一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统及方法，所述系统包括数字控制板（1）、发射通道、接收通道、第一耦合器（5）、第二耦合器（10）、自干扰重建通道（6）、反相器（9）、第一合路器（11）、发射阵元天线（7）和接收阵元天线（8）。本发明专利技术首先对宽带线性调频自干扰信号进行时域分段，使其在频域上划分为若干个窄带自干扰信号，然后采用多个包含时延固定的延时器、可调衰减器和可调移相器的模拟抽头分别对每个时间段的自干扰信号进行抑制。相较于传统的射频域多抽头抑制方法，本发明专利技术可以更低的硬件复杂度下实现更高的自干扰抑制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统及方法
本专利技术涉及相控阵雷达，特别是涉及一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统及方法。
技术介绍
在典型的相控阵雷达系统中，每一个阵元天线都具有独立的T/R组件，当一个或多个阵元天线同时工作时，接收阵元天线收到的不仅有从被探测目标返回的回波信号，还包含了近端发射阵元天线的自干扰信号。一般来说，自干扰信号通常要比回波信号大几个量级，这将会导致混频器输出发生直流偏置，使中频放大器饱和并导致动态范围减小，进而影响回波信号的正确接收。因此需要在接收阵元天线的射频前端对自干扰信号进行抑制处理。相控阵雷达系统中射频域自干扰抑制的主要思想是利用参考信号来自干扰重建信号，然后从接收信号中去除。在实际工程中，相控阵雷达射频域自干扰抑制常采用多抽头抑制方法，通过利用多个包含时延固定的延时器、可调衰减器和可调移相器的模拟抽头，将从发射阵元天线耦合得到的信号进行时延、幅值和相位的调整后，重建出自干扰信号并与接收阵元天线处的接收信号相减完成自干扰抑制，但是当信号带宽增加时，自干扰抑制性能会迅速下降。虽然增加抽头个数可以提升抑制性能，然而硬件复杂度的增加必然会产生更多的经济代价。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统及方法，相较于传统的射频域多抽头自干扰抑制，本专利技术可以在不增加硬件复杂度的前提下有效地将宽带线性调频自干扰抑制至接收信号噪声水平。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统，包括数字控制板、发射通道、接收通道、第一耦合器、第二耦合器、自干扰重建通道、反相器、第一合路器、发射阵元天线和接收阵元天线；所述数字控制板，用于产生基带数字信号，传输给发射通道，并对来自接收通道的信号进行接收；所述发射通道，对来自数字控制板的信号进行处理，得到线性调频发射信号s(t)，并经第一耦合器传输给发射阵元天线进行发射；所述第一耦合器的耦合端口输出发射信号副本scopy(t)并送入所述自干扰重建通道；所述接收阵元天线，将接收到的信号r(t)通过第二耦合器送入第一合路器的第一输入端；所述第二耦合器耦合端口输出接收信号副本rcopy(t)送入自干扰重建通道；所述自干扰重建通道，用于根据发射信号副本scopy(t)和接收信号副本rcopy(t)，计算并配置自干扰重建通道的幅值和相位参数，生成自干扰重建信号rc(t)并经反相器取反后送入第一合路器的第二输入端；所述第一合路器，将接收信号r(t)与取反后的自干扰重建信号rc(t)进行合成对消后，将得到的残余信号rsic(t)传输给接收通道，由接收通道处理得到基带数字信号，传输给数字控制板。其中，所述的发射通道包括依次连接的数字上变频模块DUC、数模转换器DAC和功率放大器，数字上变频模块DUC的输入端与数字控制板连接，功率放大器的输出端与第一耦合器连接。所述接收通道包括依次连接的第一低噪声放大器LNA、模数转换器ADC和数字下变频模块DDC，所述第一低噪声放大器LNA的输入端与第一合路器的输出端连接，数字下变频模块DDC的输出端与数字控制板连接。其中，所述自干扰重建通道包括第二合路器、第一存储器、第二存储器、第三存储器、参数计算模块、功分器、第二低噪声放大器LNA、第一选通开关、第二选通开关和模拟抽头组；所述模拟抽头组包含N个抽头，每一个抽头均包括依次连接的时延固定的延时器、可调衰减器和可调移相器；所述第一存储器和第二存储器，分别用于对输入进来的发射信号副本scopy(t)和接收信号副本rcopy(t)进行保存和时域分段，得到K段发射信号副本和K段接收信号副本所述第一存储器的输出端口与第一选通开关连接；所述第一选通开关，用于按时间顺序依次将K段发射信号副本送入功分器；所述第二存储器的输出端口与第二选通开关连接；所述第二选通开关，用于按时间顺序依次将K段接收信号副本送入参数计算模块；所述功分器将当前送入的第k段发射信号副本分为N路并分别送入N个时延不同的延时器，每个延时器输出端口的输出值一路送往可调衰减器，另一路送往参数计算模块；每个可调衰减器的输出端口分别与可调移相器相连，每个可调移相器的输出值经第二合路器后叠加生成第k段自干扰重建信号所述参数计算模块，根据N个时延后的发射信号副本和接收信号副本对自干扰多径信道的幅值和相位参数进行计算，并据此对可调衰减器和可调移相器进行配置与调节；所述第二合路器的输出端口与第三存储器相连，第三存储器将K段自干扰重建信号按时间顺序依次连接形成自干扰重建信号rc(t)，自干扰重建信号rc(t)经第二低噪声放大器LNA放大后，经反相器取反并送往第一合路器的第二输入端口；所述第二低噪声放大器LNA，对自干扰重建信号rc(t)进行功率放大，用于补偿自干扰重建通道中功分器、耦合器所带来的功率损失。一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消方法，包括以下步骤：S1：数字控制板产生的数字基带信号送入发射通道，经过数字上变频模块DUC、数模转换器ADC和功率放大器后生成线性调频发射信号s(t)并送往第一耦合器(5)的输入端口；S2：第一耦合器(5)的输出端口输出发射信号s(t)并送往发射阵元天线(7)，耦合端口输出发射信号副本scopy(t)并送往自干扰重建通道；S3：发射信号s(t)经发射阵元天线(7)发射出去，并在接收阵元天线(8)处形成自干扰信号rsi(t)＝s(t)*hsi(t)，其中hsi(t)为自干扰信道的冲激响应，‘*’为卷积操作；此时接收阵元天线的接收信号r(t)中包含回波信号recho(t)和自干扰信号rsi(t)；S4：接收信号r(t)传输到第二耦合器，第二耦合器的耦合端口输出接收信号副本rcopy(t)并送入自干扰重建通道；S5：自干扰重建通道根据发射信号副本scopy(t)和接收信号副本rcopy(t)对自干扰信号rsi(t)进行重建，输出自干扰重建信号rc(t)经反相器取反并送入第一合路器的第二输入端口；S6：第二耦合器的输出端口将接收信号输出到第一合路器的第一输入端口，在第一合路器中接收信号r(t)与取反后的自干扰重建信号rc(t)进行合成对消，完成射频域自干扰抑制并产生残余信号rsic(t)＝r(t)-rc(t)，此时滤除了自干扰重建信号rc(t)得到的残余信号rsic(t)等效为回波信号；S7：将残余信号rsic(t)送入接收通道，经第一低噪声放大器LNA、模数转换器ADC和数字下变频模块DDC后送入数字控制板，用于对回波信号的接收。进一步地，所述步骤S5包括以下子步骤：S501对多径信道产生的时延进行估计，并配置好自干扰重建通道的时延参数S502：第一存储器的输出端口与第一选通开关连接并按时间顺序依次将K段发射信号副本送入功分器；S503：第二存储器的输出端口与第二选通开关连接并按时间顺序依次将K段接收信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统，其特征在于：包括数字控制板(1)、发射通道、接收通道、第一耦合器(5)、第二耦合器(10)、自干扰重建通道(6)、反相器(9)、第一合路器(11)、发射阵元天线(7)和接收阵元天线(8)；/n所述数字控制板(1)，用于产生基带数字信号，传输给发射通道，并对来自接收通道的信号进行接收；/n所述发射通道，对来自数字控制板(1)的信号进行处理，得到线性调频发射信号s(t)，并经第一耦合器(5)传输给发射阵元天线(7)进行发射；所述第一耦合器(5)的耦合端口输出发射信号副本s

