[实用新型]基于自相关处理的磁控管雷达测频装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磁控管雷达测频装置，尤其涉及一种基于自相关处理的磁控管雷达测频装置。

背景技术

在磁控管雷达系统中，磁控管在高压下产生振荡，多数能量经发射机发射后由被探测物体散射，经天线接收送到接收机，即回波信号。另有少部分能量经耦合作为射频样本送到接收机用以频率检测，该射频样本与本振混频得到样本中频。由于磁控管具有很强的频率随温度漂移特性，从而使样本中频频率也随之漂移，故采用磁控管雷达测频装置对样本频率进行测量并将测量结果输出给数控本振本振产生相应的频率以抵消该漂移量，以控制频率跟踪器实时调整本振频率，从而达到稳定中频的目的。

传统的磁控管雷达测频装置主要有两种结构：

1、如图1所示，样本中频信号经中频放大器放大后再进入限幅鉴频器，限幅鉴频器的输出值会随着发射中频样本的频率的变化而变化，放大后的中频样本信号通过鉴频及低通滤波器后输出电压信号，再经过低速ADC（模数转换器）及频率计算控制器，不同电压信号对应不同频率值，根据测得电压值即可得到发射中频信号的频率。这种结构的缺点在于：（1）大规模的采用模拟器件，不稳定因素较多（如中频放大器的增益和鉴频器的温度漂移），最终测得的频率误差较大；（2）由于雷达发射脉冲的重复频率可变，则低通滤波器应满足在工作带宽内增益保持不变，且对过渡带的要求也很高，低通滤波器设计难度较大。

2、如图2所示，首先通过高速ADC对样本中频信号进行高速采样，将采样后的数字信号经过FFT（快速傅立叶变换）处理，再对处理后的结果进行求模运算，找出模值中的最大值，根据最大值出现的位置则可得到对应的样本中频信号频率。这种结构的缺点在于：（1）对于窄脉冲而言，FFT运算的有效数据量偏小，测频精度差；（2）FFT运算量大，耗时较长，频率跟踪实时性差。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于自相关处理的磁控管雷达测频装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型所述基于自相关处理的磁控管雷达测频装置包括高速ADC和FPGA，所述高速ADC的信号输入端输入样本中频信号，所述FPGA内设有依次串联连接的自相关处理单元、角频率计算单元、频率计算单元和积累平均单元，所述高速ADC的信号输出端与所述自相关处理单元的输入端连接，所述自相关处理单元将AD数据处理为与信号角频率对应的余弦值，所述角频率计算单元将角频率余弦值经过运算后得到角频率，所述频率计算单元将角频率计算为真实信号频率，所述积累平均单元将真实信号频率进行均值处理，所述积累平均单元的输出端输出样本频率值。

样本中频信号经高速ADC采样后送入FPGA处理器，后者采用自相关处理法和角频率计算出实时角频率，再根据采样频率计算出样本信号的实时频率。为了保证测量的准确性，还通过积累平均单元对实时频率进行积累平均处理，最终输出样本频率值。

具体地，所述自相关处理单元由依次串联连接的延时器、乘法器、加法器和除法器构成。所述延时器为依次串联的四个，所述乘法器为四个，所述加法器和除法器均为一个，第一个延时器的输入端为所述自相关处理单元的输入端，第一个延时器的输出端和第四个延时器的输出端为第一个乘法器的输入端，第二个延时器的输出端和第四个延时器的输出端为第三个乘法器的输入端，第三个延时器的输出端和第四个延时器的输出端为第二个乘法器的输入端，第一个乘法器的输出端和第二个乘法器的输出端为加法器的输入端，第三个乘法器的输出端为第四个乘法器的输入端，加法器的输出端为除法器的被除数输入端，第四个乘法器的输出端为除法器的除数输入端，除法器的输出端为所述自相关处理单元的输出端。

作为优选，所述角频率计算单元为采用CORDIC算法（坐标旋转数字计算方法）的计算单元。

所述频率计算单元将角频率与真实频率的对应关系进行离散化形成8192点查询表，将该表存储于所述FPGA的内部ROM中，将角频率数据作为查表地址从ROM中读取对应的信号频率值。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型采用FPGA对AD信号进行频率计算，并具体采用自相关处理法、基于CORDIC算法的角频率算法以及积累平均处理对AD信号进行处理，最终输出样本频率值，提高了窄脉冲磁控管雷达频率跟踪精度，同时提高了磁控管雷达频率跟踪器的稳定性、可靠性和通用性，并增大了磁控管雷达频率跟踪器的跟踪范围。

附图说明

图1是传统磁控管雷达测频装置的电路结构框图之一；

图2是传统磁控管雷达测频装置的电路结构框图之二；