线性调频连续波雷达收发干扰对消装置及其控制算法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种线性调频连续波雷达收发干扰对消装置及其控制算法。该系统包括耦合器、射频开关、多抽头模拟滤波器、合成器、接收通道、ADC、数字信号处理单元与多通道DAC，其中耦合器用于提取发射信号样本；射频开关用于开关耦合器直通端与发射天线间的连接；多抽头模拟滤波器用于产生自干扰对消信号；合成器用于将对消信号与接收信号进行合成；接收通道用于对合成器输出信号进行放大，并与发射信号进行混频和滤波得到差拍信号；ADC用于将差拍信号数字化；数字信号处理单元用于产生模拟滤波器数字权值；多通道DAC用于将数字权值信号转换为模拟电压。本发明专利技术可大幅降低ADC采样速率的要求，简化自干扰对消电路设计，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
线性调频连续波雷达收发干扰对消装置及其控制算法
本专利技术涉及调频连续波雷达
，具体涉及一种线性调频连续波雷达收发干扰对消装置及其控制算法。
技术介绍
线性调频连续波雷达广泛应用于航空、航天、汽车等平台中用于测距、测高、测速。由于线性调频连续波雷达的发送和接收是同时进行的，发射信号可能泄露到接收机，造成收发干扰问题。对消技术是当前提高连续波雷达收发隔离度的有效手段，其基本原理为，采用耦合器提取一部分发射信号作为参考信号，并将其通过一个模拟滤波器，产生与泄露干扰信号幅度相同、相位相反的对消信号，将对消信号输入与接收信号进行矢量合成实现干扰对消。对消过程一般在射频或中频进行，也可采用射频对消与中频对消相结合的办法。但考虑到低噪放、ADC的动态范围有限，在射频进行对消可大幅降低进入接收通道低噪放的信号功率从而避免其饱和，因此更加符合实际应用需求。产生对消信号的模拟滤波器权值控制电路可以采用数字电路或模拟电路实现。若滤波器结构简单，如单抽头FIR滤波器，模拟权值控制电路的结构较简单，工程上可实现，成本、体积一般可以接受。但当滤波器抽头数较多时，权值数量相应增大，模拟电路较难实现小型化，而必须采用数字电路。采用数字电路的问题是，如果对射频信号或中频信号直接进行采样，所需要的ADC采样率可能过高，而无法实现低成本和小型化。实际中线性调频连续波雷达信号带宽较大，可达到数百兆赫兹甚至数吉赫兹，直接采样所需采样率要求过高，硬件成本过高，使得数字权值控制电路变得复杂甚至无法实现。此外，模拟滤波器权值的计算一般采用LMS等自适应滤波算法实现，该类算法需要从各滤波器支路引出一路信号作为参考信号。因此，假设滤波器的抽头数量为N，则需要N路参考信号，也就需要N路下变频及数字化电路，这也会增加电路的复杂度和成本。中国专利一种连续波雷达泄露对消系统及方法(申请号：201010532671.4)公开了一种中频干扰对消方法，但不能用于射频收发干扰对消。中国专利一种用于连续波雷达的射频对消系统及射频对消方法(申请号：201611193306.9)公开了一种利用发射射频信号和接收射频信号计算矢量调制器权值的方法，且主要针对单抽头模拟滤波器，但该方法需要独立的误差检测电路得到中频检测信号，因此当扩展到多抽头模拟滤波器时电路杂度较高
