[发明专利]一种基于时间调制的宽带线性调频信号测向系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于时间调制的宽带线性调频信号测向系统，天线阵列模块与射频开关模块相连接，射频开关模块与射频接收通道模块相连接，射频接收通道模块与时频信号处理模块相连接，时频信号处理模块与输出显示模块相连接，数字控制模块同时与射频开关模块和时频信号处理模块相连接。同时提供一种基于时间调制的宽带线性调频信号测向方法。本发明针对通信、雷达等应用中宽带线性调频信号的测向问题，通过高速切换的射频开关模块对宽带来波信号滤波并在时域划分为多个子带信号，通过对各个子带信号的时频谱分析，实现对来波方向的测定。本发明具有成本低，结构简单和算法复杂度低的特点，可广泛应用于宽带通信和电子对抗等领域。

技术领域

本发明属于天线工程技术领域，具体是一种基于时间调制的宽带线性调频信号测向系统及方法，实现对宽带线性调频信号测向功能。

背景技术

测向技术广泛应用于雷达，声呐和无线通讯等领域，传统的测向方法(比幅比相法，多普勒频移法，到达时差估计和空间谱估计等方法)存在着或硬件结构复杂、成本高，或计算度复杂，或估计精度低等问题。

经过检索发现，申请号为：201310317954.0的中国专利申请《单通道无线电单通单通线电测向系统》，其提出了一种灵巧的单通道测向方法，其利用单刀双掷开关对来波进行周期性的调制，使来波信号以载频为中心产生多次谐波信号，通过基波与谐波信号之间一一对应的关系，实现对来波方向的估计。其不足之处在于该测向方法要求来波信号的带宽不能大于开关切换的频率，否则调制后的信号中基波与谐波分量将会产生混叠，从而严重恶化估计误差。

但是在实际应用中线性调频信号作为一种大时宽带宽积的扩频信号，广泛应用于通信、雷达、声纳、地质探测和医学成像等领域。如在雷达中，为增加雷达的探测距离，同时保持一定的距离分辨力，通常采用线性调频信号以获得大时宽带宽积；在无线通信中，利用线性调频信号及时变滤波来进行系统识别；在地质探测中，利用地震信号中的线性调频分量来研究地质层的吸收及散射情况。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种基于时间调制的宽带线性调频信号测向系统及方法，该系统是一种基于时间调制天线阵系统，该系统及方法通过使用射频开关对来波信号在时频域自适应滤波，解决了目前该类型测向技术中来波信号带宽受到调制频率限制的缺点，无需带通滤波器组等硬件，实现了对于宽带线性调频信号的测向功能。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于时间调制的宽带线性调频信号测向系统，包括天线阵列模块、射频开关模块、射频接收通道模块、数字控制模块、时频信号处理模块和输出显示模块，所述天线阵列模块与射频开关模块相连接，所述射频开关模块与射频接收通道模块相连接，所述射频接收通道模块与时频信号处理模块相连接，所述时频信号处理模块与输出显示模块相连接，所述数字控制模块同时与射频开关模块和时频信号处理模块相连接；其中：

天线阵列模块包括两阵元印刷偶极子天线阵列单元1，阵列单元间距为半波长，接收入射的线性调频信号，即入射信号；

射频开关模块包括单刀双掷开关2，周期性切换选择不同阵元的入射信号，将入射信号在时频域滤波并划分为多个子带信号，并对多个子带信号进行周期性调制；

射频接收通道模块包括依次连接的低噪声放大器3、射频本振单元5、低通滤波器6和模拟数字转换器7以及与射频本振单元5相连接的混频器4；射频接收通道模块放大入射信号强度，并将射频信号下变频至中频后转换为数字信号；

时频信号处理模块包括计算数字信号时频特征的算法单元8，将采样后的数字信号进行时频算法分析，计算滤波后子带信号间时频关系以及调制后的谐波关系，并计算入射信号的来波入射方向；

输出显示模块包括显示器9，将计算出的来波入射方向信息显示出来；