超宽带脉冲雷达接收系统及方法
专利汇可以提供超宽带脉冲雷达接收系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种超宽带脉冲雷达接收系统，由超宽带接收机和控制单元两大部分组成。超宽带雷达脉冲接收机采用取样 相位 检测器(SPD)作为接收机 采样 门 的关键部件，利用 微波 三极管 结合电容充放电过程产生采样脉冲，取样带宽高达6GHz；控制单元以PIC 单片机 为核心，结合可编程延时芯片为接收机提供采样时钟 信号 。本发明的超宽带无载频脉冲雷达接收系统能够精确重构来自天线的超宽带信号 波形 ，从而实现利用低速A/D进行信号采集，降低系统成本。，下面是超宽带脉冲雷达接收系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种超宽带脉冲雷达接收系统，其特征在于，包括超宽带接收机和雷达控制单元，二者集成在一个模块上，与电源电路电连接；
超宽带接收机，包括接收天线、低噪声放大器、取样电路、取样脉冲产生电路、时钟II、信号保持及滤波电路；
雷达控制单元为雷达的控制中心，包括PIC单片机、可编程固定延时芯片、参考时钟、可编程步进延时芯片、串口SPI通信模块、雷达专用软件；
雷达控制单元分别与发射机、超宽带接收机电连接：可编程固定延时芯片与发射机的时钟I电连接，可编程步进延时芯片与超宽带接收机的时钟II电连接；其功能是为超宽带接收机提供控制时钟，将雷达回波信号进行采样接收，并将其数字化，然后与上位机进行数据通信，以及后续的信号处理；
超宽带接收机，其电路包括：
微波三极管开关电路：变压器T1的初级两端分别接时钟触发信号的输入，及接地，变压器的次级两端分别接两微波三极管Q1、Q2的基极，次级中间抽头接地，三极管Q1、Q2的基极间接有肖特基二极管D1；两微波三极管Q1、Q2的发射极相连，集电极分别接一充放电电路中电容C1、C2的一端；三极管Q1的集电极经电阻R1接电源正极，三极管Q2的集电极经电阻R2接电源负极；其中，与微波三极管Q1连接的第一充放电电路包括第一电阻R1、第三电阻R3和第一电容C1，微波三极管Q1的集电极连接于第一电容C1的一端，取样相位检测器SPD的阶跃恢复二极管SRD的正极连接于第一电容C1的另一端，并通过第三电阻R3接电源正极；与微波三极管Q2连接的第二充放电电路包括第二电阻R2、第四电阻R4和第二电容C2，微波三极管Q2的集电极连接于第二电容C2的一端，取样相位检测器SPD的阶跃恢复二极管SRD的负极连接于第二电容C2的另一端，并通过第四电阻R4接电源负极；
取样脉冲产生电路：包括微波三极管开关电路及取样相位检测器SPD中集成的阶跃恢复二极管SRD，在阶跃恢复二极管SRD的两极产生两路对称的极窄取样脉冲信号，其脉冲宽度由取样相位检测器SPD中阶跃恢复二极管SRD的上升时间决定；
取样电路：取样相位检测器SPD内部集成有两个肖特基二极管T2、T3和两个取样电容C构成的接收机取样门，其中，两个肖特基二极管T2、T3串联，其结点接射频信号RF-in输入端，两路对称的取样脉冲信号接入两串联肖特基二极管T2、T3的两端；
信号保持及滤波电路：电容C1、C2通过由电阻R5，R6及保持电容C3组成的放电回路放电，将采样电容C上集聚的电荷转移至C3上，使C3两端电压与RF信号电压成一定比例关系，并实时反映RF信号的大小变化；保持电路包括保持电容C3和运算放大电路，R5，R6及保持电容C3组成的低通滤波电路滤除输出基带信号中的高频杂波。
2.如权利要求1所述的超宽带脉冲雷达接收系统，其特征在于，所述超宽带接收机的工作方法，包括步骤：
步骤一、触发信号产生：
变压器得到一对平衡信号，在此平衡信号的驱动下，微波三极管Q1和Q2同时导通，迅速从截止区经过放大区进入饱和区，两个微波三极管Q1、Q2的发射极相连，形成两个快速开关；
