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雷达回波模拟器 频率校准的装置及方法

阅读：99发布：2023-01-14

专利汇可以提供雷达回波模拟器频率校准的装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种雷达回波模拟器频率校准的装置及方法。该频率校准装置包括天线接收模块，ctrol控制模块，匹配滤波器，AD转换器，VCO 电压控制振荡器，PLL 锁相环，AMP 放大器，BPF滤波器，天线发射模块。天线模块接收到的回波信号首先经过一个混频器输出混频后的视频信号，该信号再经过AD转换器后输出到匹配滤波器，最后经频率校准后进行放大以及滤波后由天线发射出去。经过上述处理可使输出信号与输入回波信号的频率完全相同。，下面是雷达回波模拟器频率校准的装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种雷达回波模拟器频率校准装置，其特征在于：由天线接收模块（1）、混频器（2）、AD转换器（3）、匹配滤波器（4）、ctrol控制单元模块（5）、VCO 电压控制振荡器（6）、PLL锁相环（7）、AMP 放大器（8）、BPF滤波器（9）、天线发射模块（10）依次连接，PLL 锁相环（7）作为反馈与混频器（2）相连组成；天线模块（1）接收到的回波信号首先经过混频器（2）与从PLL锁相环（7）反馈回来的信号混频，输出混频后的视频信号，该信号再经过AD转换器（3）后输出到匹配滤波器（4），匹配滤波器（4）输出结果输入ctrol控制模块（5），ctrol控制模块（5）不断地调整电压，输入到VCO 电压控制振荡器（6）和PLL锁相环（7）后输出本地信号，并反馈到混频器（2）；当匹配滤波器（4）输出的峰值p达到最大时，得到与天线接收模块（1）接收到的回波信号的载频频率相同的本地信号，最后对该信号进行放大以及滤波后由天线发射模块（10）发射出去。
2.一种基于权利要求1所述的雷达回波模拟器频率校准装置的校准方法，其特征在于步骤如下：步骤一：天线接收模块（1）接收到的回波信号经过混频器（2）与PLL锁相环（7）反馈回来的信号混频，产生视频信号；
步骤二：视频信号经过AD转换器（3）后输出到匹配滤波器（4）进行峰值检测，此时 ctrol控制模块（5）初始化电压v0，令ctrol控制模块（5）的电压v增加到v0+△v，若匹配滤波器（4）输出的峰值p增加，则继续使ctrol控制模块（5）的电压v增加△v，反之，若匹配滤波器（4）输出的峰值p减少，则令ctrol控制模块（5）的电压v降低△v，重复上述操作直到匹配滤波器（4）的峰值p达到最大，ctrol控制模块（5）将此时的电压输出到VCO电压控制振荡器（6）和PLL锁相环（7）并输出本地信号；
步骤三：本地信号从PLL锁相环（7）输出，利用放大器（8）和BPF滤波器（9）对该信号进行放大和滤波，最后由天线发射模块（10）发射出去。
3.根据权利要求2所述的雷达回波模拟器频率校准装置的校准方法，其特征在于：所述步骤二中的匹配滤波器（4）由子脉冲匹配滤波器和抽头加权延时线求和网络两部分级联而成，ctrol控制模块（5）根据匹配滤波器（4）输出的峰值p的大小控制VCO电压控制振荡器模块（6）和PLL锁相环（7）以进行频率校准，当本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率没有完全相同时，匹配滤波器（4）输出的峰值p比完全同步的情况下输出的峰值p小，此时，ctrol控制模块（5）初始化电压v0，令ctrol控制模块（5）的电压v增加到v0+△v，若匹配滤波器（4）输出的峰值p增加，则继续使ctrol控制模块（5）的电压v增加△v，反之，若匹配滤波器（4）输出的峰值p减少，则令ctrol控制模块（5）的电压v降低△v，重复上述操作直到匹配滤波器（4）的峰值p达到最大，ctrol控制模块（5）将此时的电压作为输出，VCO电压控制振荡器（6）和PLL锁相环（7）根据ctrol控制模块（5）输出的电压输出本地信号，此时本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率完全相同，本地信号从PLL锁相环（7）输出。

