[发明专利]一种中频对消技术

摘要

一种中频对消技术，包括天线装置、发射器、接收器以及控制器，其中天线装置由发射天线和接收天线组成；发射器由滤波放大模块、上变频模块和功率放大器组成；接收器由低噪声放大器、下变频模块、滤波放大模块和正交解调模块组成；控制器包含模拟信号调理和数字信号处理单元两部分电路。通过对正交解调后的信号进行采样以及信号的实时自适应对消，实现对泄露信号的抑制，提高了系统的测量精度。同时，本发明中的视频对消系统还具有方案简单、易于实现等特点。

主权项

一种中频对消技术，其特征在于包括发射天线、接收天线、发射器、接收器和控制器，所述发射器由滤波放大模块、上变频模块以及功率放大器组成；所述接收器由低噪声放大器、下变频模块、滤波放大模块以及正交解调模块组成；所述控制器包含模拟信号调理电路和数字信号处理电路；将中频信号同时送入发射器中的滤波放大模块中和接收器中的正交解调模块中，在发射器中，所述中频信号通过滤波放大模块进行滤波放大，之后通过上变频模块将信号上变频至所需要的射频信号，然后通过功率放大器的放大最终由发射天线将信号发射出去；同时，接收天线将接收雷达回波信号并将雷达回波信号输入到接收器中的低噪声放大器中对雷达回波信号进行低噪声放大，之后将低噪声放大的信号送入下变频模块进行下变频处理，之后再通过滤波放大模块进行滤波放大，将放大之后的信号送入正交解调模块进行正交解调处理，将解调后的同相信号I和正交信号Q输出到控制器；由控制器的模拟信号调理电路和数字信号处理电路将接收器输出的信号进行视频放大，即对经过解调后的信号通过运算放大器进行放大，并在放大后分别获得对同相信号I和正交信号Q这两路泄露信号电平的进行估算，所述对泄露信号电平进行估算是指根据预先设定的采样点数，分别选择I、Q两路信号中的离散信号电平，然后将所述离散信号电平与A/D的最大采样电平进行比较，若离散信号电平大于等于A/D的最大采样电平，则所述离散信号电平即是泄露信号电平，将离散信号电平进行D/A转换之后送入运算放大器的负反馈端，通过运算放大器中进行反向和求和运算对泄露信号进行对消和补偿；若离散信号电平小于A/D的最大采样电平，则根据公式${\tilde{V}}_I=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(n\right),n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1$和${\tilde{V}}_Q=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}Q\left(n\right),n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1$计算泄露电平，并将该泄露电平经过D/A转换之后送入运算放大器的负反馈端，通过运算放大器中进行反向和求和运算对泄露信号进行对消和补偿；控制器对经过泄露对消和补偿之后的模拟回波信号进行采集，并通过数字信号处理电路输出进而完成雷达测量；所述模拟信号调理电路包括第一级运算放大器、第二级运算放大器、第三级运算放大器，以及多路A/D转换器和多路D/A转换器，当接收器输出的I、Q信号输入至模拟信号调理电路后，首先依次经过所述的第一级运算放大器、第二级运算放大器和第三级运算放大器对信号进行放大，然后通过A/D进行采样，将采样后的信号送入数字信号处理电路中，由数字信号处理电路计算出泄露电平的估算值，再将获得的估算值通过D/A转换为模拟信号，再送至运算放大器的负反馈端，实时对泄露信号进行对消和补偿；所述数字信号处理电路由FPGA芯片实现；其连续波雷达泄露对消方法，步骤如下：(1)判断雷达系统是否收到测量信号的指令，若未收到，则继续等待所述测量信号的指令；若收到测量信号的指令，则雷达系统同时进行信号发射和信号接收，并由接收器最终输出同相信号I和正交信号Q，之后进入步骤(2)；(2)由控制器中的运算放大器对步骤(1)中的同相信号I和正交信号Q进行放大，经过A/D采样之后进入步骤(3)；(3)根据步骤(2)中得到的A/D采样之后的信号，若所述A/D采样之后的信号电平值小于A/D的最大采样电平，则通过公式${\tilde{V}}_I=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(n\right),n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1,$${\tilde{V}}_Q=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}Q\left(n\right),n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1$计算泄露信号电平，其中N为采样点数，I(n)＝a₀，cos(φ₀)，Q(n)＝a₀ sin(φ₀)，a₀为泄露信号的幅度值，φ₀为泄露信号的初始相位，之后进入步骤(4)；若所述A/D采样之后的信号电平值大于等于A/D的最大采样电平，则将所述A/D采样之后的信号电平值作为泄露信号电平，之后进入步骤(4)；(4)根据步骤(3)中得到的泄露信号电平与预设的电平阈值进行比较判断泄露信号对消是否完成，若泄露信号电平大于等于预设的电平阈值，则未完成，利用D/A将泄露信号电平从数字信号转换成模拟信号并送入运算放大器的负反馈端，运算放大器将接收到的泄露信号电平反相并进进行求和与放大，实时对泄露信号对消，之后进入步骤(3)；若泄露信号电平小于预设的电平阈值，则泄露信号对消已经完成，进入步骤(5)；(5)对完成泄露信号对消的雷达回波信号进行A/D信号采样之后送入数字信号处理电路，进行后继处理和应用。