多通道接收机实时校准装置及校准与误差补偿方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多通道接收机实时校准装置，包括同步误差校准装置，用于对所述多通道接收机进行实时同步校准和误差补偿；以及幅相误差校准装置，用于对所述多通道接收机进行实时幅相校准和误差补偿。以及一种多通道接收机实时校准方法。本发明专利技术的装置和方法对误差校准全面，一体化架构可以同时实现对多通道接收机进行实时同步校准和幅相校准，具有很强的实时性和灵活性，自动化程度高，其误差校准可贯穿于系统工作的整个过程，只需在系统控制界面中做出相应选择，无需任何连线和硬件更改，即可完成系统的校准过程，操作简单、使用快捷，可以精确补偿环境条件、器件特性对接收通道带来的影响，有效解决大带宽信号的接收难颗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种多通道接收机实时校准装置，包括同步误差校准装置，用于对所述多通道接收机进行实时同步校准和误差补偿；以及幅相误差校准装置，用于对所述多通道接收机进行实时幅相校准和误差补偿。以及一种多通道接收机实时校准方法。本专利技术的装置和方法对误差校准全面，一体化架构可以同时实现对多通道接收机进行实时同步校准和幅相校准，具有很强的实时性和灵活性，自动化程度高，其误差校准可贯穿于系统工作的整个过程，只需在系统控制界面中做出相应选择，无需任何连线和硬件更改，即可完成系统的校准过程，操作简单、使用快捷，可以精确补偿环境条件、器件特性对接收通道带来的影响，有效解决大带宽信号的接收难颗。【专利说明】
本专利技术属于雷达
，更具体地，涉及一种多通道接收机实时校准装置及校 准与误差补偿方法。
技术介绍
由于合成孔径雷达（SAR)可全天时、全天候对地成像，并具有一定穿透植被和伪 装的能力，因此被广泛的应用于军事侦察、灾害监控、资源勘察、地形测绘等领域，受到世界 各国越来越多的重视。随着合成孔径雷达技术的不断发展和应用领域的不断扩大，对雷达 性能的要求也越来越高，其中分辨率作为合成孔径雷达的核心技术指标之一，更被提升到 更高的位置。 距离向分辨率的提高有赖于信号带宽的提高，要实现高分辨率成像，必须解决大 带宽信号的接收问题，而带宽达千兆赫以上的信号目前还没有可直接进行采样的高速A/D 转换器件。为了解决超宽带（UWB)雷达信号无法直接A/D转换这一难题，针对LFM信号， M.Skolnik等提出了基于时频变换技术（StretchProcessing)的雷达脉冲压缩方案。该 方案对一定条件下的LFM信号非常有效，但是也有如下问题：（1)失真补偿困难：由于引入 了时频转换这一环节，相应的带来了时频转换失真，当目标移动或者调频本振触发时刻发 生变化时，这种失真的影响随之改变，表现出移变的性质，这就给系统补偿带来了极大的难 度；（2)测绘带宽有限：为了降低信号带宽，去斜处理是以牺牲测绘带宽为代价的，也就是 说如果要求测绘带宽较宽，去斜处理后并不能达到降低信号带宽的目的。尤其是后一项问 题，严重限制了该方案的使用范围。 现有技术条件下，为提高SAR系统的距离分辨率，多通道合成是当前采用的主要 技术手段之一。该方案基于信道化接收技术，采用频域分割方法把雷达回波信号划分为多 个接收子带，每个子带上用相对低速的A/D进行采样，最后在数字域进行频带综合，得到全 带宽信号。 这种方法之所以成为宽带信号处理的主流技术，是因为它可以有效降低高速A/D 器件的技术要求，大幅降低单路A/D设计及后续数据记录、成像处理的压力，使得目前大带 宽下大测绘带成像成为可能。但是这种方法需要重点解决两个问题，一是多路A/D的同步 问题，另外一个问题是多通道的幅相畸变问题。 首先多路A/D的同步问题，也就是数据采集单元的通道间延时，当同一信号同相 加载到不同采集通道后，多组采集数序列第一点在信号波形上反映出的时间差是否为零。 它是一项非常重要的基本指标，在对时序、相位等要求特别严格的SAR波形采集和记录过 程中，数据采集系统的通道间延迟时间差是必须精确知道的一项指标，雷达后续的幅相误 差补偿和成像处理均建立在各通道完全同步的基础之上。 另外一个问题是通道间幅相畸变问题。由于模拟器件的不稳定性和不一致性，他 们的幅相差别不仅随频率发生改变，还经常随时间做慢变化。子带信号直接多通道合成不 但无法提高距离分辨率，还会使成像质量严重恶化。