(shí)卻沒有正確啟動(dòng)。因此，雷達(dá)不能區(qū)分信號(hào)相參性是問題的根源。如果雷達(dá)能夠識(shí)別出衛(wèi)門區(qū)域內(nèi)的信號(hào)是不是本站發(fā)出的，那么衛(wèi)門盲區(qū)也就不需要了，從而也就提高了抗同頻干擾的可靠性，這就要求各雷達(dá)的發(fā)射脈沖具有自身的“獨(dú)特性”。同頻干擾是同型號(hào)雷達(dá)近距離工作時(shí)常常遇到的情況,它導(dǎo)致雷達(dá)在發(fā)現(xiàn)設(shè)脈沖相參應(yīng)答機(jī)接收信號(hào)頻率為fr，發(fā)射信號(hào)頻率為ft，本振頻率為fo，接收中頻信號(hào)頻率為fir，發(fā)射中頻信號(hào)頻率為fit。

根據(jù)脈沖應(yīng)答機(jī)的頻率關(guān)系設(shè)計(jì)方案有：

fr＝fir+fo(1)

ft＝fit+fo(2)

當(dāng)要求fr＝ft時(shí)，(1)式和(2)式相等，很容易推導(dǎo)出fir＝fit?？梢姡鶕?jù)計(jì)算，要保證脈沖應(yīng)答機(jī)的相參轉(zhuǎn)發(fā)特性，只需要保證中頻信號(hào)的相參轉(zhuǎn)發(fā)特性即可，與本振信號(hào)無關(guān)。

敵方目標(biāo)前已經(jīng)受到己方雷達(dá)的強(qiáng)同頻干擾,雷達(dá)探測(cè)性能急劇下降,甚至完全癱瘓。目前對(duì)同頻干擾的抑制,主要是從時(shí)域、頻域、空域和極化域等方面找出干擾與真實(shí)回波的區(qū)別,采取措施加以消除。

如何解決同頻干擾問題，成為解決脈沖應(yīng)答機(jī)相參轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計(jì)的核心問題。特別是發(fā)射信號(hào)經(jīng)過功率放大后，信號(hào)能量較大，在脈沖應(yīng)答機(jī)內(nèi)部會(huì)直接進(jìn)入接收信道，導(dǎo)致脈沖應(yīng)答機(jī)自收自發(fā)，出現(xiàn)自激問題。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)脈沖應(yīng)答機(jī)自激問題，一般采用收發(fā)分時(shí)工作的處理方案。但傳統(tǒng)模擬體制的脈沖應(yīng)答機(jī)，采用了基于微波開關(guān)的模擬電路方案，受限于環(huán)形器、微波開關(guān)等模擬電路的隔離度指標(biāo)，當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率較大時(shí)，仍然會(huì)干擾接收通道，導(dǎo)致脈沖應(yīng)答機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)自發(fā)脈沖，工作出現(xiàn)異常。

綜上所述，在單脈沖雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)中，為了保證測(cè)量系統(tǒng)的距離分辨率、測(cè)距精度，一般要求脈沖信號(hào)的脈沖寬度越窄越好，且要求脈沖應(yīng)答機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延穩(wěn)定；為了保證測(cè)速精度，要求脈沖應(yīng)答機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的下行信號(hào)載波頻率等于雷達(dá)上行信號(hào)載波頻率且相參，相當(dāng)于相參轉(zhuǎn)發(fā)比，脈沖應(yīng)答機(jī)收發(fā)信號(hào)同頻，設(shè)計(jì)中必須考慮同頻干擾問題。同時(shí)，經(jīng)過脈沖應(yīng)答機(jī)的相參轉(zhuǎn)發(fā)處理后，可提高轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延的穩(wěn)定性，提高轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的脈沖功率，從而提高地面站接收到的回波信號(hào)質(zhì)量，最終提高地面雷達(dá)的作用距離和測(cè)量精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決脈沖雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)中單脈沖應(yīng)答機(jī)的收發(fā)信號(hào)同頻干擾問題，提高抗同頻干擾的可靠性，保證單脈沖應(yīng)答機(jī)可靠工作，避免單脈沖應(yīng)答機(jī)出現(xiàn)自激問題，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單可靠、靈活性和擴(kuò)展性的脈沖相參應(yīng)答機(jī)的同頻干擾處理系統(tǒng)。

