一种延时线相位漂移消除系统及方法技术方案

一种延时线相位漂移消除系统及方法，属于电子技术领域。本发明专利技术基于微波射频二倍频与混频，利用二倍频和混频对消相位漂移，也即，基于微波射频二倍频与混频的方法，采用两个同样的延时线，将两次延时后的信号和单次延时后再二倍频的信号混频，从而实现对消延时线相位漂移的同时保留原微波射频信号。不使用环路控制，仅采用传统微波电路，无鉴相、反馈等电路，实现简单且具有很强的实用性，并且其应用范围不受移相器等器件的相位补偿范围的限制。而传统方法需要对控制环路、鉴相及反馈等进行设计，过程较为复杂。

【技术实现步骤摘要】
一种延时线相位漂移消除系统及方法
本专利技术涉及一种延时线相位漂移消除系统及方法，属于电子

技术介绍
随着星载雷达系统的发展，雷达定标校准器、雷达信号模拟器、大尺寸相控阵雷达等系统中均需要实现较对微波信号进行较大时间的延迟，因此不可避免的设计到延时值较大的延时线，由于延时线相位的稳定性通常与延时值成正比并以百分比衡量，而星载雷达所需的延时值可高达数十微秒以上，所以其相位的温度漂移通常较大：以实现几十微秒延时的光纤延时线为例，其使用的光纤可长达几公里，当温度变化1℃时，其延时值可变化数百皮秒，相当于X波段微波信号相位漂移数百度。此外随着星载天线尺寸越来越大，馈源距离越来越远，传输延时也越来越大，这些系统都需要避免相位温度漂移带来的影响。因此如何消除延时线在温度变化情况下的相位漂移就成为一个非常关键的问题。传统方法是利用鉴相模块结合可调移相器的方法实现，首先利用鉴相模块来获取相位偏移的差值，将其转化为电压值，然后经过控制电路后对移相器进行控制从而起到补偿相位的效果，如图1所示。然而该系统需要对控制环路进行设计，较为复杂。并且由于其使用移相器进行相位调节，就使得最终相位调节补偿的动态范围有限，所以当传输距离较长时，补偿器件就不能提供足够的相位调节范围，该方法的相位补偿范围受到了限制；此外相位的跟踪和捕获一般也需要一定的响应时间。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种延时线相位漂移消除系统及方法，基于微波射频二倍频与混频的方法，采用两个同样的延时线，将两次延时后的信号和单次延时后再二倍频的信号混频，从而实现对消延时线的相位漂移的同时保留原微波射频信号。本专利技术的技术解决方案是：一种延时线相位漂移消除系统，包括两个延时线、耦合器、倍频器、滤波器、放大器和混频器；第一延时线接收射频输入信号，输出至耦合器；所述耦合器的输出端连接倍频器和第二延时线；耦合器对经过一次延时的射频输入信号进行耦合后，分为耦合路信号和直通路信号，并分别发送至倍频器和第二延时线；倍频器、第一滤波器、放大器和混频器的第一输入端依次连接，耦合路信号依次经过倍频、滤波和放大后，发送至混频器；第二延时线与混频器的第二输入端连接，第二延时线接收直通路信号，经过二次延时后将二次延时的直通路信号发送至混频器；混频器对耦合路信号和直通路信号进行混频后，输出至第二滤波器进行滤波后输出，完成相位漂移的消除。进一步地，所述第一延时线和第二延时线的延时值均为所需延时值的一半，第一延时线和第二延时线的相位特性相同。进一步地，所述倍频器为二倍频器。进一步地，所述放大器和滤波器的工作频率均为2ω；其中，ω为射频输入信号的频率。根据所述的一种延时线相位漂移消除系统实现的相位漂移消除方法，包括如下步骤：第一延时线接收射频输入信号，输出至耦合器；耦合器对经过一次延时的射频输入信号进行耦合后，分为耦合路信号和直通路信号，并分别发送至倍频器和第二延时线；耦合路信号依次经过倍频、滤波和放大后，发送至混频器；第二延时线接收直通路信号，经过二次延时后将二次延时的直通路信号发送至混频器；混频器对耦合路信号和直通路信号进行混频后，输出至第二滤波器进行滤波后输出，完成相位漂移的消除。进一步地，所述第一延时线和第二延时线的延时值均为所需延时值的一半，第一延时线和第二延时线的相位特性相同。进一步地，所述倍频器为二倍频器。进一步地，所述放大器和滤波器的工作频率均为2ω；其中，ω为射频输入信号的频率。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术不需要任何的可调延时或移相器件，系统构成为简单微波电路，无鉴相、反馈等复杂控制环路；(2)本专利技术的应用范围不受移相器等器件的相位补偿范围的限制；第三，能够实时补偿微波信号相位的漂移，具有明显的快速相位补偿优势。附图说明图1利用鉴相器和移相器的传统相位漂移消除示意图；图2新型相位漂移消除示意图；图3(a)～(f)为以一个100MHz信号延时1us的延时线为例的仿真结果；图3(a)0°相位漂移时的延时线后混频前的信号；图3(b)0°相位漂移时的延时线最终输出信号；图3(c)90°相位漂移时的延时线后混频前的信号；图3(d)90°相位漂移时的延时线最终输出信号；图3(e)576°相位漂移时的延时线后混频前的信号；图3(f)576°相位漂移时的延时线最终输出信号；图4(a)～(h)为以一个1.2GHz信号延时1.2us的延时线为例的仿真结果；图4(a)0°相位漂移时的延时线后混频前的信号；图4(b)0°相位漂移时的延时线最终输出信号；图4(c)90°相位漂移时的延时线后混频前的信号；图4(d)90°相位漂移时的延时线最终输出信号；图4(e)270°相位漂移时的延时线后混频前的信号；图4(f)270°相位漂移时的延时线最终输出信号；图4(g)432°相位漂移时的延时线后混频前的信号；图4(h)432°相位漂移时的延时线最终输出信号。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进行进一步解释和说明。一种延时线相位漂移消除系统，包括两个延时值相同、相位特性相近的延时线、耦合器、二倍频器、混频器和必要的放大器、滤波器，其具体构成如图2所示。第一延时线接收射频输入信号，输出至耦合器；所述耦合器的输出端连接倍频器和第二延时线；耦合器对经过一次延时的射频输入信号进行耦合后，分为耦合路信号和直通路信号，并分别发送至倍频器和第二延时线；倍频器、第一滤波器、放大器和混频器的第一输入端依次连接，耦合路信号依次经过倍频、滤波和放大后，发送至混频器；第二延时线与混频器的第二输入端连接，第二延时线接收直通路信号，经过二次延时后将二次延时的直通路信号发送至混频器；混频器对耦合路信号和直通路信号进行混频后，输出至第二滤波器进行滤波后输出，完成相位漂移的消除。具体为，频率为ω的射频信号输入后，首先经过一段延时值为所需延时值(Td)一半的第一延时线，即第一延时线的延时值为输出后通过耦合器分为两路：耦合器的耦合路进入一个二倍频器，产生频率为两倍射频的信号后，进入滤波器，滤除除了二次谐波以外的其他倍频杂波，再通过放大器放大到合适的值后，进入混频器的本振端口，其中放大器和滤波器的工作频率均为2ω；直通路进入另一段与第一延时线相同的第二延时线，其延时值同样为然后进入混频器的射频输入端口，与之前的二倍频信号混频，恢复为原射频频率信号。其中，第一延时线与第二延时线延时值同为相位特性一致，并且将其安装在同一载体上，保证其温度变化相近。当延时线受到温度或者机械振动等的影响时，第一延时线的相位变化为Φ1，第二延时线的相位变化为Φ2。此时，通过第一延时线后的信号延时值为相位变化值为Φ1，之后进入耦合路的信号经过二倍频后，频率为ωLO＝2ω，相位变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种延时线相位漂移消除系统，其特征在于：包括两个延时线、耦合器、倍频器、滤波器、放大器和混频器；/n第一延时线接收射频输入信号，输出至耦合器；/n所述耦合器的输出端连接倍频器和第二延时线；耦合器对经过一次延时的射频输入信号进行耦合后，分为耦合路信号和直通路信号，并分别发送至倍频器和第二延时线；/n倍频器、第一滤波器、放大器和混频器的第一输入端依次连接，耦合路信号依次经过倍频、滤波和放大后，发送至混频器；/n第二延时线与混频器的第二输入端连接，第二延时线接收直通路信号，经过二次延时后将二次延时的直通路信号发送至混频器；/n混频器对耦合路信号和直通路信号进行混频后，输出至第二滤波器进行滤波后输出，完成相位漂移的消除。/n

