基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统，其中射频直接采样模块得到包含n个信道的雷达回波数字信号，数字正交混频模块得到包含n个信道的基带数字信号；半带滤波模块得到第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号，数据发送接口模块得到帧数据；雷达参数信息模块用于提供当前雷达工作信道的参数信息；信道映射表模块内输出对应的混频频率控制字，数据接收接口模块获取帧数据对应的第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号；可变频数字正交混频模块得到数字正交混频后工作信道处于零频的基带数字信号，多相抽取滤波模块得到第二级数字下变频后只包含工作信道的基带数字信号后输出至数据发送光纤模块进行输出。

Radar operating channel acquisition system based on two level digital down conversion and method thereof

The invention discloses a radar channel acquisition system based on two level inverter digital RF direct sampling module, the radar echo signal contains N channels, digital orthogonal mixing module to obtain the baseband digital signal contains n baseband digital signal channel; half band filter module to get the first level after digital down conversion contains N channels, data transmission interface module obtains the frame data; radar parameter information module is used to provide information for the current parameter radar channel; mixing frequency control word module outputs the corresponding channel mapping table, frame data corresponding to the data receiving interface module to obtain the first level of the digital down converter contains digital baseband signal of N channels can the baseband digital signal; frequency digital orthogonal mixing module to obtain digital orthogonal mixing after the channel is zero frequency, multi phase extraction The filtering module obtains second stage digital down conversion, then outputs only the baseband digital signal of the operation channel, and then outputs to the data transmitting optical fiber module to output.

【技术实现步骤摘要】
基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统及其方法
本专利技术属于雷达信号处理领域，特别涉及一种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统及其方法，适用于多个工作信道且多个工作信道分别实时变化的雷达回波模拟信号中实时采集当前工作信道中的雷达回波模拟信号。
技术介绍
雷达回波信号所处的电磁环境是极为复杂且实时变化的，不但会受到无意的电磁干扰，而且还会受到有意的对方电磁干扰；诸多电磁干扰对雷达回波信号的检测处理造成很大影响，严重时甚至会导致雷达系统处于瘫痪状态。在此背景下，雷达发射机要求能够在大带宽内实时改变发射信号的信道，同时需要雷达接收机能够适应雷达工作时的信道改变，实现大带宽内多信道扫频，以达到避开电磁干扰较强信道的目的。目前大部分雷达接收机采用中频模数转换(ADC)进行中频采样，并将采样后得到的中频数字信号直接输入现场可编程门阵列(FPGA)，使其分别与多个不同的数字正交混频模块进行混频，将对应不同信道分别搬移到零频，然后通过抽取滤波器进行一级数字下变频处理；这种结构适用于中频采样的情况，由于采样率低，信道数较少，即使多个不同的数字正交混频模块分别与数字下变频同时进行，现场可编程门阵列(FPGA)内部资源占用率也不会溢出。目前软件无线电发展迅速，射频直接采样越来越成为主流，但是射频直接采样信号采样率很高，难以直接传输给现场可编程门阵列(FPGA)进行处理，并且带宽增大，信道数增多，同时进行多信道处理会引起资源的溢出。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提出一种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统及其方法，该种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统及其方法能够实现在多个工作信道且多个工作信道分别实时变化的雷达回波模拟信号中实时采集当前工作信道中的雷达回波模拟信号的目的。为达到上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。