微波着陆接收机捕获单帧扫描信号自动增益控制方法技术

本发明专利技术提供了一种微波着陆接收机捕获单帧扫描信号自动增益控制方法，首先设置初始通道增益控制值和理想输出波形峰值，AD采样器采集微波着陆扫描波形，并解调产生基带波形，低通滤波后识别出可用波形，判断是否具备完整波形，若不具备，则通过顶部特性或下沿特性推演完整波形，通过完整波形与理想数尺波形峰值差取整控制AGC增益量。本发明专利技术利用单帧扫描波束建立了通道增益控制通路，大大提高了通道AGC建立效率，使得更多的微波着陆扫描信号用于信号角度信息的解算；本发明专利技术原理简单，算法满足实际应用的实时性要求，具有较强的工程应用性。

【技术实现步骤摘要】
微波着陆接收机捕获单帧扫描信号自动增益控制方法
本专利技术涉及微波着陆系统机载接收机，特别是涉及一种微波着陆系统机载接收机线性通道自动增益控制。
技术介绍
微波着陆系统(MLS)是一种空中导出数据的着陆方式，微波着陆机载设备接收微波着陆系统覆盖区内的导航信息，通过处理后得出飞机所在空间的角位置数据，为飞机进近和着陆提供指示。微波着陆机载接收机在使用线性通道进行信号处理时，分时使用通道分别进行调相和调幅信号的解调处理，调幅信号的处理是在调相信号之后，调相电路给出调幅信号的计时起点，调幅电路通过扫描接收到信号的幅度大小，来调整最优的AGC控制参数，进而实现对扫描信号的测量和对角度的计算。微波着陆高速方位模式的数据速率为39Hz，以往的微波着陆系统机载接收机线性通道自动增益控制采用粗搜索加精搜索结合的方式实现，如图1所示。设置初始增益控制值为0，通过AD端口采集与解调一帧微波着陆扫描波束信号，解调后信号经过低通滤波，进行扫描信号最大值与理想扫描信号输出值之间的差值是否在10dB范围内的粗搜索阶段，和扫描信号最大值与理想扫描信号输出值之间的差值是否在1dB范围内的精搜索阶段，在粗搜索阶段以10dB增量调整AGC电压的控制值，精搜索阶段以1dB增量调整AGC电压控制值，经过粗搜索和精搜索后，进入扫描波束跟踪阶段，然后判断跟踪是否丢失，未丢失，则继续跟踪；丢失，则重新回到开始阶段重新开始调制AGC电压控制。以往利用多帧扫描波形的自动增益方法调整一次AGC都要花费一侦扫描波形信号，当系统接收的信号范围为-110dBm～-10dBm时，且当前接收信号功率为-11dBm时，以往方法需要采集19帧扫描信号才能建立起正常信号的信号通路，帧利用效率为(39-19)/39＝0.513，当信号跟踪丢失后再次建立又要花费这么多帧的扫描信号去再次建立信号通路，建立过程的信号帧未对信号数据采集和精度做出任何贡献，同时也可能会造成整机解算信号精度的下降，甚至导致信号在规定的时间内未建立起来而造成整机设备输出告警，这种方法在实际使用中相对比较落后。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种微波着陆接收机捕获单帧扫描信号自动增益控制方法，在微波着陆机载设备使用线性通道时提高微波着陆扫描波束信号利用效率，使得微波着陆机载设备能够将更多的扫描波束信号用于信号角度的解算，改善传统方法需要多帧建立AGC通路的缺点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：(1)设置初始通道增益控制值为LdB，L取整个增益范围的中间值；设定理想输出波形峰值为AMPdBm，AMP取AD采样门限范围的中间值，并使输入信号信噪比都落入到AD动态内；(2)AD采样器对输入的模拟调制信号进行采样，其中t为时间，U(t)为扫描波形调制信号，fc为采集信号载波，为载波初始相位，AD采样速率选择fs不小于280kHz；经过采样、带通处理后，AD采样器输出载波为fs的离散信号，然后经过IQ解调，解调出基带信号U(k)，U(k)为U(t)对应的离散信号，k＝0，1，2，...，k对应的时域波形间隔为1/fs；(3)将基带信号U(k)与低通滤波冲击响应函数h(k)进行卷积，输出波形信号U1(k)；(4)选取输出波形信号U1(k)中大于信号平均噪声门限的信号作为基本波形U2(k)，计算出U2(k)的最大值U2max及最小值U2min；从U2(k)第一个点开始，判断U2(k)是否出现超过连续21个点在U2max±0.01*U2max或U2min±0.01*U2max范围内，将符合此范围的信号都认为是无效信号，将去除无效信号后界定的U2(k)对应的数值界点k1、k2、k3...kN作为界定点，截取有用信号段U20-k1(k)、U2k2-k3(k)、...U2kN-∞(k)；(5)当有用信号段只有一段，且求得的波形3dB宽度大于1度小于5度、12dB宽度大于2度小于10度时，进入步骤(7)，否则进入步骤(6)；(6)将有用信号段U20-k1(k)、U2k2-k3(k)、...U2kN-∞(k)统一集合成Un(k)，将Un(k)参数代入其中，A为拟合波形幅度系数，B为波形宽度系数，C为平移系数，D为幅度初始值，令Un(k)与y(k)所有点的均方根值其中N为总点数，使得如下等式成立的A、B、C、D即为推演波形函数的系数，由此推演信号完整波形y(k)，(7)求信号完整波形的最大值S，用设定的理想输出波形峰值AMP减去S，再加上设定的初始增益量LdB，即为AGC的控制量；(8)根据下一帧信号的变量趋势跟踪控制增益特性，当跟踪丢失后返回步骤(1)，否则继续跟踪。本专利技术的有益效果是：利用单帧扫描波束建立了通道增益控制通路，解决了传统方法需要可能多达19帧的扫描波束信号，大大提高了通道AGC建立效率，使得更多的微波着陆扫描信号用于信号角度信息的解算；本专利技术原理简单，算法满足实际应用的实时性要求，具有较强的工程应用性。附图说明图1是以往利用多帧扫描波形的自动增益方法流程图；图2是微波着陆接收机线性通道单帧波形自动控制增益方法流程图；图3是实际波形恢复示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。参照图2，本专利技术包括以下步骤：(1)一般信号范围为-10dBm～-110dBm，信号动态范围为100dB，所以设置初始通道增益控制值为中间值50dB；目标信号输出增益设置为0dBm；(2)AD采样器端口采集一帧微波着陆扫描波形，并解调产生基带波形。过程如下：AD采样器输入端口的模拟调制信号为t为时间，一帧扫描信号的t在2.432ms～15.688ms范围内取值，U(t)为扫描波形调制信号，fc为采集信号载波，为载波初始相位。U(t)信号在载波上的带宽为140kHz，140kHz为调制后信号的最小带宽，采用带通采样原理，AD采样速率选择为fs＝21MHz，200倍的调制信号频率，经过采样、带通处理后，信号输出载波为fs的离散信号，然后经过IQ解调，解调出基带信号为U(t)对应的离散信号U(k)，k＝0，1，2，...，k对应的时域波形间隔为1/fs。(3)低通滤波。过程如下：将步骤(2)获得的基带信号U(k)与低通滤波冲击响应函数h(k)进行卷积，输出为U1(k)。其中h(k)相应幅频特性对应的滤波器带宽为70kHz；阻带衰减为30dB，阻带衰减频率≤150kHz。(4)识别出可用波形，过程如下：选取步骤(3)的输出波形信号U1(k)中大于信号平均噪声门限的信号作为基本波形U2(k)，U2(k)包含于U1(k)，计算出U2(k)的最大值U2max及最小值U2min。从U2(k)第一个点开始，判断U2(k)是否出现连续21个点在U2max±0.01*U2max，或U2min±0.01*U2max范围内，将符合此范围的信号都认为是无效信号，将由此界定的U2(k)对应的数值界点k1，k2，k3，k4，...等，作为有用信号的界定点，截取出有用信号段U20-k1(k)、U2k2-k3(k)、U2k4-∞(k)，...。(5)判断是否具备完整波形，过程如下：根据步骤(4)获得的有用信号段，当有用信号段只有一段，且求得的波形3dB宽度大于1度小于5度、12dB宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波着陆接收机捕获单帧扫描信号自动增益控制方法，其特征在于包括下述步骤：(1)设置初始通道增益控制值为L dB，L取整个增益范围的中间值；设定理想输出波形峰值为AMP dBm，AMP取AD采样门限范围的中间值，并使输入信号信噪比都落入到AD动态内；(2)AD采样器对输入的模拟调制信号

