本發(fā)明涉及雷達(dá)領(lǐng)域，特別涉及一種用于多部雷達(dá)設(shè)備之間的幅相一致性補償系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

雷達(dá)是一種用于檢測和定位目標(biāo)的電磁系統(tǒng)，在人民生活中廣泛應(yīng)用，特別是在軍事領(lǐng)域。雷達(dá)通過自身發(fā)射射頻能量輻射到空間，當(dāng)遇到物體時由目標(biāo)物體反射回波信號來進(jìn)行探測工作。返回到雷達(dá)的反射能量不僅表明了在某一方位上存在目標(biāo)，而且還能通過比較回波信號與發(fā)射信號的差值來確定目標(biāo)物體的具體信息，比如方位、速度等。

雷達(dá)的基本工作原理是，發(fā)射機(jī)發(fā)射脈沖或者連續(xù)波的電磁信號，由天線發(fā)射到空間中。當(dāng)發(fā)射的電磁信號遇到目標(biāo)物體時，會被目標(biāo)物體攔截，并且向多個方向上擴(kuò)散，也就是再輻射。向后方輻射的雷達(dá)電磁信號會被發(fā)射雷達(dá)的天線采集和接收，然后交由接收機(jī)。由接收機(jī)處理后，確定目標(biāo)物體的具體方位。通過測量雷達(dá)最初發(fā)射的信號到達(dá)目標(biāo)物體后并經(jīng)目標(biāo)物體反射回來的時間，計算出目標(biāo)物體的距離。目標(biāo)的角度可以根據(jù)收到的回波信號幅度為最大時，窄波束寬帶雷達(dá)天線所指向的方向而獲得。以上是靜止目標(biāo)的定位方法。對于運動的目標(biāo)，由于多普勒效應(yīng)回波信號的頻率會漂移，該頻率漂移與目標(biāo)相對于雷達(dá)的速度成正比。多普勒頻移廣泛應(yīng)用與雷達(dá)中，作為將所要的運動目標(biāo)從自然環(huán)境，如陸地、海洋或者雨反射回來的“雜波”回波中分離出來的基礎(chǔ)。

眾所周知，相控陣?yán)走_(dá)信號處理要接收多路信號。以三通道（和通道、俯仰差通道、方位差通道）多功能相控陣?yán)走_(dá)為例，必須要求三通道的幅度、相位保持一致，否則不但影響測角精度，嚴(yán)重會導(dǎo)致角誤差方向錯誤、失跟目標(biāo)。雷達(dá)信號經(jīng)過電磁波傳送、到達(dá)雷達(dá)天線、天線饋電、混頻前中、數(shù)字中頻接收機(jī)到信號處理機(jī)，三通道的幅度相位很難保持一致，在模擬前端進(jìn)行幅度相位的補償調(diào)節(jié)是很難做到的?？梢酝ㄟ^數(shù)字方法在信號處理內(nèi)完成幅度相位的補償，使三路視頻輸出相位達(dá)到一致。

目前為了保持三路信號的幅度一致性，都是通過模擬agc分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，但精度不高；為了保持相位一致性，在很多解決方案中是通過電纜配相的辦法實現(xiàn)，在實際操作中比較困難，穩(wěn)定性差、且準(zhǔn)確性難以保證，存在較大誤差。在環(huán)境惡劣的條件下，相位變化較大，更加難以調(diào)整。

現(xiàn)有技術(shù)中，大部分解決方案還是采用電纜配相的辦法實現(xiàn)，如圖1所示。信號源反射雷達(dá)回波后由相控陣天線接收空口信號，然后數(shù)字信號接收機(jī)接收處理，交給信號處理器分析雷達(dá)信號，最終形成分析結(jié)果輸出。少數(shù)比較成熟的相控陣?yán)走_(dá)上出現(xiàn)了由雷達(dá)自身的dsp采用數(shù)字自動策略及補償技術(shù)來解決幅相一致性的問題；但是由于雷達(dá)自身的dsp擔(dān)負(fù)著處理雷達(dá)信號的任務(wù),再負(fù)責(zé)其他大計算任務(wù)可能會對雷達(dá)自身的信號處理的性能造成影響。而且隨著雷達(dá)處理目標(biāo)的增多，以及相控陣?yán)走_(dá)中大數(shù)據(jù)量的出現(xiàn)，需要計算的補償算法比較耗時和耗資源。dsp還需要負(fù)責(zé)雷達(dá)本身的信號處理，所以dsp對幅相一致性算法的計算可能出現(xiàn)一定的時延，導(dǎo)致最終計算結(jié)果不準(zhǔn)確。