技术方案一：一种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统，包含现场可编程门阵列、高速模/数转换器和雷达参数信息模块，所述现场可编程门阵列包含：信道映射表模块、数据接收接口模块、可变频数字正交混频模块、多相抽取滤波模块、数据发送光纤模块、高速模/数转换器配置模块；所述高速模/数转换器包含射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块和数据发送接口模块；所述射频直接采样模块依次连接数字正交混频模块、半带滤波模块、数据发送接口模块、数据接收接口模块、可变频数字正交混频模块、多相抽取滤波模块和数据发送光纤模块，所述雷达参数信息模块依次连接信道映射表模块和可变频数字正交混频模块，所述高速模/数转换器配置模块的输出端分别对应连接射频直接采样模块的输入端、数字正交混频模块的输入端、半带滤波模块的输入端和数据发送接口模块的输入端，所述雷达参数信息模块依次连接信道映射表模块和可变频数字正交混频模块；所述高速模/数转换器配置模块用于给高速模/数转换器配置相关参数值，其中相关参数值包括射频直接采样模块的采样率数值、数字正交混频模块的混频频率数值、半带滤波模块的级数数值以及数据发送接口模块的发送数据速度数值，并分别发送至射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块以及数据发送接口模块，进而分别完成射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块以及数据发送接口模块各自的配置，使其都能正常工作；所述射频直接采样模块用于获取雷达回波模拟信号，并对所述雷达回波模拟信号进行射频直接采样，得到包含n个信道的雷达回波数字信号；所述雷达回波模拟信号的带宽为B，载频频率为f0；所述数字正交混频模块用于对包含n个信道的雷达回波数字信号进行混频，将雷达回波数字信号搬移至基带，进而得到包含n个信道的基带数字信号；其中包含n个信道的基带数字信号载频频率为0，带宽为B'，且包含n个信道的基带数字信号带宽与雷达回波模拟信号的带宽取值相等；所述半带滤波模块用于根据高速模/数转换器配置模块配置的半带滤波模块的级数数值对包含n个信道的基带数字信号进行滤波抽取，得到第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号，其中第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号采样率为f1，且第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号采样率为包含n个信道的基带数字信号采样率的1/(2d)倍，d为小于5的自然数；所述数据发送接口模块用于将第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号转换成帧的形式，得到帧数据，并传输至数据接收接口模块；所述雷达参数信息模块用于获取雷达参数信息，其中雷达参数信息为n个信道各自的地址信息，所述雷达参数信息模块给信道映射表模块提供当前雷达工作信道的参数信息，并用于信道映射表模块的输入；所述信道映射表模块内用于预置n个信道各自的混频频率控制字，当信道映射表模块接收到雷达参数信息模块的输入时，则输出当前雷达工作信道对应的混频频率控制字，并将当前雷达工作信道混频频率控制字输入至可变频数字正交混频模块；所述数据接收接口模块用于接收数据发送接口模块传输来的帧数据并进行解析处理，获取帧数据对应的第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号；所述可变频数字正交混频模块用于对帧数据对应的第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号进行数字正交混频，得到数字正交混频后工作信道处于零频的基带数字信号；所述多相抽取滤波模块用于对数字正交混频后工作信道处于零频的基带数字信号进行抽取滤波，完成第二级数字下变频，得到第二级数字下变频后只包含工作信道的基带数字信号；所述第二级数字下变频后只包含工作信道的基带数字信号采样率为数字正交混频后工作信道处于零频的基带数字信号采样率的1/h倍，h为抽取倍数，且h为自然数；所述数据发送光纤模块用于接收第二级数字下变频后只包含工作信道的基带数字信号并通过光纤进行输出。技术方案二：一种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集方法，应用于所述基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统，所述基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统包含现场可编程门阵列、高速模/数转换器和雷达参数信息模块，所述高速模/数转换器包含射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块和数据发送接口模块，所述现场可编程门阵列包含：信道映射表模块、数据接收接口模块、可变频数字正交混频模块、多相抽取滤波模块、数据发送光纤模块、高速模/数转换器配置模块；所述基于两级数字下变频的雷达工作信道采集方法，包括以下步骤：步骤1，射频直接采样模块获取雷达回波模拟信号，所述雷达回波模拟信号的带宽为B，载频频率为f0；根据雷达回波模拟信号的带宽B和载频频率f0，确定高速模/数转换器的工作参数，包括射频直接采样模块的采样率、数字正交混频模块的混频频率、半带滤波模块内半带滤波器级联的级数以及数据发送接口模块的接口速度；确定高速模/数转换器所需的工作参数后，高速模/数转换器配置模块对应获取射频直接采样模块的采样率数值、数字正交混频模块的混频频率数值、半带滤波模块的级数数值以及数据发送接口模块的发送数据速度数值，并分别对应发送至射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块以及数据发送接口模块，进而分别完成射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块以及数据发送接口模块各自的配置，使其都能正常工作；步骤2，射频直接采样模块根据高速模/数转换器配置模块配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统，其特征在于，包含现场可编程门阵列、高速模/数转换器和雷达参数信息模块，所述现场可编程门阵列包含：信道映射表模块、数据接收接口模块、可变频数字正交混频模块、多相抽取滤波模块、数据发送光纤模块、高速模/数转换器配置模块；所述高速模/数转换器包含射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块和数据发送接口模块；所述射频直接采样模块依次连接数字正交混频模块、半带滤波模块、数据发送接口模块、数据接收接口模块、可变频数字正交混频模块、多相抽取滤波模块和数据发送光纤模块，所述雷达参数信息模块依次连接信道映射表模块和可变频数字正交混频模块，所述高速模/数转换器配置模块的输出端分别对应连接射频直接采样模块的输入端、数字正交混频模块的输入端、半带滤波模块的输入端和数据发送接口模块的输入端，所述雷达参数信息模块依次连接信道映射表模块和可变频数字正交混频模块；所述高速模/数转换器配置模块用于给高速模/数转换器配置相关参数值，其中相关参数值包括射频直接采样模块的采样率数值、数字正交混频模块的混频频率数值、半带滤波模块的级数数值以及数据发送接口模块的发送数据速度数值，并分别发送至射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块以及数据发送接口模块，进而分别完成射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块以及数据发送接口模块各自的配置，使其都能正常工作；所述射频直接采样模块用于获取雷达回波模拟信号，并对所述雷达回波模拟信号进行射频直接采样，得到包含n个信道的雷达回波数字信号；所述雷达回波模拟信号的带宽为B，载频频率为f...

