高带宽大动态范围等效采样接收机制造技术

一种高带宽大动态范围等效采样接收机，包括：开关模块，用于控制射频信号是否能够进入所述等效采样接收机；增益模块，位于开关模块的下游；采样模块，用于对通过增益模块后的射频信号进行采样，输出采样信号；以及信号处理模块，用于对采样信号进行后处理，其特征在于，增益模块包括：时变增益模块，用于在时变增益值的设置下，对通过开关之后的射频信号进行变增益控制，以实现动态增益调整；和固定增益模块，位于时变增益模块的下游，用于对射频信号进行固定增益放大。本发明专利技术能够在确保高带宽的前提下，增大了等效采样接收机的动态范围。

【技术实现步骤摘要】
高带宽大动态范围等效采样接收机
本专利技术涉及雷达接收
，具体地，涉及一种用于雷达的等效采样接收机。
技术介绍
超宽带技术是一种能够具有良好分辨率和穿透深度的雷达探测技术，可对隐藏地下目标或墙体后方运动目标等进行非入侵式探测并成像。一般无载频脉冲的探地雷达系统均在时域上实现，其接收机典型设计方法是采用采样门结构电路、时域取样步进脉冲电路及采样后调理电路来实现从射频信号到音频信号的转换，从而降低对模数转换器的要求和接收机没计难度。这类接收机都是采用等效采样的方法实现的，其缺点是采样门的动态范围难以提升，而且带宽实现也不易达到很高。为扩大动态范围，当前的等效采样接收机都是将时变放大或程控放大放置在音频信号之后，即经过采样门之后的位置做一级甚至两级时变增益放大，这样的设计虽然能起到一定动态范围提升，但最终受约束于采样门自身的动态范围；而采样门在超宽带条件下的动态范围基本上不会超过60dB，这种典型设计方式无法满足达到更高的动态范围，获得更多深层回波信息的需求。同时，采用典型的采样门设计的超宽带雷达接收机的动态范围不高，影响该类接收机实现深层探测的效果，尤其是应用于超深探测时。此外，在深空探测应用时，雷达天线不能贴近地面(如天线安装在巡视器车体上、探测器平台上)，加剧发射信号的衰减以及直达波耦合，导致接收机性能进一步受影响。现有技术中的一些等效采样示波器中，也考虑采用前置放大和衰减器来控制信号，提升动态范围，从而避开采样门这级带来的限制，但该方法只是仅仅从信号调理的角度来设置，满足异步测量，系统不需要同步。对于超宽带雷达来说不能采用该设置方式，上述方式不能同步地避开直达波影响、不能保证随采样时间点向后推移后，回波信号能够同步地随步进时钟经过采样门被可靠采样。
技术实现思路
针对现有的采用等效采样方法实现的接收器存在的上述问题，本专利技术提出了一种高带宽大动态范围等效采样接收机，其包括：开关模块，用于控制射频信号是否能够进入所述等效采样接收机；增益模块，位于所述开关模块的下游；采样模块，用于对通过所述增益模块后的射频信号进行采样，输出采样信号；以及信号处理模块，用于对所述采样信号进行后处理，其特征在于，所述增益模块包括：时变增益模块，用于在时变增益值的设置下，对通过开关之后的射频信号进行变增益控制，以实现动态增益调整；以及固定增益模块，位于所述时变增益模块的下游，用于对所述射频信号进行固定增益放大。在一些实施例中，所述开关模块包括：开关控制电路，用于接收步进时钟脉冲，产生波门宽度信号；以及开关，由所述波门宽度信号来控制所述开关的断开与闭合。在一些实施例中，所述采样模块包括：采样脉冲形成电路，用于接收步进时钟脉冲，产生采样脉冲；和采样门，位于所述固定增益模块的下游，所述采样门在所述采样脉冲的作用下完成所述射频信号的采样。在一些实施例中，所述信号处理模块包括位于所述采样门的下游的信号调理电路，所述信号调理电路用于对采样信号进行匹配阻抗和放大处理。在一些实施例中，所述信号处理模块还包括：时序形成电路，用于接收步进时钟脉冲，产生两路时序信号；第一采样保持电路，位于所述信号调理电路的下游；以及第二采样保持电路，位于所述第一采样保持电路的下游，所述第一采样保持电路和第二采样保持电路分别在所述两路时序信号的控制下对所述信号调理电路输出的信号进行采样保持跟踪。在一些实施例中，所述两路时序信号分别为第一采样保持信号和第二采样保持信号；当产生所述采样脉冲时，所述第一采样保持电路在所述第一采样保持信号的控制下进入保持状态；所述第二采样保持电路在所述第二采样保持信号的控制下进入采样状态。基于上述技术方案可知，本专利技术至少取得了以下有益效果：相对于现有的采用等效采样方法实现的接收机，本专利技术提出的等效采样接收机，实现了在确保高带宽的前提下，增大了接收机的动态范围。