現(xiàn)在，在一種多雷達(dá)系統(tǒng)的場合，比如戰(zhàn)場中指揮所，同時存在多部雷達(dá)來監(jiān)控多個方位多種目標(biāo)，最終信息都匯聚到指揮所中，如果存在處理時延，將會導(dǎo)致不可預(yù)見的結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種用于雷達(dá)設(shè)備的幅相一致性補償系統(tǒng)，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于雷達(dá)設(shè)備的幅相一致性補償系統(tǒng)，用以對雷達(dá)系統(tǒng)中的雷達(dá)三路通道（和通道、俯仰差通道、方位差通道）的幅度和相位保持一致性。包括：雷達(dá)設(shè)備、幅相修正服務(wù)器和顯示器。其中幅相修正服務(wù)器包括信號混合輸入器、幅相一致性修正器和信號混合輸出器；雷達(dá)設(shè)備包括相控陣天線、數(shù)字接收機(jī)、雷達(dá)幅相一致性修正器、雷達(dá)幅相疊加分析器和雷達(dá)信號處理器。

雷達(dá)設(shè)備用于接收空口中目標(biāo)物體返回的雷達(dá)波，經(jīng)過雷達(dá)自身的dsp進(jìn)行幅相一致性修復(fù)后再處理信號。雷達(dá)設(shè)備為單臺雷達(dá)，在存在多臺雷達(dá)的系統(tǒng)中，每臺雷達(dá)均與單臺雷達(dá)一樣，至少包括相控陣天線、數(shù)字接收機(jī)、雷達(dá)幅相一致性修正器、雷達(dá)幅相疊加分析器和雷達(dá)信號處理器。

幅相修正服務(wù)器用于把雷達(dá)設(shè)備輸入的雷達(dá)信號經(jīng)過信號混合輸入器接收后，交給幅相一致性修正器處理，然后把處理后的信號交給信號混合輸出器返回給輸入信號的雷達(dá)。

顯示器用于把最終分析后的目標(biāo)信息呈現(xiàn)出來。

信號混合輸入器用于接收多臺雷達(dá)設(shè)備的信號輸入，并且保存該信號來自哪一臺雷達(dá)設(shè)備；然后把信號交給幅相一致性修正器進(jìn)行處理。

幅相一致性修正器負(fù)責(zé)根據(jù)輸入的雷達(dá)信號進(jìn)行三通道的幅度和相位一致性的修復(fù)。

信號混合輸出器用于把經(jīng)過幅相一致性修正器處理的信號根據(jù)信號混合輸入器保存的對應(yīng)關(guān)系，把經(jīng)過修正的信號正確輸出給輸入信號的雷達(dá)設(shè)備。

雷達(dá)設(shè)備中的相控陣天線負(fù)責(zé)從空口接收目標(biāo)物體的雷達(dá)回波。

數(shù)字接收機(jī)用于處理相控陣天線接收到的回波，然后把接收到的回波交給雷達(dá)幅相一致性修正器進(jìn)行處理。

雷達(dá)幅相一致性修正器是雷達(dá)自身具備的幅相一致性修正器，用來對雷達(dá)的三通道信號的幅度和相位進(jìn)行一致性修正。

雷達(dá)幅相疊加分析器用來把經(jīng)過幅相修正服務(wù)器修正后的該雷達(dá)的修正數(shù)據(jù)導(dǎo)入到雷達(dá)設(shè)備中。