【技术特征摘要】
1.一种延时线相位漂移消除系统，其特征在于：包括两个延时线、耦合器、倍频器、滤波器、放大器和混频器；
第一延时线接收射频输入信号，输出至耦合器；
所述耦合器的输出端连接倍频器和第二延时线；耦合器对经过一次延时的射频输入信号进行耦合后，分为耦合路信号和直通路信号，并分别发送至倍频器和第二延时线；
倍频器、第一滤波器、放大器和混频器的第一输入端依次连接，耦合路信号依次经过倍频、滤波和放大后，发送至混频器；
第二延时线与混频器的第二输入端连接，第二延时线接收直通路信号，经过二次延时后将二次延时的直通路信号发送至混频器；
混频器对耦合路信号和直通路信号进行混频后，输出至第二滤波器进行滤波后输出，完成相位漂移的消除。


2.根据权利要求1所述的一种延时线相位漂移消除系统，其特征在于：所述第一延时线和第二延时线的延时值均为所需延时值的一半，第一延时线和第二延时线的相位特性相同。


3.根据权利要求1所述的一种延时线相位漂移消除系统，其特征在于：所述倍频器为二倍频器。


4.根据权利要求1所述的一种延时线相位漂移消除系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，徐辉，陈国伟，任凤朝，张晓阳，邓向科，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61