本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達(dá)到。一種脈沖相參應(yīng)答機(jī)同頻干擾處理系統(tǒng)，包括：環(huán)形器、接收信號(hào)模塊、功放模塊、發(fā)射信道模塊、本振和數(shù)字電路模塊，其特征在于：脈沖應(yīng)答機(jī)選用接收頻率與發(fā)射頻率同頻的射頻信號(hào)fr通過環(huán)形器送入接收信號(hào)模塊與本振信號(hào)混頻輸出中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)中放模塊放大和檢波后分為兩路，一路送入數(shù)字電路模塊a/d采集轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)在fpga電路中進(jìn)行時(shí)間延遲存儲(chǔ)，另一路經(jīng)中放模塊輸出的脈沖檢波信號(hào)在數(shù)字電路模塊中，通過收發(fā)時(shí)序控制電路以基準(zhǔn)脈沖的前沿脈沖為參考，產(chǎn)生延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)控制脈沖、微波開關(guān)脈沖延遲和功放檢波脈沖，在可編程門陣列fpga電路中產(chǎn)生完全封閉接收信號(hào)的時(shí)序處理，采用脈沖時(shí)序控制對(duì)收到的脈沖檢波信號(hào)進(jìn)行時(shí)序控制，產(chǎn)生再生的檢波基準(zhǔn)脈沖控制延遲存儲(chǔ)電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字延遲線，a/d數(shù)字信號(hào)采集信號(hào)經(jīng)過數(shù)字延遲線存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)送d/a變換器，經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)，該模擬中頻信號(hào)通過發(fā)射信道模塊上變頻送入功放模塊進(jìn)行放大；功放模塊在功放檢波脈沖為高電平時(shí)，將放大后的射頻信號(hào)ft經(jīng)過環(huán)形器輸出脈沖調(diào)制信號(hào)。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：

簡(jiǎn)單可靠。本發(fā)明當(dāng)脈沖應(yīng)答機(jī)接收到信號(hào)后，通過場(chǎng)放模塊對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波放大，放大后的信號(hào)與混頻器進(jìn)行下混頻，混頻獲得的中頻信號(hào)通過中放模塊進(jìn)行放大檢波，并送a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)在fpga電路中進(jìn)行一定時(shí)間的延遲存儲(chǔ)(該延遲時(shí)間可編程)，延遲后的信號(hào)通過d/a轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)，該模擬中頻信號(hào)經(jīng)過發(fā)射信道上變頻后，通過功放模塊放大輸出。通過同頻相參轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了脈沖應(yīng)答機(jī)的信道設(shè)計(jì)。

具有靈活性和擴(kuò)展性。本發(fā)明脈沖應(yīng)答機(jī)天線接收到射頻信號(hào)后，射頻信號(hào)fr通過環(huán)形器進(jìn)入場(chǎng)放模塊，該信號(hào)經(jīng)過場(chǎng)放模塊濾波放大后，再通過微波開關(guān)控制，控制后的射頻信號(hào)與本振信號(hào)混頻輸出中頻信號(hào)，中頻信號(hào)通過中放模塊放大和檢波后，可編程門陣列通過數(shù)字存儲(chǔ)的方式，送數(shù)字電路模塊的a/d采集，采集信號(hào)經(jīng)過數(shù)字延遲線存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)送d/a變換器輸出中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)過發(fā)射信道模塊上變頻后，通過功放模塊放大，放大后的信號(hào)ft經(jīng)過環(huán)形器輸出。實(shí)現(xiàn)脈沖應(yīng)答機(jī)的時(shí)延可編程，增強(qiáng)了脈沖應(yīng)答機(jī)的靈活性和擴(kuò)展性。

解決了脈沖應(yīng)答機(jī)出現(xiàn)的自激問題。本發(fā)明在基于微波開關(guān)的模擬電路方案基礎(chǔ)上，增加基于數(shù)字電路的脈沖時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)脈沖應(yīng)答機(jī)的收發(fā)分時(shí)工作，即當(dāng)功放工作時(shí)，在可編程門陣列fpga電路中產(chǎn)生完全封閉接收信號(hào)的時(shí)序處理。在數(shù)字電路模塊中，收發(fā)時(shí)序控制電路接收中放模塊輸出的脈沖檢波信號(hào)，并采用脈沖時(shí)序控制的方法對(duì)該信號(hào)進(jìn)行時(shí)序控制，產(chǎn)生微波開關(guān)脈沖、延遲轉(zhuǎn)發(fā)控制脈沖和功放檢波脈沖，從根本上徹底解決了傳統(tǒng)模擬體制的脈沖應(yīng)答機(jī)，采用基于微波開關(guān)的模擬電路隔離度指標(biāo)，受限于環(huán)形器，當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率較大會(huì)干擾接收通道，導(dǎo)致脈沖應(yīng)答機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)自發(fā)脈沖，同頻干擾的自激，工作出現(xiàn)異常脈沖應(yīng)答機(jī)問題。本發(fā)明通過再生的脈沖時(shí)序控制，在基準(zhǔn)信號(hào)上屏蔽了由于功放發(fā)射信號(hào)干擾接收信道而產(chǎn)生的自激檢波脈沖，從而有效解決了脈沖收發(fā)同頻的自激問題。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明脈沖相參應(yīng)答機(jī)同頻干擾處理系統(tǒng)的電路原理示意圖。