【技术特征摘要】
1.一种微波着陆接收机捕获单帧扫描信号自动增益控制方法，其特征在于包括下述步骤：(1)设置初始通道增益控制值为LdB，L取整个增益范围的中间值；设定理想输出波形峰值为AMPdBm，AMP取AD采样门限范围的中间值，并使输入信号信噪比都落入到AD动态内；(2)AD采样器对输入的模拟调制信号进行采样，其中t为时间，U(t)为扫描波形调制信号，fc为采集信号载波，为载波初始相位，AD采样速率选择fs不小于280kHz；经过采样、带通处理后，AD采样器输出载波为fs的离散信号，然后经过IQ解调，解调出基带信号U(k)，U(k)为U(t)对应的离散信号，k＝0，1，2，…，k对应的时域波形间隔为1/fs；(3)将基带信号U(k)与低通滤波冲击响应函数h(k)进行卷积，输出波形信号U1(k)；(4)选取输出波形信号U1(k)中大于信号平均噪声门限的信号作为基本波形U2(k)，计算出U2(k)的最大值U2max及最小值U2min；从U2(k)第一个点开始，判断U2(k)是否出现超过连续21个点在U2max±0.01*U2max或U2min±0.01*U2max范围内，将符合此范围的信号都认为是无效信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建伟，米正衡，董加成，高新国，李辉，肖作民，王皓，甘伟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61