一種氣象雷達(dá)收發(fā)通道增益自動(dòng)高精度校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣象雷達(dá)收發(fā)通道增益自動(dòng)高精度校準(zhǔn)方法。本發(fā)明中通過定向耦合器和延時(shí)器在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間構(gòu)建信號回路，實(shí)現(xiàn)收發(fā)通道增益的聯(lián)合測試，并使用高精度AGC電路與信號處理電路共同實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，以保證接收機(jī)增益校準(zhǔn)的精度和穩(wěn)定性。對于氣象雷達(dá)系統(tǒng)而言，在線檢測收發(fā)通道增益，并進(jìn)行校準(zhǔn)是非常必要的。因此本發(fā)明將雷達(dá)發(fā)射機(jī)輸出信號直接耦合出一路測試信號，經(jīng)延時(shí)器延時(shí)后反饋回雷達(dá)接收機(jī)，在雷達(dá)不工作的間隙實(shí)現(xiàn)收發(fā)通道增益測試，并由信號處理系統(tǒng)根據(jù)增益的測量值來判斷通道是否工作正常并實(shí)現(xiàn)精確校準(zhǔn)。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明的通道在線監(jiān)測校準(zhǔn)方法具有可實(shí)現(xiàn)性和現(xiàn)實(shí)意義。
【專利說明】一種氣象雷達(dá)收發(fā)通道增益自動(dòng)高精度校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣象雷達(dá)收發(fā)通道增益自動(dòng)高精度校準(zhǔn)方法，屬于雷達(dá)系統(tǒng)測試校準(zhǔn)方法技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]因?yàn)闅庀罄走_(dá)中是根據(jù)回波信號在空間的衰減情況來判斷云雨強(qiáng)度的，所以在氣象雷達(dá)的使用過程中必須要對發(fā)射機(jī)和接收機(jī)(即收發(fā)通道)的增益進(jìn)行測試和校準(zhǔn)，以確保氣象雷達(dá)能夠正常工作。同時(shí)，基于氣象雷達(dá)對收發(fā)通道增益的高精度要求，增益校準(zhǔn)必須經(jīng)常性的，且能在線進(jìn)行。常規(guī)校準(zhǔn)中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)是分時(shí)、分開進(jìn)行的，發(fā)射機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)進(jìn)行功率測試，接收機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)信號源注入的方式進(jìn)行增益測試，然后將測試的發(fā)射機(jī)功率和接收機(jī)增益進(jìn)行綜合計(jì)算，得到收發(fā)通道的增益偏差并校準(zhǔn)。整個(gè)過程無法實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)校準(zhǔn)。常規(guī)收發(fā)通道校準(zhǔn)中之所以收發(fā)分開，主要是因?yàn)榘l(fā)射機(jī)發(fā)射功率太大，在系統(tǒng)中的泄露、串?dāng)_等也非常大，在發(fā)射機(jī)工作期間接收機(jī)始終處于飽和狀態(tài)，無法正常工作，也就無法進(jìn)行增益計(jì)算等工作。而接收機(jī)校準(zhǔn)過程中要有輸出功率非常精準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)信號源，雷達(dá)系統(tǒng)自身是很難產(chǎn)生這樣的標(biāo)準(zhǔn)信號的，必須依靠外部架設(shè)儀表來實(shí)現(xiàn)，所以整個(gè)收、發(fā)校準(zhǔn)過程復(fù)雜，精度不高。
[0003]本發(fā)明設(shè)計(jì)的收發(fā)通道增益校準(zhǔn)方法使用高耦合的定向耦合器將發(fā)射機(jī)輸出信號耦合出來，經(jīng)過延時(shí)器后在通過定向耦合器送回接收機(jī)進(jìn)行測試，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的聯(lián)合測試、校準(zhǔn)。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于不需要精確測試出發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率和接收機(jī)的增益絕對值，只需要將回灌信號的幅度精確測試，就能達(dá)到收發(fā)通道校準(zhǔn)的要求。至于發(fā)射機(jī)工作期間接收機(jī)無法正常工作的問題，通過延時(shí)器予以解決，發(fā)射耦合信號在延時(shí)器中進(jìn)行固定時(shí)間的延時(shí)，避開發(fā)射時(shí)間和高回波功率時(shí)間，再送入接收機(jī)進(jìn)行測試。信號處理系統(tǒng)測量出收發(fā)通道的增益后，通過高精度AGC電路實(shí)現(xiàn)收發(fā)增益的高精度校準(zhǔn)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的收發(fā)通道增益校準(zhǔn)方法設(shè)備量少，校準(zhǔn)精度高，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在線自動(dòng)測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于為提供一種氣象雷達(dá)收發(fā)通道增益自動(dòng)高精度校準(zhǔn)方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:將雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射信號直接耦合出一路信號，送入延時(shí)器，經(jīng)一段時(shí)間固定延時(shí)后反饋回雷達(dá)接收機(jī)，最終在信號處理系統(tǒng)測量信號的幅度并計(jì)算收發(fā)通道的增益，信號處理系統(tǒng)根據(jù)增益的測量值控制接收機(jī)內(nèi)的高精度AGC電路，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)通道增益的高精度在線自動(dòng)校準(zhǔn)。