一种极化通道编码Pol-CC数字阵列雷达的实现方法技术

本发明专利技术提供一种极化通道编码Pol

【技术实现步骤摘要】
一种极化通道编码Pol
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CC数字阵列雷达的实现方法


[0001]本专利技术涉及雷达探测
，具体而言，涉及一种极化通道编码Pol
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CC数字阵列雷达的实现方法。

技术介绍

[0002]极化作为电磁波的本质属性，是幅度、频率、相位以外的重要基本参量，极化描述了电磁波的矢量特征，即电场矢端在传播截面上随时间变化的轨迹特性。
[0003]目标受到电磁波照射时会出现“变极化效应”，即散射波的极化状态相对于入射波会发生改变，二者存在着特定的映射变换关系，其与目标的姿态、尺寸、结构、材料等物理属性密切相关，因此目标可以视为一个“极化变换器”。目标变极化效应所蕴含的目标丰富物理属性信息对提升雷达的目标检测、抗干扰、分类和识别等能力具有极大潜力。
[0004]随着目标极化特性越发受到人们重视，多极化乃至全极化雷达除了在气象雷达、测控雷达等领域外，逐步在各类型雷达上得到应用。多极化雷达通过对两路正交极化信号进行同步接收，分别经过数字采样后依据使用需要合成不同极化的探测结果，可有效增强对目标的检测性能，并提升抗干扰效果。
[0005]相比于传统单极化雷达，多极化/全极化雷达除了在原有单极化雷达基础上增加了一套正交极化的天线单元外，为能够有效保留正交极化信息的无损传输，还为每一个正交极化通道增加了后端的接收和采样设备，以便在数字域进行处理时合成任意极化，如图5所示。
[0006]正因如此，多极化/全极化数字阵列雷达的天线单元及收发通道数变为传统单极化数字阵列雷达的2倍，同步带来雷达采购价格成倍增长、体积重量大幅增加等问题，难以在数字阵列雷达领域广泛应用。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本专利技术的目的是在保持单极化数字阵列雷达通道数不变的情况下，利用通道编码技术实现不同天线单元不同极化信息的无失真传输，构建可实现全极化信息的低成本数字阵列雷达系统，实现对目标信息的全面获取。
[0008]本专利技术所提出的极化通道编码数字阵列雷达，采用正交编码序列在射频域对不同天线单元的不同极化电磁信号进行调制，并统一汇聚到一个模拟
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数字（AD）采样通道中进行采样，避免了多极化数字阵列雷达硬件成本的增加，在数字域利用计算资源进行通道极化信息恢复。极化通道编码数字阵列雷达架构设计简单，相比单极化雷达几乎不增加硬件成本，可以实现目标全极化信息的获取，有效提高了对目标的探测、识别和抗干扰能力。
[0009]本专利技术提供一种极化通道编码Pol
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CC数字阵列雷达的实现方法，通过通道编码对不同天线单元的不同极化信息进行调制和解调，实现单一数字通道下的多极化接收和全极化信号获取，包括以下步骤：S1、在雷达天线阵面配置多路通道的正交极化天线，接收来自目标散射的电磁波
能量中的不同极化分量的信号；所述不同极化分量的的信号在发射接收TR组件射频端内与设定好的正交相位编码序列集合进行混频调制，得到一系列经过调制后的射频信号，在本地生成正交编码序列，与每一个通道接收到的原始信号进行扩频调制，同时输入接收功分网络；优选地，在雷达天线阵面配置两套正交极化天线，如水平极化和垂直极化天线，分别接收来自目标散射的电磁波能量中的不同极化分量；两种极化的信号分别在发射/接收（TR）组件内与设计好的正交编码序列进行混频调制，得到一系列经过调制后的射频信号；在TR组件射频端，依据设计好的正交相位编码序列集合，本地生成正交编码序列，与每一个通道接收到的信号进行扩频调制，同时输入雷达接收功分网络；S2、将经过通道编码调制后的不同天线单元、不同极化通道信号通过所述接收功分网络进行汇总，控制不同输入通道的时延，使得所有输入信号均按照相同的时序进行叠加混合，叠加合成为一路射频信号，在网络输出端形成一路混合信号；雷达阵面的接收功分网络无需对来自不同天线单元的接收信号进行处理，只需叠加混合形成一路信号；但为了保证在解调过程中的稳定性，网络中每一个输入口到输出口之间的总时延需要严格控制，确保不同天线单元的接收信号时间对齐。
[0010]S3、对所述一路混合信号经过下变频，将包含不同极化、不同天线单元的混合接收信号一并输入AD数字采样模块进行高速采样，形成一路通道编码调制混合数字信号；输入AD数字采样模块的混合信号的各个分量，在接收功分网络中已通过统一的定时进行对齐。
[0011]S4、将所述一路通道编码调制混合数字信号与编码时使用的正交相位编码序列逐一进行滑窗互相关计算，利用正交相位编码不同序列之间的正交性，恢复出每一个天线单元接收到的信号，同时将信号输入数字波束合成DBF模块进行波束形成；解调时使用的编码序列与调制时的序列完全相同，解调过程完全基于数字域实现，采用中央处理器CPU或数字信号处理DSP芯片进行；解调时将AD采样得到的混合信号逐一与正交编码信号中的每个正交相位编码序列求取互相关值。
