一种机会阵雷达无线自适应同步系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机会阵雷达无线自适应同步系统及其方法，系统包括一个本振参考路和N个本振同步路，所述一个本振参考路和N个本振同步路包括DTR单元，在DTR单元内部增加一个环形器、一个移相器和一个通道切换开关。方法为实时监测阵面单元的空间位置和相对相位变化，通过自适应同步计算程序获得各单元的相位补偿值，并无线“广播式”分发至各DTR的DDS完成相位补偿。本发明专利技术解决机会阵雷达数目众多，空间随遇布置的收发单元或组件的快速同步问题，也可以可用于解决其它相控阵采用无线传输方式后的信号同步问题。

【技术实现步骤摘要】
一种机会阵雷达无线自适应同步系统及其方法
本专利技术涉及信号传输同步技术，特别是一种机会阵雷达无线自适应同步系统及其方法。
技术介绍
机会阵雷达是近年来提出的一种新体制雷达，成千上万的天线单元随遇布置于载体平台的三维电磁开放空间，为了有效动态获取天线单元的感知信息，天线单元与信息处理机之间面临着信号传输与同步的技术难题，本振信号和时序信号的同步性将对雷达系统工作性能产生重要影响，因此，研究新的信号传输与同步方式具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种解决机会阵雷达数目众多，空间随遇布置的收发单元或组件的快速同步问题；可用于解决其它相控阵采用无线传输方式后的信号同步问题的机会阵雷达无线自适应同步系统及其方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种机会阵雷达无线自适应同步系统，包括一个本振参考路和N个本振同步路，所述一个本振参考路和N个本振同步路包括DTR单元，所述DTR单元包括DMUX/MUX模块、解调器、LNA模块分路器和HPA模块，所述DMUX/MUX模块连接有DDS或调制器，所述DMUX/MUX模块连接有通道切换开关，所述DDS或调制器通过HPA模块连接在通道切换开关，所述通道切换开关分别与第一环形器的3脚和第二环形器的2脚相连接，所述第一环形器的2脚与分路器相连接，所述分路器分别与DDS或调制器以及解调器相连接，所述解调器与DMUX/MUX模块相连接，所述第一环形器额1脚通过无线通讯与自适应同步控制单元相连接，所述第二环形器的1脚通过LNA模块与解调器相连接，所述DMUX/MUX模块通过无线通讯与自适应同步控制单元相连接，所述通道切换开关用于同步模式和工作模式的射频通道切换，所述环形器用于提供LO信号输入和移相后的LO输出。一种机会阵雷达无线自适应同步方法，步骤包括：1)自适应同步控制单元首先无线发送同步的单元地址码至DMUX/MUX模块；2)本振同步路开启通道切换开关于同步模式；3)LO信号通过通道切换开关与环形器、低噪放和移相器形成一个反馈环路传递至自适应同步控制单元；4)自适应同步控制单元探测反馈LO与参考LO之间的电压变化获取其相位差异信息并进行计算，得到校正相位补偿值；5)然后将校正相位补偿值馈送至本振同步路；6)通过循环步骤1)至步骤5)完成多次同步调整，直至同步残差满足系统指标要求的同步容差范围内；7)最后将校正相位补偿值存储至存储器用于雷达工作时调用和补偿。相比于现有技术，本专利技术的优点在于：(1)解决机会阵雷达数目众多，空间随遇布置的收发单元或组件的快速同步问题。(2)可用于解决其它相控阵采用无线传输方式后的信号同步问题。附图说明图1为本专利技术的无线传输自适应同步结构示意图。图2为本专利技术的相位同步的原理示意图。图3为同步迭代过程示意图。图4为同步相位误差示意图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体的实施例，对本专利技术作详细描述。如图1所示，一种机会阵雷达无线自适应同步系统，包括一个本振参考路和N个本振同步路，所述一个本振参考路和N个本振同步路包括DTR单元，所述DTR单元包括DMUX/MUX模块、解调器、LNA模块分路器和HPA模块，所述DMUX/MUX模块连接有DDS或调制器，所述DMUX/MUX模块连接有通道切换开关，所述DDS或调制器通过HPA模块连接在通道切换开关，所述通道切换开关分别与第一环形器的3脚和第二环形器的2脚相连接，所述第一环形器的2脚与分路器相连接，所述分路器分别与DDS或调制器以及解调器相连接，所述解调器与DMUX/MUX模块相连接，所述第一环形器额1脚通过无线通讯与自适应同步控制单元相连接，所述第二环形器的1脚通过LNA模块与解调器相连接，所述DMUX/MUX模块通过无线通讯与自适应同步控制单元相连接，可实时监测阵面单元的空间位置和相对相位变化，通过自适应同步计算程序获得各单元的相位补偿值，并无线“广播式”分发至各DTR的DDS完成相位补偿。上行的本振信号和时序同步信号采用一对收发天线工作，该收发天线同时具有下行反馈能力，用于本振和时序信号的对准。另外一对天线用于上行波形产生信号和其它逻辑控制信号发送，同时用于下行目标回波I/Q数据、采样同步与数据同步时序、监测数据及单元位置信息等的回送。