SAR的接收通道误差包含了幅度误差、 相位误差两部分，具体表达式为Ρ,,Ο1') = 4〇〇exp"((p)，式中Hn(W)是第η通道总的幅相误 差函数，An(W)表示幅度误差，ε>φ"(φ)表示相位误差，w代表频率。上述误差会对成像结果 产生不利影响，导致距离向脉冲压缩冲击响应的主瓣展宽、副瓣抬升，分辨率和图像质量降 低。 通道间同步误差和幅相误差的估计与补偿，成为多通道SAR系统设计与信号处理 的关键技术。 现有技术中尚没有一体化的同步误差和幅相误差的校准装置，都是针对单一项误 差做出的补偿。针对通道间的同步误差，现有技术往往在数字域进行解决，或者对采样时 钟和触发信号进行处理，结合锁相环路并通过电路优化设计等手段，实现多路A/D的同步； 针对通道间的幅相误差，现在通常做法是采用雷达闭环测试手段，一次性获取实验数据；或 者，采用标准测量仪器如矢量网络分析仪，把通道间的幅相误差测量出来；再或者，基于回 波数据直接进行误差提取。 针对通道间的同步误差，现有技术在A/D器件采样率较低情况下是适用的，一旦 涉及高速A/D，如在SAR系统中接收通道中频采样率在I. 5GHz以上，此时电路对时钟信号抖 动非常敏感，每次上电或复位时ps级的误差即可能带来通道间的不同步，这种情况下上述 方法很难保证多组数据的多个采集通道间延迟时间差基本为0或保持恒定状态，也就难以 从根本上解决同步问题。 针对通道间的幅相误差，现在采用的三种方法的共同问题是实时性不足，都是针 对数据记录已经完成后作出的处理，记录完成的数据中已经蕴含了许多不确定的幅相误 差，经过补偿后残余误差成分仍然很大，不能针对模拟通道表现的时变性及温漂性做出准 确的补偿，影响大带宽信号内大容量信息的提取和利用。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的之一在于提供一种多通道接收机实时校准装置 和校准及误差补偿方法，以实现一次处理就可以完成两项误差的分析和补偿。 为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种多通道接收机幅相 误差校准装置，包括： 幅相误差校准网络，用于产生对应所述多通道接收机各个通道的幅相误差校准信 号；以及 幅相误差补偿单元，用于基于所述幅相误差校准网络产生的幅相误差校准信号对 所述多通道接收机各个通道进行幅相校准和误差补偿。 其中，所述幅相误差校准网络包括： 一幅相校准信号源，用于输出校准用的标准信号； 一信号调理电路，用于调节所述校准用的标准信号的幅度大小，以适应不同回波 信噪比状态下通道间的幅相校准；以及 一幅相校准开关，用于模式选择，在幅相校准模式和正常模式之间切换。 其中，所述幅相误差补偿单元对各个通道进行幅相校准和误差补偿的方法为：将 所采集的数字信号频域变换为S(W)，并计算理想线性调频信号的频域I(W)，由此得到所述 通道的传递误差足~) = *^〇//〇〇 =次(《')叫3"仲）；利用分析得到的误差凡(《)对所述接 收通道进行幅相校准和误差补偿处理。 作为本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种多通道接收机实时校准装置，包 括： 同步误差校准装置，用于对所述多通道接收机进行实时同步校准和误差补偿；以 及 如上任意一项所述的幅相误差校准装置，用于对所述多通道接收机进行实时幅相 校准和误差补偿。 其中，所述同步误差校准装置包括： 同步误差校准网络，用于产生对应所述多通道接收机的各个通道的同步误差校准 信号，包括： -同步校准信号源，用于输出同步误差校准信号，其中所述同步误差校准信号为 具有一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道接收机幅相误差校准装置，包括：幅相误差校准网络，用于产生对应所述多通道接收机各个通道的幅相误差校准信号；以及幅相误差补偿单元，用于基于所述幅相误差校准网络产生的幅相误差校准信号对所述多通道接收机各个通道进行幅相校准和误差补偿。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭征，王岩飞，周以国，赵风华，李和平，
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