專利名稱：Uhf頻率測流雷達保持多通道接收機相位一致性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及UHF測流雷達多通道數(shù)字中頻接收機，特別是需要多路接收信號相位保持一致性的場合。
背景技術：
眾所周知，UHF測流雷達為實現(xiàn)角度分辨，雷達接收機通常要接收幾路信號。以三路接收通道為例，必須要求三通道的相位保持一致。雷達信號經(jīng)過電磁波傳送、到達雷達天線、天線饋電、混頻前中到達數(shù)字中頻接收機，三通道的相位很難保持一致，在模擬前端進行相位的補償調(diào)節(jié)是很難做到的?？梢酝ㄟ^數(shù)字下變頻時完成相位的補償，使三路視頻輸出相位達到一致。目前為了保持三路信號的相位一致性，都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。采用該數(shù)字中頻相位補償方法，可以有效解決該問題。由于直接數(shù)字下變頻多采用FPGA實現(xiàn)，在FPGA硬件平臺上實現(xiàn)算法難度不大，占用資源少。目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有雷達數(shù)字中頻接收機各通道相位不一致的情況，提出一種數(shù)字中頻相位補償方法。該方法實現(xiàn)簡單，實時性強，可以自適應的調(diào)整相位補償量，使三路視頻輸出相位保持一致。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種數(shù)字中頻相位補償方法，該方法包括:采用第一路信號作為參考，該路信號經(jīng)過射頻前端兩次混頻至中頻信號，然后經(jīng)過FPGA內(nèi)部的NCO進行數(shù)字下變頻，數(shù)字下變頻后經(jīng)過低通濾波器取其低頻部分得到信號S1(O = CC)S(奶)，該信號的相位外中包含了該路輸入信號與NCOl的相位差。第二路信號同樣經(jīng)過類似處理，得到信號~(0 = cos(%)，該信號的相位巧中包含了第二路輸入信號與NC02的相位差，使用鑒相模塊取得兩路信號的相位差=外-%，然后采用該差值去補償NC02的相位，經(jīng)過閉環(huán)控制使= O。這樣奶=%，兩路中頻信號經(jīng)過下變頻后輸出的視頻信號的相位保持一致，從而達到了相位補償?shù)哪康?，同樣，可以用類似的方法處理第三路。通過相位補償使三路信號相位保持一致。本發(fā)明是一種可用于多路數(shù)字中頻接收機的相位補償方法，由于本方法使用了FPGA硬件平臺，對射頻信號的相位補償轉(zhuǎn)換為對NCO模塊進行相位補償，這樣原來復雜的調(diào)試過程，轉(zhuǎn)化為通過軟件自適應的調(diào)整，補償各路之間的相位差，從而使各路信號到視頻級時相位保持一致。整個補償算法都是在FPGA中通過軟件完成，不需要額外的硬件，產(chǎn)品集成度高。算法簡單，環(huán)路無條件收斂，且收斂時間快，可以在IOms內(nèi)完成對相位的補償，同時在低信噪比下也可以完成。該發(fā)明大大提高了三通道雷達的相位一致性，而且其調(diào)試簡單，靈活性強。


附圖為一種數(shù)字中頻相位補償方法的框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。附圖為本發(fā)明一種數(shù)字中頻相位補償方法的框圖。如圖的實施例所示，該方法包括:信號經(jīng)過天線后得到射頻校準信號，然后經(jīng)過串饋波導耦合器，經(jīng)過N個通道得到N路中頻信號，N路中頻信號進數(shù)字中頻接收機，經(jīng)過N路A/D采樣后得到N路數(shù)字信號，數(shù)字信號在FPGA中完成數(shù)字下變頻和正交化，具體實施是通過與本地NCO進行正交相乘得至IJ，兩路正交信號分別為I路和Q路，這兩路信號包含了下變頻后輸入信號與本地NCO之間的相位差信息。取其中第一路作為參考信號，將第一路的相位差與第二路、第三路，直至第N路的相位差進行鑒相，鑒相采用復數(shù)相乘。第一路經(jīng)過NCO數(shù)字正交下變頻后信號為I/Q兩路，可以寫為復數(shù)形式:
權利要求
1.一種UHF測流雷達的數(shù)字中頻相位補償方法，該方法應用于測流雷達的多通道數(shù)字中頻接收系統(tǒng)中，實現(xiàn)多個通道的相位在數(shù)字下變頻后保持一致，其特征在于:在中頻下變頻時,通過調(diào)整數(shù)字下變頻時NCO的初始相位進行相位補償，從而使得各路視頻輸出相位保持一致性。
2.如權利要求1所述的一種數(shù)字中頻相位補償方法，其特征在于:該數(shù)字中頻相位補償方法可以自適應的根據(jù)當前的各通道之間的相位差進行相位補償，補償后可以進行適時監(jiān)控，在相位發(fā)生錯誤時可以重新進行校正。
3.如權利要求1所述的一種數(shù)字中頻相位補償方法，其特征在于:采用數(shù)字鑒相的方式求出各路輸入信號之間的相位差，也就是鑒相誤差，通過該鑒相誤差不斷修正NCO的初始相位，最后使各通道相位與第一路的相位差達到一致，從而保證了各通道相位的一致性，算法采用了自閉環(huán)算法，收斂速度快，可以在IOms內(nèi)完成相位的補償。
4.如權利要求1所述的一種數(shù)字中頻相位補償方法，其特征在于:整個算法在FPGA硬件平臺上，可通過軟件的方式進行內(nèi)部參數(shù)的調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及UHF頻率測河流流速雷達的數(shù)字中頻接收機，公開了一種數(shù)字中頻或視頻相位補償方法，包括UHF測流雷達需要多個接收通道，各接收通道的中頻信號要求有很好的幅相一致性，幅度一致性可以通過模擬AGC分別進行調(diào)節(jié)，而通過模擬電路在射頻、混頻前中調(diào)節(jié)相位一致性是很困難的?？梢酝ㄟ^中頻信號在數(shù)字下變頻時完成相位的補償，使下變頻后各路視頻信號相位保持一致性。該方法采用了閉環(huán)控制方式，保證了補償相位可以進行自適應的完成，保證了各路相位一致性可以實時調(diào)整，即使在雷達運行時也可以通過很短的時間進行檢測，校正。本發(fā)明解決了測流雷達接收信號相位不一致性對后續(xù)信號處理、數(shù)據(jù)處理帶來的影響，降低了雷達測量系統(tǒng)誤差，整個過程采用環(huán)路自適應控制，補償各個通道之間的相位差，達到了智能的效果。
文檔編號H04L25/03GK103117758SQ20131001103
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權日2013年1月14日
發(fā)明者孔凡志, 謝洪磊, 陸文斌, 王少剛 申請人:上海國越信息科技有限公司