说明书全文

雷达回波模拟器 频率校准的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于信号校准的处理方法，具体是一种雷达回波模拟器前端接收频率的校准方法及装置。技术背景

[0002] 雷达技术是伴随着战争发展起来的，在现在以及未来的战争中扮演着越来越重要的角色，并广泛的应用于国防、航天、遥感、通信等诸多领域。雷达信号的模拟主要是对雷达目标和环境回波信号的模拟，以达到真实复现雷达回波信号的目的。雷达回波模拟器的接收频率校准装置在整个雷达模拟系统中起到非常关键的作用，能否输出纯净的频谱对整个回波的模拟过程有着很大的影响。GPS接收装置（专利号：ZL200920047050.X），该GPS接收装置结构复杂，不能将信号发射出去。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提出一种更加简便、更加精确的频率校准方法，通过匹配滤波器和电压控制振荡器及锁相环来进行频率的校准，并且对校准后的信号进行输出。

[0004] 实现本发明目的的技术方案为：一种雷达回波模拟器频率校准装置，由天线接收模块、混频器、AD转换器、匹配滤波器、ctrol控制单元模块、VCO 电压控制振荡器、PLL 锁相环、AMP 放大器、BPF滤波器、天线发射模块依次连接，PLL锁相环作为反馈与混频器相连组成；天线模块接收到的回波信号首先经过混频器与从PLL锁相环反馈回来的信号混频，输出混频后的视频信号，该信号再经过AD转换器后输出到匹配滤波器，匹配滤波器输出结果输入ctrol控制模块，ctrol控制模块不断地调整电压，输入到VCO电压控制振荡器和PLL锁相环后输出本地信号，并反馈到混频器；当匹配滤波器输出的峰值p达到最大时，得到与天线接收模块接收到的回波信号的载频频率相同的本地信号，最后对该信号进行放大以及滤波后由天线发射模块发射出去。

[0005] 一种雷达回波模拟器频率校准装置的校准方法，步骤如下：步骤一：天线接收模块接收到的回波信号经过混频器与PLL锁相环反馈回来的信号混频，产生视频信号；
步骤二：视频信号经过AD转换器后输出到匹配滤波器进行峰值检测，此时 ctrol控制模块初始化电压v，令ctrol控制模块的电压v增加到v+△v，若匹配滤波器输出的峰值p增加，则继续使ctrol控制模块的电压v增加△v，反之，若匹配滤波器输出的峰值p减少，则令ctrol控制模块的电压v降低△v，重复上述操作直到匹配滤波器的峰值p达到最大，ctrol控制模块将此时的电压输出到VCO电压控制振荡器和PLL锁相环并输出本地信号；
步骤三：本地信号从PLL锁相环输出，利用放大器和BPF滤波器对该信号进行放大和滤波，最后由天线发射模块发射出去。

[0006] 所述步骤二中的匹配滤波器由子脉冲匹配滤波器和抽头加权延时线求和网络两部分级联而成，ctrol控制模块根据匹配滤波器输出的峰值p的大小控制VCO电压控制振荡器模块和PLL锁相环以进行频率校准，当本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率没有完全相同时，匹配滤波器输出的峰值p比完全同步的情况下输出的峰值p小，此时，ctrol控制模块初始化电压v，令ctrol控制模块的电压v增加到v+△v，若匹配滤波器输出的峰值p增加，则继续使ctrol控制模块的电压v增加△v，反之，若匹配滤波器输出的峰值p减少，则令ctrol控制模块的电压v降低△v，重复上述操作直到匹配滤波器的峰值p达到最大，ctrol控制模块将此时的电压作为输出，VCO电压控制振荡器和PLL锁相环根据ctrol控制模块输出的电压输出本地信号，此时本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率完全相同，本地信号从PLL锁相环输出。