雷達(dá)信號處理器用于處理經(jīng)過自身雷達(dá)幅相一致性修正器和幅相修正服務(wù)器修正后的三通道信號。

戰(zhàn)場上的作戰(zhàn)指揮所中的雷達(dá)設(shè)備，通過相控陣天線接收空口雷達(dá)回波后，交給數(shù)字接收機(jī)接收處理，然后經(jīng)過雷達(dá)自身的幅相一致性修正器修正后，再經(jīng)過幅相修正服務(wù)器再次修正，然后把經(jīng)過幅相修正服務(wù)器修正的數(shù)據(jù)疊加到自身修正的數(shù)據(jù)上，最終交給雷達(dá)信號處理器進(jìn)行分析處理。經(jīng)過兩次修正的信號，可以更加精確的顯示目標(biāo)物體的狀態(tài)信息。

本發(fā)明中，可以是一臺雷達(dá)設(shè)備，也可以是多臺雷達(dá)設(shè)備。如果系統(tǒng)中存在多臺雷達(dá)設(shè)備，通過信號混合輸入器可以區(qū)分哪一臺雷達(dá)設(shè)備的信號輸入到幅相一致性修正器中，計算后，經(jīng)過信號混合輸出器輸出給對應(yīng)雷達(dá)的幅相疊加分析器進(jìn)行疊加處理，最終經(jīng)過雷達(dá)信號處理后顯示出來。

附圖說明

圖1所示的是現(xiàn)有技術(shù)下的雷達(dá)設(shè)備的示意圖；

圖2所示的是本發(fā)明實施方式中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖中：雷達(dá)設(shè)備（1）、幅相修正服務(wù)器（2）、顯示器（3）、信號混合輸入器（4）、幅相一致性修正器（5）、信號混合輸出器（6）、相控陣天線（7）、數(shù)字接收機(jī)（8）、雷達(dá)幅相一致性修正器（9）、雷達(dá)幅相疊加分析器（10）、雷達(dá)信號處理器（11）和目標(biāo)信號源（12）。

具體實施方式

以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實例，并不是全部的實例，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

為了便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實施例為例作進(jìn)一步的解釋說明，且各個實施例不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

如圖2所示，一種用于雷達(dá)設(shè)備的幅相一致性補償系統(tǒng)，用以對存在多部雷達(dá)的系統(tǒng)中的雷達(dá)三路通道（和通道、俯仰差通道、方位差通道）的幅度和相位保持一致性。包括：雷達(dá)設(shè)備1、幅相修正服務(wù)器2和顯示器3。其中幅相修正服務(wù)器2包括信號混合輸入器4、幅相一致性修正器5和信號混合輸出器6；雷達(dá)設(shè)備1包括相控陣天線7、數(shù)字接收機(jī)8、雷達(dá)幅相一致性修正器9、雷達(dá)幅相疊加分析器10和雷達(dá)信號處理器11。

雷達(dá)設(shè)備1用于接收空口中目標(biāo)物體返回的雷達(dá)波，經(jīng)過雷達(dá)自身的dsp進(jìn)行幅相一致性修復(fù)后再處理信號。雷達(dá)設(shè)備1為單臺雷達(dá)設(shè)備，在存在多臺雷達(dá)的系統(tǒng)中，每臺雷達(dá)均與單臺雷達(dá)一樣，至少包括相控陣天線7、數(shù)字接收機(jī)8、雷達(dá)幅相一致性修正器9、雷達(dá)幅相疊加分析器10和雷達(dá)信號處理器11。

幅相修正服務(wù)器2用于把雷達(dá)設(shè)備1輸入的雷達(dá)信號經(jīng)過信號混合輸入器4接收后，交給幅相一致性修正器5處理，然后把處理后的信號交給信號混合輸出器6返回給輸入信號的對應(yīng)的雷達(dá)設(shè)備1。

雷達(dá)設(shè)備1與幅相修正服務(wù)器2中的信號混合輸入器4通過信號線直接連接；同樣，幅相修正服務(wù)器2中的信號混合輸出器6也直接通過信號線連接到雷達(dá)設(shè)備1中的雷達(dá)幅相疊加分析器10上。

顯示器3用于把最終分析后的目標(biāo)信息顯示出來。顯示器3通過視頻信號線與雷達(dá)設(shè)備1連接。

信號混合輸入器4用于接收多臺雷達(dá)設(shè)備1的信號輸入，并且保存該信號來自哪一臺雷達(dá)設(shè)備1；然后把信號交給幅相一致性修正器5進(jìn)行處理。該發(fā)明中的信號混合輸入器4有64個信號輸入口，支持同時處理64臺雷達(dá)設(shè)備1的信號輸入。