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种性调频连续波雷达收发干扰对消装置及其使用方法，可大幅降低ADC采样速率的要求，简化电路设计，降低成本。本专利技术提供了一种线性调频连续波雷达收发干扰对消装置，其特征在于包括耦合器、射频开关、多抽头模拟滤波器、合成器、ADC模块、数字信号处理单元与多通道DAC模块；所述耦合器的输入端与线性调频连续波雷达收发单元的发射端电连接，用于获取发射信号样本；其直通输出端电连接射频开关的输入端，其耦合输出端与多抽头模拟滤波器的输入端电连接；所述射频开关的输出端与发射天线的输入端电连接；用于连接或断开耦合器直通端口与发射天线输入端间的连接；所述多抽头模拟滤波器的输出端与合成器一输入端电连接，用于产生自干扰对消信号；所述合成器另一输入端与接收天线的输出端电连接，其输出端与线性调频连续波雷达收发单元的接收通道的输入端电连接，用于将对消信号与接收信号进行合成，实现自干扰对消；所述接收通道的另一输入端接收来自线性调频连续波雷达收发单元的发射端的发射信号，其输出端与ADC模块的输入端电连接，用于将合成器输出信号与发射信号进行低噪声放大、并与发射信号进行混频和低通滤波得到差拍信号；所述ADC模块的输入端电连接线性调频连续波雷达收发单元的差拍信号输出端，用于将差拍信号数字化；其输出端电连接数字信号处理单元的输入端；所述数字信号处理单元，用于生成多抽头滤波器的数字权值，其输出端电连接多通道DAC模块的输入端；所述多通道DAC模块用于将数字权值转换为模拟电压信号，其输出端电连接多抽头模拟滤波器权值端口。上述技术方案中，多抽头模拟滤波器包括N路功分器、N路合成器、延时线和矢量调制器，N路功分器的输入端电连接耦合器的耦合输出端，N路功分器的输出端分别与N路延时线电连接，N路延时线的另一端分别与N路对应的矢量调制器的输入端电连接，N路矢量调制器的输出端与N路合成器的N个输入端电连接，N路合成器的输出端与合成器的输入端电连接。上述技术方案中，所述矢量调制器包括隔离器、正交混频器、I路权值电阻和Q路权值电阻，隔离器的输入端与延时线输出端电连接，隔离器的输出端与正交混频器本振端连接，正交混频器I路中频端与I路权值电阻一端连接，正交混频器Q路中频端与Q路权值电阻一端连接，正交混频器射频端与合成器输入端电连接，I路权值电阻和Q路权值电阻另一端分别与DAC输出端电连接。上述技术方案中，所述的线性调频连续波雷达收发干扰对消装置的控制算法，其特征在于包括以下步骤：S1，断开发射天线输入信号；S2，将多抽头模拟滤波器第n支路的衰减调至最小值、相位调节为0度，其他支路衰减调节到最大值、相位调节为0度，其中n＝1，...，N，N为多抽头模拟的抽头数，数字化并存储线性调频连续波雷达收发单元此时输出的差拍信号以作为参考信号；S3，重复步骤S2得到多抽头模拟滤波器各支路射频参考信号对应的一个或多个周期的数字化差拍信号；截取该数字差拍信号的一个或多个周期，并存储作为本地参考信号；S4，恢复发射天线输入信号；S5，将所接收到的差拍信号作为期望信号，同时将S3得到的本地参考信号，利用自适应滤波算法得到多抽头模拟滤波器的权值；S6，将S5得到的多抽头模拟滤波器权值输入给多抽头模拟滤波器，得到射频对消信号，并将该射频对消与接收射频信号合成，实现干扰对消。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.所需ADC采样率低，且不需要额外的混频电路。由于使用发射信号与接收信号的差拍信号计算权值，信号带宽一般在数MHz以下，因此所需ADC采样率远低与传统的数百兆赫兹甚至吉赫兹要求。并且，由于生成差拍信号的电路一般存在于雷达接收机中，因此不需要额外的混频电路专门用来产生差拍信号。2.所需ADC数量少，不需要下变频电路。由于差拍参考信号可以采用接收机中的混频电路获得，只需要1路ADC。而传统方法需要将滤波器每个抽头的输入射频信号进行混频、滤波、ADC变换等下变频链路，因此需要N+1路下变频链路，其中N为滤波器抽头数量。因此，本专利技术的电路结构更加简单。3.数字信号处理硬件要求低，且可以与线性调频连续波雷达其他信号处理硬件共用。由于采用低速ADC，对数字型号处理硬件，如FPGA等芯片的时钟速率要求降低。