[0007] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明优化了整体的结构设计，并且在功能上实现了现有的GPS接收装置没有实现的本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率完全同步的功能，另外本发明频率校准装置添加了信号发射装置，使得处理后的信号可以无损输出。附图说明

[0008] 图1是雷达回波模拟接收频率校准器的总结构图。

[0009] 图2是匹配滤波器的结构。

[0010] 图3是本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率相同和不同情况下的信号波形示意图。

[0011] 图4是上图两种情况下匹配滤波器输出的波形图。

[0012] 图5是ctrol控制模块的流程图。

具体实施方式

[0013] 本发明接收频率校准装置由天线接收模块，ctrol控制单元模块，匹配滤波器，AD转换器，VCO电压控制振荡器，PLL锁相环，AMP放大器，BPF滤波器，天线发射模块相连而成。回波信号首先经过一个混频器与从锁相环反馈回来的信号混频，输出混频后的视频信号，该信号再经过AD转换器后输出到匹配滤波器，通过控制模块和VCO电压控制振荡器与PLL锁相环的控制,使得本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率相同，最后对信号进行放大以及滤波，可由天线发射出去。

[0014] 接收到的回波信号经过一个混频器与锁相环反馈回来的信号混频，产生视频信号。

[0015] 匹配滤波器是由子脉冲匹配滤波器和抽头加权延时线求和网络两部分级联而成，控制模块根据匹配滤波器输出的峰值p的大小控制VCO电压控制振荡器模块和PLL锁相环是否进行频率校准，当本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率没有完全同步时，匹配滤波器输出的峰值p比完全同步的情况下输出的峰值小，此时控制模块就会根据匹配滤波器输出的峰值p不断地调整输出的电压，直至完全同步，达到同步后，匹配滤波器输出的峰值p达到最大，本地信号从PLL锁相环输出。

[0016] 当本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率完全同步时，从PLL锁相环输出的本地信号经过放大器和BPF滤波器的放大和滤波，由天线发射出去，放大器和BPF滤波器可以调节整个系统的性能。

[0017] 下面参照附图对本发明作进一步详细说明。

[0018] 当回波被接收天线接收以后，将回波信号与反馈信号混频，得到视频信号。视频信号经过AD 模数转换器转换为数字信号以后，输入到匹配滤波器，匹配滤波器会根据本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率是否相同输出相应的波形。假如本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率相同，如图3（a），那么匹配滤波器的输出波形的峰值p将达到最大值，如图4（a），反之假如本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率不相等，如图3（b），那么匹配滤波器输出波形的峰值p没有达到最大值，如图4（b）。当本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率不相等时，ctrol控制模块初始化电压v为v0，v0可以为0，令ctrol控制模块的电压v增加到v0+△v，其中△v越小越好，可以是0.01v，若匹配滤波器输出的峰值p增加，则继续使ctrol控制模块的电压v增加△v，反之，若匹配滤波器输出的峰值p减少，则令ctrol控制模块的电压v降低△v，流程图如图5。重复上述步骤直到匹配滤波器的峰值p达到最大，ctrol控制模块将此时的电压作为输出，与ctrol控制模块相连的VCO电压控制振荡器和PLL锁相环根据ctrol控制模块输出的电压输出本地信号。此时匹配滤波器4输出的峰值p达到最大，本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率完全相同，本地信号从PLL锁相环输出，经放大器和BPF滤波器的放大和滤波，从发射天线发射出。

[0019] 匹配滤波器的结构如图2所示，该滤波器是由子脉冲匹配滤波器和抽头加权延时线求和网络两部分级联而成。匹配滤波器可以提高雷达或声纳的距离分辨率和距离测量精度。当本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率相同，如图3（a），那么匹配滤波器的输出波形的峰值p将达到最大值，如图4（a），反之假如本地信号频率与接收到的回波信号的载频频率不相等，如图3（b），那么匹配滤波器输出波形的峰值p没有达到最大值，如图4（b）。

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