【技术特征摘要】
1.一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统，其特征在于：包括数字控制板(1)、发射通道、接收通道、第一耦合器(5)、第二耦合器(10)、自干扰重建通道(6)、反相器(9)、第一合路器(11)、发射阵元天线(7)和接收阵元天线(8)；
所述数字控制板(1)，用于产生基带数字信号，传输给发射通道，并对来自接收通道的信号进行接收；
所述发射通道，对来自数字控制板(1)的信号进行处理，得到线性调频发射信号s(t)，并经第一耦合器(5)传输给发射阵元天线(7)进行发射；所述第一耦合器(5)的耦合端口输出发射信号副本scopy(t)并送入所述自干扰重建通道(6)；
所述接收阵元天线(8)，将接收到的信号r(t)通过第二耦合器(10)送入第一合路器(11)的第一输入端；所述第二耦合器(10)耦合端口输出接收信号副本rcopy(t)送入自干扰重建通道(6)；
所述自干扰重建通道，用于根据发射信号副本scopy(t)和接收信号副本rcopy(t)，计算并配置自干扰重建通道的幅值和相位参数，生成自干扰重建信号rc(t)并经反相器(9)取反后送入第一合路器(11)的第二输入端；
所述第一合路器(11)，将接收信号r(t)与取反后的自干扰重建信号rc(t)进行合成对消后，将得到的残余信号rsic(t)传输给接收通道，由接收通道处理得到基带数字信号，传输给数字控制板(1)。


