[发明专利]一种基于FPGA的多通道测向接收机高精度相位差测量方法

说明书

本发明提出了一种基于FPGA的多通道测向接收机高精度相位差测量方法，对每个通道检测到的脉冲中频采样数据流进行N点FFT变换，得到所有通道的IQ数据；选出第一通道的IQ数据，计算幅度值最大的抽头位置；选出所有通道在步骤二抽头位置处的IQ数据；将所有通道的IQ数据与第一通道的IQ数据进行互相关，得到各个通道与第一通道的相位差IQ数据；重复上述步骤直至检测到脉冲结束，得到多组多通道相位差数据；选取靠近脉冲后沿部分的相位差数据进行积累，得到多通道高精度相位差数据。本发明在满足雷达信号处理实时性要求的同时，能够在单个脉冲的时间尺度上测量得到高精度的通道间相位差。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，特别涉及一种基于FPGA的多通道测向接收机高精度相位差测量方法。

背景技术

对雷达辐射源信号方位的实时测量是雷达侦察接收设备的一项重要功能。雷达测向接收机需要快速、准确的测量空间辐射源的来波方向。雷达测向接收机测向体制主要包括比幅和比相两种。其中比相式测向(也叫干涉仪测向)具备测向灵敏度高，测向准确度高，测向速度快，可测仰角，有一定的抗波前失真能力，对接收信号的幅度不敏感等优点。

比相式测向利用辐射源到达接收天线相邻单元波程差产生的相位差确定来波方向。在工程上，比相式测向接收机需要多个通道，从而形成多组基线，利用短基线解相位模糊，使得长基线满足测向精度，从而解决测角范围和测角精度的矛盾。而在多通道测向接收机中，对多个通道间的相位差测量精度直接决定了测向接收机的测向性能，因此，如何快速、准确的进行多通道相位差的测量至关重要。

模拟相位测量方法系统复杂，成本高受电路温漂等影响，无法达到高精度。在数字相位测量方法中，主要采用CORDIC算法、单脉冲复比法、数字相关法以及FFT法等。其中CORDIC算法的精度与迭代次数相关，增加迭代次数会提升复杂度与信号处理数据流速度。单脉冲复比法运算量较大，占用资源多。数字相关法精度较高，但是需要进行大量乘法运算，同时只能测量简单脉冲信号，具有局限性。FFT法对高斯白噪声抑制更强，在FPGA中FFT算法模块易于实现，适合工程应用，但测量误差受FFT变换的点数影响，增加FFT变换点数会提升测量精度，同时增加了FPGA的资源使用率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于FPGA的多通道测向接收机高精度相位差测量方法，在满足雷达信号处理实时性要求的同时，在单个脉冲的时间尺度上测得高精度的通道间相位差。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的多通道测向接收机高精度相位差测量方法，步骤如下：

步骤一、对每个通道检测到的脉冲中频采样数据流进行N点FFT变换，得到所有通道的IQ数据；

步骤二、选出第一通道的IQ数据，计算幅度值最大的抽头位置；

步骤三、选出所有通道在步骤二抽头位置处的IQ数据；

步骤四、将所有通道的IQ数据与第一通道的IQ数据进行互相关，得到各个通道与第一通道的相位差IQ数据；

步骤五、重复步骤一至步骤四直至检测到脉冲结束，得到多组多通道相位差数据；

步骤六、选取靠近脉冲后沿部分的相位差数据进行积累，得到多通道高精度相位差数据。

进一步的，所述步骤一各个通道使用FPGA中的FFT核并行进行傅里叶变换。

进一步的，所述步骤五需保证相邻两次采样数据流有50％的数据交叠。

进一步的，所述步骤六选取靠近脉冲流结束附近即脉冲后沿部分的L组相位差数据进行积累，即对L组相位差数据求平均，得到所有通道最终的高精度相位差IQ数据，其中L的取值根据多通道相位差IQ数据的组数M决定，取M/2，M的大小由脉冲采样点数W及FFT点数N决定，取M＝floor(W/(N*0.5))-1，式中floor表示向下取整。