[发明专利]一种基于开关阵列的脉冲雷达射频直接采样系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于开关阵列的脉冲雷达射频直接采样系统及方法，通过触发信号产生电路产生启动高速时钟电路所需要的触发信号，利用触发信号启动高速时钟电路；高速时钟电路产生控制开关电容阵列所需要的高速时钟信号；开关电容阵列在高速时钟信号的控制下进行脉冲雷达射频回波信号的模拟采样和存储；通过ADC模数转换器对开关电容阵列里所存储的脉冲雷达射频回波信号进行模数转换，利用FPGA控制器存储ADC模数转换器转换后的数据，并上传至上位机。本发明利用开关电容阵列技术先对雷达脉冲射频回波信号进行模拟采样和存储，然后以较低采样速度但较高分辨率的ADC模数转换器进行模数转换，实现对脉冲雷达射频回波信号高速高精度直接采样。

技术领域

本发明涉及一种基于开关阵列的脉冲雷达射频直接采样系统及方法。

背景技术

随着数字技术的高速发展，在现代雷达技术中，信号处理技术已经成为目标识别和雷达成像的核心技术之一，而信号处理的前提和基础是要对回波信号进行实时信号采集，然后对采集来的数字信号进行处理，因此，信号采集具有重要意义。在雷达信号处理方面，一般利用模拟多级下变频结构来降频，但是这样一来射频前端需要复杂的混频设计方案，且容易产生虚假频率以及引入相位误差。近年来由于高速数字化技术的日益发展，A/D采样率大大提高，这样在射频可以直接进行A/D采样，通过软件手段利用各种算法对采样后的数字信号进行优化处理，完成诸如信号分选识别和目标成像的工作。

射频直接采样的方法是对雷达信号直接数字化，利用了软件无线电的思想，将A/D尽可能靠近天线。再利用数字下变频方法把经A/D后产生的高速率高频宽带数字信号变化为低速率的基带信号，以便后续处理。射频直接数字化用软件完成了尽可能多的信号处理功能，并且具有所需器件少、成本低、功耗低、容易取得更高性能的优点。对射频信号进行直接数字化需要高速高精度的模/数转换器(ADC)，雷达的信号频率范围很宽，这就对ADC性能提出了更高的要求，为了满足相应的需求，AD、NI等公司相继推出了Gsps高速射频采样ADC。ADC的采样速度越高，其对后端数据传输处理系统的要求越高；同时直接应用高速高精度的ADC时由于工作频率相对较高，也会使得电路设计等的难度加大。还有非常重要的一点就是现在ADC的采样率可以做到很高，但是有效位数普遍相对较低，即采样精度相对较低，并且功耗相对较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于开关阵列的脉冲雷达射频直接采样系统及方法，利用开关电容阵列技术先对雷达脉冲射频回波信号进行模拟采样和存储，然后以较低采样速度但较高分辨率的ADC模数转换器进行模数转换，实现对脉冲雷达射频回波信号高速高精度直接采样。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于开关阵列的脉冲雷达射频直接采样系统，包括：

触发信号产生电路，用于产生启动高速时钟电路所需要的触发信号，并输入到高速时钟电路；

高速时钟电路，用于产生控制开关电容阵列所需要的高速时钟信号，并输入到开关电容阵列；

开关电容阵列，用于在高速时钟信号的控制下进行脉冲雷达射频回波信号的模拟采样和存储；

ADC模数转换器，用于对开关电容阵列里所存储的脉冲雷达射频回波信号进行模数转换，得到电平信号；

FPGA控制器，用于存储所述ADC模数转换器转换后的电平信号，并上传至上位机。

进一步的，所述开关电容阵列的输入端还连接有射频信号输入模块，所述射频信号输入模块用于产生脉冲雷达射频回波信号，脉冲雷达射频回波信号通过衰减器后进入到开关电容阵列。

进一步的，所述高速时钟电路输出的高速时钟信号来决定对开关电容阵列里的电容进行充电，将输入的模拟信号依次写入开关电容阵列中并存储下来。

一种基于开关阵列的脉冲雷达射频直接采样方法，包括：