2.根据权利要求1所述的一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统，其特征在于：所述的发射通道包括依次连接的数字上变频模块DUC(2)、数模转换器DAC(3)和功率放大器(4)，数字上变频模块DUC(2)的输入端与数字控制板(1)连接，功率放大器(4)的输出端与第一耦合器(5)连接。


3.根据权利要求1所述的一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统，其特征在于：所述接收通道包括依次连接的第一低噪声放大器LNA(12)、模数转换器ADC(13)和数字下变频模块DDC(14)，所述第一低噪声放大器LNA(12)的输入端与第一合路器(11)的输出端连接，数字下变频模块DDC(14)的输出端与数字控制板(1)连接。


4.根据权利要求1所述的一种相控阵雷达宽带自干扰射频域分段对消系统，其特征在于：所述自干扰重建通道包括第二合路器(20)、第一存储器(22)、第二存储器(23)、第三存储器(24)、参数计算模块(19)、功分器(18)、第二低噪声放大器LNA(21)、第一选通开关(25)、第二选通开关(26)和模拟抽头组；所述模拟抽头组包含N个抽头，每一个抽头均包括依次连接的时延固定的延时器(15)、可调衰减器(16)和可调移相器(17)；
所述第一存储器(22)和第二存储器(23)，分别用于对输入进来的发射信号副本scopy(t)和接收信号副本rcopy(t)进行保存和时域分段，得到K段发射信号副本：

和K段接收信号副本：
所述第一存储器(22)的输出端口与第一选通开关(25)连接；所述第一选通开关(25)，用于按时间顺序依次将K段发射信号副本k＝1,2,3,...K送入功分器(18)；
所述第二存储器(23)的输出端口与第二选通开关(26)连接；所述第二选通开关(26)，用于按时间顺序依次将K段接收信号副本k＝1,2,3,...K送入参数计算模块(19)；
所述功分器(18)将当前送入的第k段发射信号副本分为N路并分别送入N个时延不同的延时器，每个延时器输出端口的输出值一路送往可调衰减器，另一路送往参数计算模块(19)；每个可调衰减器的输出端口分别与可调移相器相连，每个可调移相器的输出值经第二合路器(20)后叠加生成第k段自干扰重建信号
所述参数计算模块(19)，根据N个时延后的发射信号副本n＝1,2,...,N和接收信号副本对自干扰多径信道的幅值和相位参数进行计算，并据此对可调衰减器和可调移相器进行配置与调节；
所述第二合路器(20)的输出端口与第三存储器(24)相连，第三存储器(24...

【专利技术属性】
技术研发人员：时成哲，潘文生，邵士海，唐友喜，胡福，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51