圖2是圖1脈沖相參應(yīng)答機(jī)的脈沖時(shí)序控制波形圖。

圖3是脈沖應(yīng)答機(jī)的脈沖測(cè)量原理示意圖。

具體實(shí)施方式

參閱圖1。在以下實(shí)施例中，一種脈沖相參應(yīng)答機(jī)同頻干擾處理系統(tǒng)，包括：環(huán)形器、接收信號(hào)模塊、功放模塊、發(fā)射信道模塊、本振和數(shù)字電路模塊。首先，為了保證脈沖應(yīng)答機(jī)的相參轉(zhuǎn)發(fā)，脈沖應(yīng)答機(jī)頻率關(guān)系選用接收頻率與發(fā)射頻率同頻，相參轉(zhuǎn)發(fā)比。同時(shí)，為了應(yīng)答機(jī)的小型化設(shè)計(jì)，脈沖應(yīng)答機(jī)收發(fā)信號(hào)均采用一次變頻方案，共用本振。脈沖應(yīng)答機(jī)選用接收頻率與發(fā)射頻率同頻的射頻信號(hào)fr通過環(huán)形器送入接收信號(hào)模塊與本振信號(hào)混頻輸出中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)中放模塊放大和檢波后分為兩路，一路送入數(shù)字電路模塊a/d采集轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)在fpga電路中進(jìn)行時(shí)間延遲存儲(chǔ)，另一路中放模塊輸出的脈沖檢波信號(hào)在數(shù)字電路模塊中，通過收發(fā)時(shí)序控制電路以基準(zhǔn)脈沖的前沿脈沖為參考，產(chǎn)生延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)控制脈沖、微波開關(guān)脈沖延遲和功放檢波脈沖，在可編程門陣列fpga電路中產(chǎn)生完全封閉接收信號(hào)的時(shí)序處理，采用脈沖時(shí)序控制對(duì)收到的脈沖檢波信號(hào)進(jìn)行時(shí)序控制，再生的檢波基準(zhǔn)脈沖控制延遲存儲(chǔ)電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字延遲線，a/d數(shù)字信號(hào)采集信號(hào)經(jīng)過數(shù)字延遲線存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)送d/a變換器，經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)，該輸出模擬中頻信號(hào)通過發(fā)射信道模塊上變頻送入功放模塊進(jìn)行放大；功放模塊在功放檢波脈沖為高電平時(shí)，將放大后的射頻信號(hào)ft經(jīng)過環(huán)形器輸出脈沖調(diào)制信號(hào)。

設(shè)脈沖相參應(yīng)答機(jī)接收信號(hào)頻率為fr，發(fā)射信號(hào)頻率為ft，本振頻率為fo，接收中頻信號(hào)頻率為fir，發(fā)射中頻信號(hào)頻率為fit°

根據(jù)脈沖應(yīng)答機(jī)的頻率關(guān)系設(shè)計(jì)方案有：

fr＝fir+fo(1)

ft＝fit+fo(2)

當(dāng)要求fr＝ft時(shí)，(1)式和(2)式相等，很容易推導(dǎo)出fir＝fit?？梢?，根據(jù)計(jì)算，要保證脈沖應(yīng)答機(jī)的相參轉(zhuǎn)發(fā)特性，只需要保證中頻信號(hào)的相參轉(zhuǎn)發(fā)特性即可，與本振信號(hào)無關(guān)。

接收信道模塊包括：順次串聯(lián)的場(chǎng)放模塊、微波開關(guān)和混頻器，頻脈沖應(yīng)答機(jī)天線接收到射頻信號(hào)后，射頻信號(hào)fr通過環(huán)形器進(jìn)入場(chǎng)放模塊，射頻信號(hào)fr經(jīng)過場(chǎng)放模塊濾波放大后，通過微波開關(guān)控制輸出的射頻信號(hào)與本振信號(hào)混頻輸出中頻信號(hào)，中頻信號(hào)通過中放模塊放大和檢波后，送入收發(fā)時(shí)序控制電路對(duì)中放檢波輸出的脈沖檢波信號(hào)進(jìn)行再生處理，將該脈沖信號(hào)取反后，與微波開關(guān)脈沖的取反脈沖相與，獲取新的基準(zhǔn)檢波脈沖，以該基準(zhǔn)脈沖的前沿脈沖為參考，產(chǎn)生延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)控制脈沖，采集信號(hào)經(jīng)過數(shù)字延遲線存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)通過d/a變換器輸出中頻信號(hào)。