此外，线性调频连续波雷达的其他信号处理任务，如快速傅里叶变换等可以采用同一FPGA芯片。基于以上两点，本专利技术可大幅降低硬件成本和电路体积。附图说明图1是本专利技术提供的线性调频连续波雷达自干扰对消系统框图。图2是本专利技术具体应用实例中模拟多抽头滤波器电路结构框图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性调频连续波雷达收发干扰对消装置，其特征在于包括耦合器、射频开关、多抽头模拟滤波器、合成器、ADC模块、数字信号处理单元与多通道DAC模块；/n所述耦合器的输入端与线性调频连续波雷达收发单元的发射端电连接，用于获取发射信号样本；其直通输出端电连接射频开关的输入端，其耦合输出端与多抽头模拟滤波器的输入端电连接；/n所述射频开关的输出端与发射天线的输入端电连接；用于连接或断开耦合器直通端口与发射天线输入端间的连接；/n所述多抽头模拟滤波器的输出端与合成器一输入端电连接，用于产生自干扰对消信号；/n所述合成器另一输入端与接收天线的输出端电连接，其输出端与线性调频连续波雷达收发单元的接收通道的输入端电连接，用于将对消信号与接收信号进行合成，实现自干扰对消；/n所述接收通道的另一输入端接收来自线性调频连续波雷达收发单元的发射端的发射信号，其输出端与ADC模块的输入端电连接，用于将合成器输出信号与发射信号进行低噪声放大、并与发射信号进行混频和低通滤波得到差拍信号；/n所述ADC模块的输入端电连接线性调频连续波雷达收发单元的差拍信号输出端，用于将差拍信号数字化；其输出端电连接数字信号处理单元的输入端；/n所述数字信号处理单元，用于生成多抽头滤波器的数字权值，其输出端电连接多通道DAC模块的输入端；/n所述多通道DAC模块用于将数字权值转换为模拟电压信号，其输出端电连接多抽头模拟滤波器权值端口。/n...

【技术特征摘要】
1.一种线性调频连续波雷达收发干扰对消装置，其特征在于包括耦合器、射频开关、多抽头模拟滤波器、合成器、ADC模块、数字信号处理单元与多通道DAC模块；
所述耦合器的输入端与线性调频连续波雷达收发单元的发射端电连接，用于获取发射信号样本；其直通输出端电连接射频开关的输入端，其耦合输出端与多抽头模拟滤波器的输入端电连接；
所述射频开关的输出端与发射天线的输入端电连接；用于连接或断开耦合器直通端口与发射天线输入端间的连接；
所述多抽头模拟滤波器的输出端与合成器一输入端电连接，用于产生自干扰对消信号；
所述合成器另一输入端与接收天线的输出端电连接，其输出端与线性调频连续波雷达收发单元的接收通道的输入端电连接，用于将对消信号与接收信号进行合成，实现自干扰对消；
所述接收通道的另一输入端接收来自线性调频连续波雷达收发单元的发射端的发射信号，其输出端与ADC模块的输入端电连接，用于将合成器输出信号与发射信号进行低噪声放大、并与发射信号进行混频和低通滤波得到差拍信号；
所述ADC模块的输入端电连接线性调频连续波雷达收发单元的差拍信号输出端，用于将差拍信号数字化；其输出端电连接数字信号处理单元的输入端；
所述数字信号处理单元，用于生成多抽头滤波器的数字权值，其输出端电连接多通道DAC模块的输入端；
所述多通道DAC模块用于将数字权值转换为模拟电压信号，其输出端电连接多抽头模拟滤波器权值端口。


2.根据权利要求1所述的线性调频连续波雷达收发干扰对消装置，其特征在于多抽头模拟滤波器包括N路功分器、N路合成器、延时线和矢量调制器，N路功分器的输入端电连接耦合器的耦合输出端，N路功分器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青，何方敏，张雲硕，孟进，葛松虎，周亮，李毅，李伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42