两对天线工作于不同的频段，采用不同的通信协议同时工作。从技术实现来看，无线传输自适应同步控制系统需要的硬件环境是在DTR单元内部增加一个环形器、一个移相器和一个通道切换开关。其中移相器可由DDS代替。所述通道切换开关用于同步模式和工作模式的射频通道切换，所述环形器用于提供LO信号输入和移相后的LO输出。一种机会阵雷达无线自适应同步方法，步骤包括：1)自适应同步控制单元首先无线发送同步的单元地址码至DMUX/MUX模块；2)本振同步路开启通道切换开关于同步模式；3)LO信号通过通道切换开关与环形器、低噪放和移相器形成一个反馈环路传递至自适应同步控制单元；4)自适应同步控制单元探测反馈LO与参考LO之间的电压变化获取其相位差异信息并进行计算，得到校正相位补偿值；5)然后将校正相位补偿值馈送至本振同步路；6)通过循环步骤1)至步骤5)完成多次同步调整，直至同步残差满足系统指标要求的同步容差范围内；7)最后将校正相位补偿值存储至存储器用于雷达工作时调用和补偿。如图2所示，机会阵第N个单元进行相位同步的原理，来自自适应同步控制器的本振信号LO以不同相位值到达每个单元的同步模块，本振信号记为exp[-jkrn]，其中k是波数，rn是传播距离，即自适应同步控制器到单元N的距离。选择一个参考单元，它所接收到的LO信号记为exp[-jkrref]。同步的目的旨在通过调整移相器φn以补偿测试单元与参考单元之间波程差(rref-rn)。在同步周期开始时，中央控制器依次发出每个单元的地址。当某个单元被选中时，开关就切换到同步环路，此时接收到的LO信号就被移相了φn，然后传送回中央控制器。在自适应同步控制器中。从单元N来的LO信号与来自参考单元所接收到的LO信号进行比较。假定振幅被信号放大器合理地补偿，则在中央控制器的混合场由下式决定。其中，En是单元N的场，Eref是参考单元的场。引入用于同步的相移补偿量φn，当φn＝2k(rref-rn)时，测试单元信号和参考单元信号间的相位差将被消除。如果φn已知，则波程差rref-rn就能被校正，所有的单元就可以达到同步。这种同步方法也适合由于传播通道的不同而引起的相位差的校正。为验证同步技术原理和可行性。给出MATLAB仿真结果，假定机会阵单元模型中具有3000个随意分布的天线单元，并且模型中共有3000个工作面，200个工作面被随意地选择，200个单元就放在这些工作面的中央。自适应控制器放在原点，这样就使得单元N到原点的距离等于坐标轴x，y，z的模。仿真如下：所有单元的起始相位都是零相位并取最靠近原点的单元作为参考单元。每个单元会被依次选中。当选中后，它的移相器步进22.5°(跟移相器的精度有关，这里取移相器位为Bit＝4位)，直到混合场达到最小值。其余剩下的单元重复上述过程。数字移相器的量化精度跟副瓣电平要求有关。图3描述了使用同步迭代算法的每个单元相对参考单元的相位误差随着迭代次数变化关系。图中颜色的每一次改变标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机会阵雷达无线自适应同步系统，包括一个本振参考路和N个本振同步路，所述一个本振参考路和N个本振同步路包括DTR单元，其特征在于所述DTR单元包括DMUX/MUX模块、解调器、LNA模块分路器和HPA模块，所述DMUX/MUX模块连接有DDS或调制器，所述DMUX/MUX模块连接有通道切换开关，所述DDS或调制器通过HPA模块连接在通道切换开关，所述通道切换开关分别与第一环形器的3脚和第二环形器的2脚相连接，所述第一环形器的2脚与分路器相连接，所述分路器分别与DDS或调制器以及解调器相连接，所述解调器与DMUX/MUX模块相连接，所述第一环形器额1脚通过无线通讯与自适应同步控制单元相连接，所述第二环形器的1脚通过LNA模块与解调器相连接，所述DMUX/MUX模块通过无线通讯与自适应同步控制单元相连接，所述通道切换开关用于同步模式和工作模式的射频通道切换，所述环形器用于提供LO信号输入和移相后的LO输出。

【技术特征摘要】
1.一种机会阵雷达无线自适应同步系统，包括一个本振参考路和N个本振同步路，所述一个本振参考路和N个本振同步路包括DTR单元，其特征在于所述DTR单元包括DMUX/MUX模块、解调器、LNA模块分路器和HPA模块，所述DMUX/MUX模块连接有DDS或调制器，所述DMUX/MUX模块连接有通道切换开关，所述DDS或调制器通过HPA模块连接在通道切换开关，所述通道切换开关分别与第一环形器的3脚和第二环形器的2脚相连接，所述第一环形器的2脚与分路器相连接，所述分路器分别与DDS或调制器以及解调器相连接，所述解调器与DMUX/MUX模块相连接，所述第一环形器额1脚通过无线通讯与自适应同步控制单元相连接，所述第二环形器的1脚通过LNA模块与解调器相连接，所述DMUX/MUX模块通过无线通讯与自适应...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙伟军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32