中頻信號(hào)經(jīng)過發(fā)射信道模塊上變頻后，通過功放模塊放大，放大后的信號(hào)ft經(jīng)過環(huán)形器輸出。同時(shí)，在數(shù)字電路模塊中，收發(fā)時(shí)序控制電路接收中放模塊輸出的脈沖檢波信號(hào)，并采用脈沖時(shí)序控制的方法對(duì)該信號(hào)進(jìn)行時(shí)序控制，產(chǎn)生微波開關(guān)脈沖、延遲轉(zhuǎn)發(fā)控制脈沖和功放檢波脈沖。微波開關(guān)將脈沖送至接收信道模塊的微波開關(guān)控制端，當(dāng)功放工作時(shí)及時(shí)關(guān)閉接收信道。收發(fā)時(shí)序控制電路將延遲轉(zhuǎn)發(fā)控制脈沖送數(shù)字延遲線，在fpga內(nèi)部編程延遲時(shí)間，將脈沖相參應(yīng)答機(jī)的延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)控制產(chǎn)生的功放檢測(cè)脈沖送至功放模塊，只有當(dāng)功放檢波脈沖為高電平時(shí)，功放模塊才有脈沖調(diào)制信號(hào)輸出。

根據(jù)圖2波形圖所示，脈沖檢波信號(hào)為中放模塊檢波輸出的脈沖寬度為0.6us的負(fù)脈沖信號(hào)。微波開關(guān)脈沖是控制接收信道模塊微波開關(guān)通斷的控制脈沖信號(hào)，該控制脈沖信號(hào)為脈沖寬度為35.7us的正脈沖信號(hào)，該信號(hào)為高電平時(shí)，表示接收信道關(guān)閉。收發(fā)時(shí)序控制電路再生檢波脈沖將中放模塊輸出的脈沖檢波信號(hào)取反后，與微波開關(guān)脈沖的取反脈沖相與，獲取新的基準(zhǔn)檢波脈沖；功放檢測(cè)脈沖時(shí)候控制功放工作的開關(guān)信號(hào)，該信號(hào)為脈沖寬度為3.3us的正脈沖，延遲轉(zhuǎn)發(fā)控制脈沖是控制脈沖相參應(yīng)答機(jī)的延遲轉(zhuǎn)發(fā)精度的控制脈沖，該脈沖為脈寬為0.6us的正脈沖，且該脈沖前沿與脈沖檢波信號(hào)下降沿之間的時(shí)間差為脈沖應(yīng)答機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)值，圖中設(shè)置為16.4us，該時(shí)間可以通過收發(fā)時(shí)序控制電路的軟件設(shè)置，可任意編程控制。

參閱圖3。單脈沖雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)通過脈沖雷達(dá)地面站重復(fù)發(fā)射上行脈沖調(diào)制信號(hào)，飛行器上的脈沖應(yīng)答機(jī)收到該信號(hào)相參轉(zhuǎn)發(fā)回地面，地面站測(cè)量收發(fā)信號(hào)的時(shí)延差，即可計(jì)算獲得飛行器目標(biāo)的徑向距離；地面站測(cè)量脈沖應(yīng)答機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的下行脈沖信號(hào)內(nèi)調(diào)制的載波信號(hào)多普勒頻率值，即可計(jì)算獲得飛行器目標(biāo)的徑向速度。

若脈沖重復(fù)周期為t，脈沖寬度δ，傳播時(shí)延τ,

則上行脈沖調(diào)制信號(hào)：

s(t)＝ac(t)cos(2πfot+θ)

下行脈沖調(diào)制信號(hào)：

s(t-τ)＝ac(t-τ)cos[2πfo(t-τ)+θ]

則有：

目標(biāo)距離：

最大探測(cè)目標(biāo)距離：

距離分辨率：

將代入下行脈沖調(diào)制信號(hào)得：

其中，多普勒頻率

根據(jù)(3)、(6)式，可測(cè)量距離和速度值。分析(4)、(5)式，可以知道：發(fā)射脈沖越窄，其距離分辨率越高，測(cè)距精度就越高；重復(fù)周期越長，最大探測(cè)距離越大，但重復(fù)合周期越大，其脈沖的平均功率越低，反過來制約作用距離。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，比如，從上面的描述可以看出，根據(jù)系統(tǒng)使用要求更改脈沖寬度、延遲轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同延遲轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間要求的脈沖相參應(yīng)答機(jī)。這些變更和改變應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。