【技术特征摘要】
1.一种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统，其特征在于，包含现场可编程门阵列、高速模/数转换器和雷达参数信息模块，所述现场可编程门阵列包含：信道映射表模块、数据接收接口模块、可变频数字正交混频模块、多相抽取滤波模块、数据发送光纤模块、高速模/数转换器配置模块；所述高速模/数转换器包含射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块和数据发送接口模块；所述射频直接采样模块依次连接数字正交混频模块、半带滤波模块、数据发送接口模块、数据接收接口模块、可变频数字正交混频模块、多相抽取滤波模块和数据发送光纤模块，所述雷达参数信息模块依次连接信道映射表模块和可变频数字正交混频模块，所述高速模/数转换器配置模块的输出端分别对应连接射频直接采样模块的输入端、数字正交混频模块的输入端、半带滤波模块的输入端和数据发送接口模块的输入端，所述雷达参数信息模块依次连接信道映射表模块和可变频数字正交混频模块；所述高速模/数转换器配置模块用于给高速模/数转换器配置相关参数值，其中相关参数值包括射频直接采样模块的采样率数值、数字正交混频模块的混频频率数值、半带滤波模块的级数数值以及数据发送接口模块的发送数据速度数值，并分别发送至射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块以及数据发送接口模块，进而分别完成射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块以及数据发送接口模块各自的配置，使其都能正常工作；所述射频直接采样模块用于获取雷达回波模拟信号，并对所述雷达回波模拟信号进行射频直接采样，得到包含n个信道的雷达回波数字信号；所述雷达回波模拟信号的带宽为B，载频频率为f0；所述数字正交混频模块用于对包含n个信道的雷达回波数字信号进行混频，将雷达回波数字信号搬移至基带，进而得到包含n个信道的基带数字信号；其中包含n个信道的基带数字信号载频频率为0，带宽为B'，且包含n个信道的基带数字信号带宽与雷达回波模拟信号的带宽取值相等；所述半带滤波模块用于根据高速模/数转换器配置模块配置的半带滤波模块的级数数值对包含n个信道的基带数字信号进行滤波抽取，得到第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号，其中第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号采样率为f1，且第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号采样率为包含n个信道的基带数字信号采样率的1/(2d)倍，d为小于5的自然数；所述数据发送接口模块用于将第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号转换成帧的形式，得到帧数据，并传输至数据接收接口模块；所述雷达参数信息模块用于获取雷达参数信息，其中雷达参数信息为n个信道各自的地址信息，所述雷达参数信息模块给信道映射表模块提供当前雷达工作信道的参数信息，并将所述当前雷达工作信道的参数信息用于信道映射表模块的输入；所述信道映射表模块内用于预置n个信道各自的混频频率控制字，当信道映射表模块接收到雷达参数信息模块的输入时，则输出当前雷达工作信道对应的混频频率控制字，并将当前雷达工作信道混频频率控制字输入至可变频数字正交混频模块；所述数据接收接口模块用于接收数据发送接口模块传输来的帧数据并进行解析处理，获取帧数据对应的第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号；所述可变频数字正交混频模块用于对帧数据对应的第一级数字下变频后包含n个信道的基带数字信号进行数字正交混频，得到数字正交混频后工作信道处于零频的基带数字信号；所述多相抽取滤波模块用于对数字正交混频后工作信道处于零频的基带数字信号进行抽取滤波，完成第二级数字下变频，得到第二级数字下变频后只包含工作信道的基带数字信号；所述第二级数字下变频后只包含工作信道的基带数字信号采样率为数字正交混频后工作信道处于零频的基带数字信号采样率的1/h倍，h为抽取倍数，且h为自然数；所述数据发送光纤模块用于接收第二级数字下变频后只包含工作信道的基带数字信号并通过光纤进行输出。2.一种基于两级数字下变频的雷达工作信道采集方法，应用于所述基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统，所述基于两级数字下变频的雷达工作信道采集系统包含现场可编程门阵列、高速模/数转换器和雷达参数信息模块，所述高速模/数转换器包含射频直接采样模块、数字正交混频模块、半带滤波模块和数据发送接口模块，所述现场可编程门阵列包含：信道映射表模块、数据接收接口模块、可变频数字正交混频模块、多相抽取滤波模块、数据发送光纤模块、高速模/数转换器配置模块；所述基于两级数字下变频的雷达工作信道采集方法，包括以下步骤：步骤1，射频直接采样模块获取雷达回波模拟信号，所述雷达回波模拟信号的带宽为B，载频频率为f0；根据雷达回波模拟信号的带宽B和载频频率f0，确定高速模/数转换器的工作参数，包括射频直接采样模块的采样率、数字正交混频模块的混频频率、半带滤波模块内半带滤波器级联的级数以及数据发送接口模块的接口速度；确定高速模/数转换器所需的工作参数后，高速模/数转换器配置模块对应获取射频直接采样模块的采样率数值、数字正交混频模块的混频频率数值、半带滤波模块的级数数值以及数据发送接口模块的发送数据速度数值，并分别对应发送至射频直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏涛，刘少华，李强，刘江涛，陈艳丽，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61