自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及非相參船用導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是自適應(yīng)最大中頻能量跟S示雷達(dá)接收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船用導(dǎo)航雷達(dá)主要用于海上目標(biāo)的探測與跟蹤，輔助船舶導(dǎo)航避碰，保障航行安全。隨著船舶航行環(huán)境的日益復(fù)雜，導(dǎo)航雷達(dá)的性能直接關(guān)系到船舶的航行安全和船上人員的生命安危。
[0003]目前船用導(dǎo)航雷達(dá)普遍采用雷達(dá)磁控管作為雷達(dá)發(fā)射機(jī)的微波功率放大器件，由于磁控管的發(fā)射頻率會隨時間和溫度變化而發(fā)生改變，這使得下變頻后的最佳中心頻率點(diǎn)偏離固定頻率，如果雷達(dá)接收系統(tǒng)無法跟蹤磁控管的頻率變化，還是把跟蹤最佳頻率穩(wěn)定在固定頻率，這時的雷達(dá)中頻回波并不處于最佳調(diào)諧位置，回波能量會減弱，影響雷達(dá)對小目標(biāo)的探測能力，增加船只航行中的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)，其目的之一在于，改進(jìn)傳統(tǒng)導(dǎo)航雷達(dá)接收系統(tǒng)僅把由混頻器下變頻后的中頻信號的中心頻率穩(wěn)定在固定頻率的自動頻率跟蹤方法，設(shè)計一基于最大中頻能量跟蹤的全新的接收系統(tǒng)，使雷達(dá)中頻回波始終處于最佳調(diào)諧位置；其目的之二在于，雷達(dá)接收系統(tǒng)把處于最大中頻能量處的雷達(dá)中頻回波信號進(jìn)行對數(shù)放大檢波，產(chǎn)生雷達(dá)視頻回波信號，并發(fā)送到雷達(dá)顯示器進(jìn)行顯示。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)，包括射頻前端、觸發(fā)板、中頻放大器板、雷達(dá)終端，射頻前端和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發(fā)板的各路信號和中頻放大器板之間通過線纜相連，雷達(dá)終端和觸發(fā)板之間通過串口線連接，射頻前端包括低噪聲放大器、雙平衡混頻器、本地振蕩器，觸發(fā)板包括微處理器、可編程門陣列、信號緩沖處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，中頻放大器板包括能量電壓轉(zhuǎn)換電路、低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數(shù)放大檢波電路、推完輸出電路，雷達(dá)終端包括一終端處理顯示模塊，由導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射的部分射頻脈沖信號通過環(huán)形器進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)成為射頻漏脈沖信號，該射頻漏脈沖信號進(jìn)入射頻前端，并經(jīng)過低噪聲放大器放大后，與本地振蕩器發(fā)出的本地振蕩器信號混頻后下變頻為中頻漏脈沖信號，然后進(jìn)入中頻放大器板的能量電壓轉(zhuǎn)換電路，能量電壓轉(zhuǎn)換電路根據(jù)中頻漏脈沖信號的能量大小，轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的模擬電壓信號并傳被輸?shù)接|發(fā)板，該模擬電壓信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采樣成為數(shù)字電壓信號，該數(shù)字電壓信號進(jìn)入微處理器進(jìn)行自動頻率跟蹤算法處理，經(jīng)處理后的信號被輸送到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生本振控制電壓信號，本振控制電壓信號改變了射頻前端的本振頻率，即改變了下變頻后的中頻漏脈沖信號的頻譜，觸發(fā)板的微處理器中的最大能量跟蹤算法會不斷地改變本振控制電壓信號直到下變頻后的中頻漏脈沖信號通過能量電壓轉(zhuǎn)換模塊后輸出的電壓值最大，此時的中頻漏脈沖信號為最大能量處。
[0007]進(jìn)一步，由目標(biāo)反射后進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)的雷達(dá)射頻回波信號進(jìn)入中頻放大器板，并通過低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數(shù)放大檢波電路變成了雷達(dá)視頻回波信號，該雷達(dá)視頻回波信號經(jīng)過推完輸出電路，最后被輸送到終端處理顯示模塊進(jìn)行顯示。
[0008]進(jìn)一步，所述雙平衡混頻器可實(shí)現(xiàn)射頻輸入端、本地振蕩器端和中頻輸出端之間的有效隔離，有效抑制雷達(dá)射頻回波信號和本地振蕩器中的偶次諧波，減小了混頻損耗，提尚了射頻如端的性能。
[0009]進(jìn)一步，所述能量電壓轉(zhuǎn)換電路把雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射的漏脈沖信號的能量轉(zhuǎn)換成電壓信號，其能量和電壓間的轉(zhuǎn)換效率高，轉(zhuǎn)換時間短，最大化了自適應(yīng)中頻能量跟蹤的性會K。
[0010]進(jìn)一步，所述對數(shù)放大檢波電路用于對雷達(dá)中頻回波進(jìn)行對數(shù)放大和檢波，對數(shù)放大可以最大化整個雷達(dá)接受系統(tǒng)的動態(tài)范圍。
[0011]進(jìn)一步，所述推完輸出電路提高了對雷達(dá)視頻回波信號的驅(qū)動能力。
[0012]進(jìn)一步，所述觸發(fā)板具有采樣自檢功能，可以檢測自身和中頻放大器板上的供電電壓以及其他接收系統(tǒng)的狀態(tài)，并把檢測結(jié)果通過信號緩沖處理模塊傳輸?shù)嚼走_(dá)終端進(jìn)行顯示，雷達(dá)終端通過串口控制，實(shí)時發(fā)送指令到觸發(fā)板，控制整個接收系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了整個雷達(dá)接收系統(tǒng)的數(shù)字化。