步骤二、取样脉冲产生：
利用SRD的阶跃特性，结合充放电电容C1、C2，在Q1与Q2的集电极分别得到一对完全对称的窄脉冲信号，作为接收机取样门的取样脉冲；阶跃恢复二极管SRD的两极产生两路对称脉冲信号，脉冲宽度由阶跃恢复二极管SRD的上升时间决定；
步骤三、取样开始：
当对称取样脉冲信号到来时，两肖特基二极管T2、T3取样门迅速打开，使RF-in端输入的射频回波信号对取样相位检测器SPD中的保持电容C进行充电，取样开始；
步骤四、取样结束：
当取样脉冲消失时取样门迅速关断，取样结束；
步骤五、信号保持：
电容C1、C2通过由电阻R5，R6以及保持电容C3组成的放电回路放电，将采样电容C上集聚的电荷转移至C3上，使C3两端电压与RF信号电压成一定比例关系，并实时反映RF信号的大小变化；保持电路包括保持电容C3和运算放大电路，R5，R6以及保持电容C3组成的低通滤波电路滤除输出基带信号中的高频杂波。
3.如权利要求1所述的超宽带脉冲雷达接收系统，其特征在于，所述超宽带接收机，其中，阶跃恢复二极管SRD的渡跃时间小于60ps；电容C为0.5pF；两肖特基二极管T2、T3工作频率为22GHz，采样带宽为6GHz。
4.如权利要求1所述的超宽带脉冲雷达接收系统，其特征在于，所述雷达控制单元，其中，
a)单片机为采用MICROCHIP公司的PIC24HJ64GP206，具有两个串口SPI口用于数据的交换；
b)可编程固定延时模块用来补偿发射机时钟I与超宽带接收机时钟II这两路时钟信号的线路固有延时，调整这两路时钟信号之间的时间同步；
c)可编程步进延时模块与单片机之间通过串口SPI连接，通过对其编写控制字程序控制时钟信号的步进延迟；
d)单片机内置A／D模块将等效采样后的基带模拟信号转换为数字信号，通过串口与PC机进行数据通信。
5.如权利要求4所述的超宽带脉冲雷达接收系统，其特征在于，所述雷达控制单元中的超宽带雷达系统时钟系统，包括所述PIC单片机、时钟信号I和时钟信号II；其中，PIC单片机为雷达系统提供控制时钟及与雷达上位机进行数据通信；
时钟信号I为发射机时钟，通过可编程固定延时芯片调整发射机与超宽带接收机之间的时间同步；
时钟信号II为超宽带接收机时钟，通过可编程步进延时芯片实现与时钟I之间的时间步进。
6.如权利要求1或4所述的超宽带脉冲雷达接收系统，其特征在于，所述雷达控制单元的工作流程，包括步骤：
步骤一、雷达控制单元为发射机与接收机提供两路重复频率相同的时钟控制信号；
步骤二、两路时钟控制信号一路经延时处理直接与发射机相连，另一路经过可编程步进延时芯片与接收机相连，
步骤三、两路时钟信号之间有一个很小且递增的步进时间，递增的步进时间通过PIC单片机对高精度可编程步进延时芯片发送控制字来实现；
步骤四、接收机在控制单元的时钟控制下完成等效采样过程，对接收信号实现波形重建，得到接收信号的下变频基带信号；
步骤五、PIC单片机内部集成的A／D变换器为低速A／D，将等效采样后的基带模拟信号转换为数字信号；
步骤六、数字信号通过单片机串口与PC机进行数据交换上传给PC机，后续单元对变换后的数字信号进行信号处理。
7.如权利要求1或4所述的超宽带脉冲雷达接收系统，其特征在于，所述雷达专用软件，包括：
a)用雷达专用软件控制，对雷达系统参数进行调配、设定，使雷达在不同的应用环境中性能达到最优；
b)对雷达回波信号进行处理，通过信号实时叠加去除随机干扰噪声，提高系统信噪比；
c)经雷达专用软件处理后，雷达回波信号以伪彩色电平图或灰色电平图或波形堆积图的方式显示。
超宽带脉冲雷达接收系统及方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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