[发明专利]多通道接收机同步校准装置及同步校准与误差补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，尤其是涉及一种多通道接收机同步校准装置及同步校准与误差补偿方法。

背景技术

由于合成孔径雷达(SAR)可全天时、全天候对地成像，并具有一定穿透植被和伪装的能力，因此被广泛的应用于军事侦察、灾害监控、资源勘察、地形测绘等领域，受到世界各国越来越多的重视。随着合成孔径雷达技术的不断发展和应用领域的不断扩大，对雷达性能的要求也越来越高，其中分辨率作为合成孔径雷达的核心技术指标之一，被提升到更高的位置。

距离向分辨率的提高有赖于信号带宽的提高，要实现高分辨率成像，必须解决大带宽信号的接收问题，而带宽达数千兆赫以上的信号目前还没有可直接进行采样的高速A/D转换器件。为了解决超宽带(UWB)雷达信号无法直接A/D转换这一难题，针对LFM信号，M.Skolnik等提出了基于时频变换技术(Stretch Processing)的雷达脉冲压缩方案。该方案对一定条件下的LFM信号非常有效，但是也有如下问题：(1)失真补偿困难；由于引入了时频转换这一环节，相应的带来了时频转换失真，当目标移动或者调频本振触发时刻发生变化时，这种失真的影响随之改变，表现出移变的性质，这就给系统补偿带来了极大的难度；(2)测绘带宽有限；为了降低信号带宽，去斜处理是以牺牲测绘带宽为代价的，也就是说如果要求测绘带宽较宽，去斜处理后并不能达到降低信号带宽的目的。尤其是后一项问题，严重限制了该方案的使用范围。

现有技术条件下，为提高SAR系统的距离分辨率，多通道合成是当前采用的主要技术手段之一。该方案基于信道化接收技术，采用频域分割方法把雷达回波信号划分为多个接收子带，每个子带上用相对低速的A/D进行采样，最后在数字域进行频带综合，得到全带宽信号。

这种方法之所以成为宽带信号处理的主流技术，是因为它可以有效降低高速A/D器件的技术要求，大幅降低单路A/D设计及后续数据记录、处理的压力，使得目前大带宽下大测绘带成像成为可能。但是这种方法需要重点解决多路A/D的同步问题，也就是当同一信号同相加载到不同采集通道后，确保两组采集数序列第一点在信号波形上反映出的时间差为零。这是一项非常重要的基本指标，在对时序、相位要求特别严格的SAR波形采集和记录过程中，所有数据处理均建立在各通道严格同步的基础之上，所以数据采集系统的通道间延迟时间差是必须精确知道的一项指标。

通道间同步误差的估计与补偿，成为多通道SAR系统设计与信号处理的关键。现有技术往往在数字域进行解决，对采样时钟和触发信号进行处理，或结合锁相环并通过电路优化设计等手段，实现多路A/D的同步。

针对通道间的同步误差，现有技术在A/D器件采样率较低情况下是适用的，一旦涉及高速A/D，如在SAR系统中接收通道的中频采样速率在1.5GHz以上，此时电路对时钟信号抖动非常敏感，每次上电或复位时ps级的误差即可能带来通道间的不同步，这种情况下上述方法很难保证多组数据的多个采集通道间延迟时间差基本为0或保持恒定状态，也就难以从根本上解决同步问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多通道接收机同步校准装置及校准与误差补偿方法，以针对多通道接收信号的主要误差成分——同步误差，采用校准方法来补偿系统工作时多通道间的时间不一致性问题。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种多通道接收机同步校准装置，包括：

同步误差校准网络，用于产生各通道的同步校准信号；以及

同步误差补偿单元，用于基于所述同步误差校准网络产生的同步校准信号对各通道进行同步校准和误差补偿。

其中，所述同步误差校准网络包括：

一同步校准信号源，用于输出同步校准信号；

一功分网络，用于把所述同步校准信号源输出的同步校准信号分成与通道数对应的多路同步校准信号，所述多路同步校准信号之间满足幅相特性一致的要求；以及

一开关矩阵，用于模式切换，使得接收机在校准模式和正常工作模式之间进行切换，从而控制各通道的输入信号。

其中，所述同步校准信号源输出的同步校准信号为一标准正弦信号，且与A/D的采样时钟信号具有相同的参考基准。

其中，所述开关矩阵在校准模式下的输入信号是经过所述功分网络功分后的同步校准信号，当校准完成后，开关矩阵的输入信号切换至系统正常工作输入信号。

其中，所述同步误差补偿单元的输入信号是经过A/D数字化后的同步校准信号，通过对该信号的处理分析完成对各通道的同步校准和误差补偿。