[0013]進(jìn)一步，所述推完輸出電路包括共基極放大器、推完放大器，共基極放大器可克服密勒效應(yīng)，提高共基極放大器的帶寬。
[0014]有益效果:本發(fā)明設(shè)計了一基于最大中頻能量跟蹤的全新的接收系統(tǒng)，徹底改變了傳統(tǒng)導(dǎo)航雷達(dá)接收系統(tǒng)的自動頻率控制方式，有效克服了傳統(tǒng)頻率跟蹤方式由于雷達(dá)發(fā)射機(jī)磁控管頻譜變化，導(dǎo)致的小目標(biāo)發(fā)現(xiàn)能力的下降問題。于此同時，中頻放大器板上設(shè)計了三種不同的帶通濾波器，這可以針對不同發(fā)射脈寬合理對應(yīng)不同的接收帶寬，從而增強(qiáng)了整個接收系統(tǒng)的靈敏度。此外，新型導(dǎo)航雷達(dá)接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了接收系統(tǒng)的數(shù)字化，可以實(shí)時監(jiān)測接收系統(tǒng)的多項(xiàng)參數(shù)，把監(jiān)測到的性能參數(shù)通過串口發(fā)送給雷達(dá)終端，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)終端對雷達(dá)接收系統(tǒng)的實(shí)時自檢，確保接收系統(tǒng)工作正常。與此同時，雷達(dá)終端可以把各種控制信號通過串口發(fā)送至觸發(fā)板，實(shí)現(xiàn)了對雷達(dá)接收系統(tǒng)的實(shí)時控制。雷達(dá)接收系統(tǒng)的數(shù)字化，極大提高了其可靠性和擴(kuò)展性。
[0015]本發(fā)明的設(shè)計原理:自動頻率跟蹤技術(shù)，采用雷達(dá)接收系統(tǒng)對磁控管發(fā)射的漏脈沖信號進(jìn)行頻率檢測，進(jìn)而改變接收系統(tǒng)中的本地振蕩器，使得雷達(dá)射頻回波信號混頻后的中頻信號頻率穩(wěn)定，是現(xiàn)代高端船用導(dǎo)航雷達(dá)必備配置。本發(fā)明是對船用導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射漏脈沖下變頻后的中頻漏脈沖信號進(jìn)行自適應(yīng)的頻率跟蹤，補(bǔ)償雷達(dá)磁控管的頻率漂移，使導(dǎo)航雷達(dá)接收系統(tǒng)的動態(tài)范圍最大化，增強(qiáng)導(dǎo)航雷達(dá)小目標(biāo)發(fā)現(xiàn)能力。
[0016]在實(shí)現(xiàn)最大中頻能量跟蹤的同時，雷達(dá)的回波信號也由目標(biāo)反射后進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)，由于雷達(dá)視頻回波信號和雷達(dá)漏脈沖的頻譜具有相同的特性，這時雷達(dá)射頻回波信號也位于最強(qiáng)中頻能量處。由目標(biāo)反射后進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)的雷達(dá)射頻回波信號進(jìn)入中頻放大器板，并通過低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數(shù)放大檢波電路變成了雷達(dá)視頻回波信號，該雷達(dá)視頻回波信號經(jīng)過推完輸出電路，最后被輸送到終端處理顯示模塊進(jìn)行顯示。
[0017]本發(fā)明的雷達(dá)接收系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對雷達(dá)射頻回波信號的低噪聲放大和下變頻，下變頻后的中頻信號再由中頻放大器對數(shù)放大檢波后變?yōu)橐曨l信號，視頻信號被送到雷達(dá)終端進(jìn)行顯示處理。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為傳統(tǒng)導(dǎo)航雷達(dá)接收機(jī)處于自動頻率跟蹤時的雷達(dá)回波顯示效果圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤時的雷達(dá)回波顯示效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例:
[0023]如圖1所示，圖中虛線框內(nèi)為本發(fā)明的自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)，包括射頻前端、觸發(fā)板、中頻放大器板，射頻前端和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發(fā)板的各路信號和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發(fā)板通過串口線連接雷達(dá)終端。
[0024]射頻前端包括低噪聲放大器、雙平衡混頻器、本地振蕩器。
[0025]觸發(fā)板包括微處理器、可編程門陣列、信號緩沖處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，觸發(fā)板是整個自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)的控制中樞。主要采樣由中放板能量電壓轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的電壓信號，實(shí)現(xiàn)最大能量跟蹤。中頻放大器板包括能量電壓轉(zhuǎn)換電路、低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數(shù)放大檢波電路、推完輸出電路，中頻放大器板是實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤和成就雷達(dá)接收系統(tǒng)小目標(biāo)探測性能的核心部分。雷達(dá)終端包括一終端處理顯示模塊。
[0026]X波段導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻脈沖信號通過環(huán)形器經(jīng)雷達(dá)天線向外輻射，由于環(huán)形器的隔離度有限，一部分射頻脈沖信號泄漏進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)，即射頻漏脈沖信號。射頻漏脈沖信號進(jìn)入射頻前端后被低噪