[0012]S5、在所述数字波束合成DBF模块中对每个通道数据的幅度和相位加权求和，同时生成垂直和水平极化接收波束；数字波束合成时，同时接收两种不同极化信号的波束，而不在波束形成前对不同极化信号进行合成，使得来自目标反射的一对正交极化信息完全保留。
[0013]S6、根据需要生成的极化类型，将垂直和水平极化的合成信号进行相位加权求和，形成任意线极化和圆极化的目标探测结果，并送入后续信息处理和数据处理进行目标检测跟踪。
[0014]通过相位加权求和的方式，将波束形成后的正交极化数据进行组合，而不是在射频前端进行极化合成，从而可灵活合成不同线极化、圆极化的目标反射回波，实现瞬时全极化能力。
[0015]依据所需要的极化类型，将DBF生成的正交极化波束数据进行组合，可形成任意数量、任意极化类型的不同接收数据，从而进行后续的干扰杂波抑制、点迹凝聚等处理，形成目标的点迹和航迹。
[0016]进一步地，所述S1步骤的与每一个通道接收到的原始信号进行扩频调制的方法包
括：采用通道编码对不同极化的射频通道数据进行调制，使用正交编码序列对原始信号进行扩频，充分保留不同通道数据的幅度和相位特性，以便于后续将不同通道的数据进行混合后数字采样。
[0017]进一步地，所述S3步骤的将包含不同极化、不同天线单元的混合接收信号一并输入AD数字采样模块进行高速采样的方法包括：将不同天线单元、不同极化通道信号混合生成的射频信号输入接收机，进行放大、下变频、滤波操作后，使用一路AD数字采样模块进行采样，得到数字域的通道编码调制混合信号。
[0018]使用一个AD数字采样模块进行高速采样，所采样的信号是多路通道混合后信号，利用编码时使用的相同序列进行解调才能提取出其中包含的有效信息。
[0019]进一步地，所述S4步骤的恢复出每一个天线单元接收到的信号的方法包括：将得到的通道编码调制混合数字信号按照给定的时间节拍，分别与在射频部分调制时使用的编码序列逐一求取自相关函数进行数字解调，实现对每个天线单元接收到的不同信号恢复，成为无混叠独立信号。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极化通道编码Pol
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CC数字阵列雷达的实现方法，其特征在于，通过通道编码对不同天线单元的不同极化信息进行调制和解调，实现单一数字通道下的多极化接收和全极化信号获取，包括以下步骤：S1、在雷达天线阵面配置多路通道的正交极化天线，接收来自目标散射的电磁波能量中的不同极化分量的信号；所述不同极化分量的的信号在发射接收TR组件射频端内与设定好的正交相位编码序列集合进行混频调制，得到一系列经过调制后的射频信号，在本地生成正交编码序列，与每一个通道接收到的原始信号进行扩频调制，同时输入接收功分网络；S2、将经过通道编码调制后的不同天线单元、不同极化通道信号通过所述接收功分网络进行汇总，控制不同输入通道的时延，使得所有输入信号均按照相同的时序进行叠加混合，叠加合成为一路射频信号，在网络输出端形成一路混合信号；S3、对所述一路混合信号经过下变频，将包含不同极化、不同天线单元的混合接收信号一并输入AD数字采样模块进行高速采样，形成一路通道编码调制混合数字信号；S4、将所述一路通道编码调制混合数字信号与编码时使用的正交相位编码序列逐一进行滑窗互相关计算，利用正交相位编码不同序列之间的正交性，恢复出每一个天线单元接收到的信号，同时将信号输入数字波束合成DBF模块进行波束形成；S5、在所述数字波束合成DBF模块中对每个通道数据的幅度和相位加权求和，同时生成垂直和水平极化接收波束；S6、根据需要生成的极化类型，将垂直和水平极化的合成信号进行相位加权求和，形成任意线极化和圆极化的目标探测结果，并送入后续信息处理和数据处理进行目标检测跟踪。2.根据权利要求1所述的极化通道编码Pol
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CC数字阵列雷达的实现方法，其特征在于，所述S1步骤的与每一个通道接收到的原始信号进行扩频调制的方法包括：采用通道编码对不同极化的射频通道数据进行调制，使用正交编码序列对原始信号进行扩频，充分保留不同通道数据的幅度和相位特性，以便于后续将不同通道的数据进行混合后数字采样。3.根据权利要求1所述的极化通道编码Pol
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CC数字阵列雷达的实现方法，其特征在于，所述S3步骤的将包含不同极化、不同天线单元的混合接收信号一并输入AD数字采样模块进行高速采样的方法包括：将不同天线单元、不同极化通道信号混合生成的射频信号输入接收机，进行放大、下变频、滤波操作后，使用一路AD数字采样模块进行采样，得到数字域的通道编码调制混合信号。4.根据权利要求1所述的极化通道编码Pol
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CC数字阵列雷达的实现方法，其特征在于，所述S4步骤的恢复出每一个天线单元接收到的信号的方法包括：将得到的通道编码调制混合数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立兵，童俊，祝贤，汤晔，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九六一部队，
类型：发明
国别省市：