幅相一致性修正器5負(fù)責(zé)根據(jù)輸入的雷達(dá)信號進(jìn)行三通道的幅度和相位一致性的修復(fù)。

具體算法如下：

設(shè)和通道信號為：ss(t)=as*exp(j*(wt+fs))；

方位差通道信號為：sa(t)=aa*exp(j*(wt+fa))；

俯仰差通道信號為：se(t)=ae*exp(j*(wt+fe))。

這些通道信號可以看作為零中頻的復(fù)信號，因為都是同頻連續(xù)波由信標(biāo)發(fā)射，因此它們的復(fù)頻率w相同，但受接收通道影響它們的幅度相位不同。其中as為和通道的幅度，fs為和通道的初始相位，其它通道類似。采用和通道信號做為參考信號，通過鑒幅鑒相可以得到方位差通道與和通道的幅度比為：△as/a=as/aa，相位差為：△fs-a=fs-fa。再通過幅相控制器得到復(fù)補償系數(shù)：ca=△as/a*exp(j*△fs-a)，最后通過幅相補償使方位差通道乘以復(fù)補償系數(shù)得：sca(t)=ca*sa(t)=as*exp(j*(wt+fs))=ss(t),使得方位差通道同和通道的幅度相位保持一致。此過程為閉環(huán)控制過程直到幅度相位保持一致。同樣俯仰差通道也用相同的處理方法使幅度相位保持與和通道一致。通過自動測量及補償技術(shù)使得三通道幅度相位保持一致。

信號混合輸出器6用于把經(jīng)過幅相一致性修正器5處理的信號根據(jù)信號混合輸入器4保存的對應(yīng)關(guān)系，把經(jīng)過修正的信號正確輸出給輸入信號的雷達(dá)設(shè)備1。信號混合輸出器6通過信號線與雷達(dá)設(shè)備1中的雷達(dá)幅相疊加分析器10連接。

雷達(dá)設(shè)備1中的相控陣天線7負(fù)責(zé)從空口接收目標(biāo)物體的雷達(dá)回波。

數(shù)字接收機(jī)8用于處理相控陣天線（7）接收到的回波，然后把收到的回波交給雷達(dá)幅相一致性修正器9進(jìn)行處理。

雷達(dá)幅相一致性修正器9是雷達(dá)設(shè)備1自身具有的幅相一致性修正器，直接焊接在雷達(dá)設(shè)備1的雷達(dá)信號處理器11的外圍電路上，用來對雷達(dá)設(shè)備1的三通道信號的幅度和相位進(jìn)行一致性修正，通過sdio接口與雷達(dá)設(shè)備1通信。修正原理同幅相修正服務(wù)器2中的幅相一致性修正器5的工作原理。

雷達(dá)幅相疊加分析器10用來把經(jīng)過幅相修正服務(wù)器2修正后的該雷達(dá)的修正數(shù)據(jù)導(dǎo)入到雷達(dá)設(shè)備1中。雷達(dá)幅相疊加分析器10與信號混合輸出器6通過信號線連接，判斷是否有來自該信號線的信號。如果有信號，說明該雷達(dá)設(shè)備1的信號經(jīng)過了幅相修正服務(wù)器2再次修正，所以需要把該信號疊加到雷達(dá)設(shè)備1自身的雷達(dá)幅相一致性修正器9修正的數(shù)據(jù)上。采用求和取平均的算法得出最終修正數(shù)據(jù)。

雷達(dá)信號處理器11用于處理經(jīng)過自身的雷達(dá)幅相一致性修正器9和幅相修正服務(wù)器2中的幅相一致性修正器5修正后的三通道信號。

利用本發(fā)明，充分利用了服務(wù)器強(qiáng)大的計算能力，結(jié)合雷達(dá)設(shè)備1自身的修正能力，可以更精確的修正三通道的幅度和相位的一致性。

在本實施例中，雷達(dá)設(shè)備1自身具有雷達(dá)幅相一致性修正器9。在其他實施例中，雷達(dá)設(shè)備1自身可以不具備雷達(dá)幅相一致性修正器9，而完全由幅相修正服務(wù)器2來修正幅度和相位。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。