附图说明图1为本专利技术实施例的高带宽大动态范围等效采样接收机的结构框图；图2为图1中的等效采样接收机工作时的时序关系图；图3为对本专利技术实施例的高带宽大动态范围等效采样接收机进行动态范围及带宽测试的示意图；图4为对图3中的微波信号源进行校准的示意图；图5为本专利技术实施例的等效采样接收机的带宽测试结果图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术的实施例提出了一种高带宽大动态范围等效采样接收机，其包括开关模块、增益模块、采样模块和信号处理模块，可被用作雷达接收机。其中，开关模块用于控制射频信号是否能够进入接收机；采样模块用于对通过增益模块后的射频信号进行采样，输出采样信号，信号处理模块用于对采样信号进行后处理。参照图1，为本专利技术实施例的等效采样接收机的结构框图。增益模块位于开关模块的下游，增益模块可分为时变增益模块3和固定增益模块4。其中时变增益模块3用于在时变增益值D的设置下，对通过开关之后的射频信号进行变增益控制，以实现动态增益调整。固定增益模块4位于时变增益模块3的下游，用于对射频信号进行固定增益放大。根据一些实施例，开关模块包括开关控制电路2和开关1。其中开关控制电路2用于接收步进时钟脉冲，产生波门宽度信号。由该波门宽度信号来控制开关1的断开与闭合。本实施例中，开关1作为等效采样接收机前端开关，在波门宽度信号的控制下来保证回波信号是否能进入等效采样接收机，且阻隔直达波信号；当步进时钟脉冲的上升沿到来时，开关控制电路2形成波门宽度信号，以控制开关1。根据一些实施例，采样模块包括：采样脉冲形成电路6和采样门5。采样脉冲形成电路6用于接收步进时钟脉冲，产生采样脉冲；采样门5位于固定增益模块4的下游，采样门5在采样脉冲的作用下完成射频信号的采样。例如，采样脉冲形成电路6将步进时钟脉冲进行整形、加速，产生皮秒量级的采样脉冲，用以开启采样门5。本专利技术的实施例中，采样门5和开关1都由步进延迟脉冲产生的信号来同步控制；通过在等效采样接收机的采样门5的前端设置同步控制的开关1以及时变增益电路3和固定增益电路4，在确保了带宽满足要求前提下，提升了接收机的动态范围；这种设计方法具有实时性高、动态范围提升大、使用资源少等优点。根据一些实施例，信号处理模块包括位于采样门5的下游的信号调理电路7，该信号调理电路7用于对采样信号进行匹配阻抗和放大处理。根据一些实施例，信号处理模块还包括时序形成电路8、第一采样保持电路9和第二采样保持电路10。第一采样保持电路9位于信号调理电路7的下游；第二采样保持电路10位于第一采样保持电路9的下游。时序形成电路8接收步进时钟脉冲，产生两路时序信号；第一采样保持电路9和第二采样保持电路10分别在两路时序信号的控制下对所述信号调理电路输出的信号进行采样保持跟踪。进一步参照图2，为图1中的等效采样接收机工作时的时序关系图。其中，PRF为具有重复频率的步进时钟脉冲，可由FPGA芯片触发步进延迟电路产生。SWTH为波门宽度信号，用于控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高带宽大动态范围等效采样接收机，包括：开关模块，用于控制射频信号是否能够进入所述等效采样接收机；增益模块，位于所述开关模块的下游；采样模块，用于对通过所述增益模块后的射频信号进行采样，输出采样信号；以及信号处理模块，用于对所述采样信号进行后处理，其特征在于，所述增益模块包括：时变增益模块，用于在时变增益值的设置下，对通过开关之后的射频信号进行变增益控制，以实现动态增益调整；和固定增益模块，位于所述时变增益模块的下游，用于对所述射频信号进行固定增益放大。

【技术特征摘要】
1.一种高带宽大动态范围等效采样接收机，包括：开关模块，用于控制射频信号是否能够进入所述等效采样接收机；增益模块，位于所述开关模块的下游；采样模块，用于对通过所述增益模块后的射频信号进行采样，输出采样信号；以及信号处理模块，用于对所述采样信号进行后处理，其特征在于，所述增益模块包括：时变增益模块，用于在时变增益值的设置下，对通过开关之后的射频信号进行变增益控制，以实现动态增益调整；和固定增益模块，位于所述时变增益模块的下游，用于对所述射频信号进行固定增益放大。2.根据权利要求1所述的高带宽大动态范围等效采样接收机，其特征在于，所述开关模块包括：开关控制电路，用于接收步进时钟脉冲，产生波门宽度信号；以及开关，由所述波门宽度信号来控制所述开关的断开与闭合。3.根据权利要求1所述的高带宽大动态范围等效采样接收机，其特征在于，所述采样模块包括：采样脉冲形成电路，用于接收步进时钟脉冲，产生采样脉冲；以及采样门，位于所述固定增益模块的下游，所述采样门在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周斌，沈绍祥，花小磊，李玉喜，方广有，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11