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:(I)精度高，不需要精確測量發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率和接收機(jī)的增益，只需要精確測量回灌信號(小功率信號)的幅度，就能準(zhǔn)確反映收發(fā)通道的增益變化；(2)設(shè)備量少，容易實(shí)現(xiàn)。不需要高精度的功率測試設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)信號源，只需在原雷達(dá)系統(tǒng)中增加定向耦合器、延時(shí)器和AGC電路即可，也無需專門的監(jiān)測模塊，電路相對簡單，成本低，使用方便；(3)可實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)測試。校準(zhǔn)過程中雷達(dá)處于正常工作狀態(tài)，且不影響系統(tǒng)工作，無需單獨(dú)規(guī)劃校準(zhǔn)時(shí)間，可在開機(jī)或者正常工作中自動(dòng)穿插進(jìn)行，操作簡單、靈活、方便。
[0007]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]附圖1為一種氣象雷達(dá)收發(fā)通道增益自動(dòng)高精度校準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施過程及附圖1所示，具體描述為以下過程:
為了實(shí)現(xiàn)對收發(fā)通道的增益在線檢測及校準(zhǔn)功能，在雷達(dá)的信號產(chǎn)生模塊中專門產(chǎn)生了脈寬幾微秒的單頻測試信號，經(jīng)過和三次上變頻將信號頻率從中頻搬移到射頻并送至發(fā)射機(jī)，然后將發(fā)射信號通過定向耦合器耦合一路，經(jīng)過延時(shí)器做足夠長的固定時(shí)間延時(shí)，再送給雷達(dá)接收機(jī)進(jìn)行下變頻處理得到中頻信號，最后將中頻信號送給信號處理系統(tǒng)進(jìn)行精確幅度測量并計(jì)算收發(fā)通道增益。根據(jù)測試計(jì)算結(jié)果，對接收機(jī)中的高精度AGC電路進(jìn)行自動(dòng)增益控制，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)通道的增益自動(dòng)校準(zhǔn)。
[0010]定向耦合器的耦合度設(shè)計(jì)要考慮兩個(gè)因素:一個(gè)是耦合得到的信號功率要足以保證信號處理系統(tǒng)測試在最佳測量范圍內(nèi)，二是保證延時(shí)器不被損壞且在最佳工作動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。因?yàn)槔走_(dá)系統(tǒng)四端環(huán)形器的隔離度較低，在發(fā)射期間，無論是發(fā)射通道還是接收通達(dá)內(nèi)的微波信號功率都是非常大的，而延時(shí)器是小功率敏感器件，很容易被大功率燒毀，所以延時(shí)器兩端的定向耦合器的耦合度都要很高。但是耦合度過高又會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)輸出信號功率的降低，從而影響收發(fā)增益的測試精度。所以定向耦合器的耦合度要慎重選擇，這樣才能起到保護(hù)延時(shí)器的作用，又能得到很好的測試精度。
[0011]延時(shí)器設(shè)計(jì)主要考慮延時(shí)時(shí)間的問題，既要避開發(fā)射時(shí)段，又要避開近距離回波功率較大的時(shí)間段。同時(shí)，延時(shí)器自身的增益變化會(huì)直接影響測量精度，引入誤差。所以，延時(shí)器自身要設(shè)計(jì)增益校正清零電路，該電路并不參與整個(gè)校準(zhǔn)系統(tǒng)的工作，只是起到對延時(shí)器自身增益的手動(dòng)校正功能，定期手動(dòng)清零即可，保證延時(shí)器的增益恒定。
[0012]AGC電路的增益控制和控制精度由數(shù)控衰減器決定，所以要選擇高精度的數(shù)控衰減器(例如6為數(shù)控衰減器的最大衰減31.5dB，步進(jìn)0.5dB)。同時(shí)，要保證測量、校準(zhǔn)的實(shí)時(shí)性，要求數(shù)控衰減器和信號處理系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間不能過長。信號處理系統(tǒng)得出收發(fā)通道的增益變化，再根據(jù)這個(gè)變化結(jié)果給AGC給出增益控制信號，對接收機(jī)增益進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。
【權(quán)利要求】
1.一種氣象雷達(dá)收發(fā)通道增益自動(dòng)高精度校準(zhǔn)方法，其特征在于:將雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射信號直接耦合出一路信號，送入延時(shí)器，經(jīng)一段時(shí)間固定延時(shí)后反饋回雷達(dá)接收機(jī)，最終在信號處理系統(tǒng)測量信號的幅度并計(jì)算收發(fā)通道的增益，信號處理系統(tǒng)根據(jù)增益的測量值控制接收機(jī)內(nèi)的高精度AGC電路，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)通道增益的高精度自動(dòng)校準(zhǔn)。
【文檔編號】G01S13/95GK103592640SQ201310587489
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】張金良, 周熹, 楊柳 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所