[发明专利]一种提高磁控管雷达改善因子的数字补相接收系统

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种提高磁控管雷达改善因子的数字补相接收系统。 

背景技术

现代高性能雷达系统需要大动态、高线性和理想IQ（正交）质量的接收机，其对传统的模拟接收机提出了很大的挑战，随着高速AD（模数）变换器和DSP（数字信号处理）技术的发展，数字中频接收模块已成为现代雷达提高性能的重要技术之一，其利用中频直接采样，通过高速数字信号处理获得视频IQ信号，具有镜频抑制比高，线性动态范围大、一致性好等优点。但目前的数字中频接收模块大多限于全相参（干）雷达系统，而不适用于磁控管体系的非相参或接收相参雷达。由于磁控管系统具有成本低，功率大等优点，目前应用仍较广泛，因而通过数字中频技术对现有磁控管体制雷达进行接收数字化和相参化改造，不但能大幅提升动态范围，系统灵敏度等指标，而且可使其成为高稳定度的相参系统。

由于磁控管价格很低，现在在全国仍有很多磁控管雷达，有的仍然全天候值守，而这些老雷达若加上数字补相技术，不仅可以发现并跟踪船、舰等大目标，而且可以发现并跟踪飞机等快速小目标，其经济效益及军事效益俱佳。

发射注入式锁相是较早出现的一种，其在磁控管放电前注入一个相参信号，微调磁控管的振荡频率使其和注入相参信号的频率差在锁相跟踪（锁相带宽）范围之内，使发射信号和注入信号锁相，从而实现相参发射。其缺点是需要的注入功率较大，一般注入功率只比输出功率小10-20dB左右，注入信号往往需要两级以上的放大器，成本较高。

注入锁相磁控管系统由于受到锁定振荡器相位噪声、磁控管振荡器频率不稳和锁相系统本身锁相不稳等因素的影响，性能不高，可靠性低，实现成本高。

接收注入式锁相是在接收端将发射样本中频脉冲注入至中频相参振荡器，用于同步相参振荡器，锁相同步后的相参振荡器输出可视为发射脉冲振荡的延续，目前应用最为广泛。该方法的优点是不需要大的注入功率，缺点是相参振荡器从自由振荡状态到锁相需要一定的同步时间，锁相后相参振荡器频率不稳、锁相误差等影响，其相位稳定度较低，同时存在定相精度随距离下降问题，在动目标雷达中其改善因子一般只能达到10-20dB左右。同时由于受模拟电路随温度变化等固有缺点的影响，稳定性差，维护成本高。

模拟中频相参接收在原理上和注入式相参接收相似，其不同之处在于利用声表面波（SAW）器件暂存发射样本中频脉冲，SAW存贮相关卷积器作为中央处理单元在中频段进行复共轭相关处理，消除或减小发射系统的不稳定对改善因子的限制。其优点是模拟信号处理速度快，成本低，缺点是SAW器件本身的非理想因素限制了雷达改善因子的进一步提高，运算精度不高，灵活性差，对于发射脉冲较宽的系统实现有一定的难度。

数字相参接收在原理上和模拟中频相参接收相似，利用AD对发射脉冲样本进行取样，然后用该取样值和回波信号进行相关或卷积，实现相位校正，达到消除随机初相的目的，这种方法对改善因子的限制可达30dB。但由于目前该类相参处理一般是在视频线性通道进行的，性能受到线性通道动态范围，IQ信号质量等前端非理想因素影响，同时由于视频AD采样率一般不高（硬件信号处理能力所限），所以对于窄脉冲系统，由于发射脉冲样本的采样数较少，定相精度不高，同时也不能实现宽范围的AFC（自动频率跟踪）控制。

相参式等现有技术有对发射改善因子提高不多的缺点，本发明可使磁控管雷达发射系统改善因子提高10dB以上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是运用接收系统数字补相技术大幅提高磁控管雷达发射系统改善因子，从而使现役的很多磁控管老雷达（很大一部分甚至全天候值守）不仅可以发现并跟踪船、舰等大目标，而且可以发现并跟踪飞机等快速小目标。

目前提高磁控管雷达改善因子均局限在信号处理系统中，本发明采用了数字中频接收技术，此数字中频接收模块不仅可以实现中频产生数字信号，而且可以计算相邻脉间的相位差。

本发明解决了提高磁控管雷达改善因子的问题，该数字补相接收系统的射频接收及数字中频接收部分采用了集成化、通用模块化技术。

本发明所采用的技术方案是：

一种提高磁控管雷达改善因子的数字补相接收系统，由时间灵敏度控制STC系统1、低噪声放大器LNA2、功分器3、混频器4、压控振荡器VCO5、第1放大滤波6、第2放大滤波7、模拟数字转换器AD8、中频IF处理器9、相干处理器10、第1光纤接口11、第2光纤接口12、BURST样本处理及重构13、模拟数字转换器AD14、数字模拟转换器DA15、时序电路1.6193M晶振16、发射基准17组成；