專利名稱：直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容多模接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)載合成孔徑(SAR)雷達(dá)接收技術(shù)，為一種直接解調(diào)與去 調(diào)頻兼容多模接收機(jī)，典型應(yīng)用于無(wú)人機(jī)載(UAV)合成孔徑雷達(dá)或星載合 成孔徑雷達(dá)。
背景技術(shù)：
無(wú)人機(jī)載(UAV)合成孔徑雷達(dá)(SAR)偵察系統(tǒng)由于其全天候、全天 時(shí)、安全系數(shù)高等特點(diǎn)，正被國(guó)際市場(chǎng)廣泛關(guān)注。長(zhǎng)續(xù)航、高分辨率、大 測(cè)繪帶、實(shí)時(shí)信息傳送是高性能無(wú)人機(jī)載SAR系統(tǒng)所期望的，因此微型化、 大帶寬工作、實(shí)時(shí)成像處理是無(wú)人機(jī)載SAR關(guān)鍵技術(shù)，受UAV載荷性能的 限制，雷達(dá)系統(tǒng)的微型化是一切的前提，制約著UAV SAR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng) 用。常規(guī)的采用直接解調(diào)接收的高分辨率SAR系統(tǒng)要求具有高速成像處理 功能，而目前該類處理器的功耗、重量、成本無(wú)人機(jī)平臺(tái)均難以接受。采 用去調(diào)頻接收的高分辨率SAR系統(tǒng)可以采用低速成像處理器獲得高分辨率， 遺憾的是此時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)繪帶是較小的，難以滿足實(shí)際需要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容多模接 收機(jī)，該接收機(jī)可使雷達(dá)系統(tǒng)采用低速實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)，既可進(jìn)行低分 辨率大測(cè)繪帶探測(cè)又可對(duì)測(cè)繪帶內(nèi)的敏感區(qū)域開(kāi)窗實(shí)現(xiàn)高分辨率探測(cè)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容多模接收機(jī)，由多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器l、脈 沖功率放大器2、脈沖變頻器3、連續(xù)波本振源4、模式選擇5、接收變頻 器6、正交解調(diào)器7、系統(tǒng)控制器8組成；系統(tǒng)控制器8輸出控制信號(hào)分別連接多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器1、脈沖 功率放大器2、脈沖變頻器3、模式選擇5，多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器1的輸出分別連接脈沖功率放大器2、脈沖變頻器3，連續(xù)波本振源4的輸出分 別連接脈沖變頻器3、模式選擇5，模式選擇5的輸出連接接收變頻器6， 接收變頻器6的輸出連接正交解調(diào)器7。 本發(fā)明的積極效果是本發(fā)明采用直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容實(shí)現(xiàn)多模SAR接收功能，采用微型 化低速實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)(如100MHz)就可獲得多種大測(cè)繪帶、相對(duì)低分 辨率(如3m)的實(shí)時(shí)圖像(直接接調(diào)模式)和高分辨率(如0.5m)，測(cè)繪 帶相對(duì)較小的實(shí)時(shí)圖像(去調(diào)頻模式)。采用了電路的融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)直接解調(diào)與去調(diào)頻電路兼容，最大限度 簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自身微型化。本發(fā)明主要應(yīng)用于小型化平臺(tái)的合成孔徑雷達(dá)偵察系統(tǒng)中，典型如無(wú) 人機(jī)載偵察系統(tǒng)。該技術(shù)可推廣應(yīng)用于多種小平臺(tái)偵察系統(tǒng)中，如直升機(jī) 載、彈載、星載等系統(tǒng)中。具有很高的工程實(shí)用價(jià)值，其社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì) 價(jià)值十分可觀。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是，采用直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容實(shí)現(xiàn)多模SAR接收 功能，在小帶寬時(shí)采用直接解調(diào)接收，在大帶寬時(shí)采用去調(diào)頻接收對(duì)大帶 寬回波信號(hào)進(jìn)行帶寬壓縮，此時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)依然采用廉價(jià)、微型的低速實(shí)時(shí) 成像處理器，工作原理是在對(duì)大區(qū)域進(jìn)行大測(cè)繪帶搜索時(shí)，由點(diǎn)頻連續(xù)波本振對(duì)窄帶回波信號(hào)下變頻，采用直接解調(diào)接收實(shí)現(xiàn)較低分辨率、大測(cè) 繪帶(系統(tǒng)此時(shí)為窄帶工作狀態(tài))，當(dāng)發(fā)現(xiàn)敏感區(qū)域時(shí)，由脈沖(脈沖寬 度確定了測(cè)繪帶的大小)寬帶調(diào)頻信號(hào)對(duì)寬帶回波信號(hào)進(jìn)行開(kāi)窗下變頻， 即對(duì)局部去調(diào)頻接收實(shí)現(xiàn)高分辨探測(cè)(系統(tǒng)此時(shí)為寬帶工作狀態(tài))，這種 綜合性能在實(shí)際中是非常實(shí)用和有效的。本發(fā)明系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)采用直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容實(shí)現(xiàn)多模SAR接收 功能，降低系統(tǒng)實(shí)時(shí)成像處理器的工作速率，實(shí)現(xiàn)處理器微型化；UAV SAR系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)多模式工作(低分辨率大測(cè)繪帶，高分辨小測(cè)繪帶)，發(fā)射信 號(hào)為多種信號(hào)模式，即發(fā)射信號(hào)帶寬根據(jù)分辨率要求設(shè)計(jì)為多種帶寬形式，帶寬范圍可達(dá)80MHz 500MHz，分辨率提高則發(fā)射信號(hào)帶寬相應(yīng)增加，而接 收機(jī)通過(guò)直接解調(diào)和去調(diào)頻兼容體制，使80MHz 500MHz的不同帶寬回波 信號(hào)均處理為單一窄帶信號(hào)，此時(shí)采用微型化低速實(shí)時(shí)成像處理器(如 lOOMHz)就可獲得多種大測(cè)繪帶、相對(duì)低分辨率(如3m)圖像(直接接調(diào) 模式)和高分辨率(如0.5m)，測(cè)繪帶相對(duì)較小圖像(去調(diào)頻模式)。本發(fā)明的硬件的組成如圖1所示多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器1，脈沖功 率放大器2，脈沖變頻器3，連續(xù)波本振源4，模式選擇5，接收變頻器6， 正交解調(diào)器7，系統(tǒng)控制器8。其中，系統(tǒng)控制器8輸出控制信號(hào)分別連接多模脈沖調(diào)頻產(chǎn)生器1、脈沖功率 放大器2、脈沖變頻器3、模式選擇5，多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器1的輸出 分別連接脈沖功率放大器2、脈沖變頻器3，連續(xù)波本振源4的輸出分別連 接脈沖變頻器3、模式選擇5，模式選擇5的輸出連接接收變頻器6，接收 變頻器6的輸出連接正交解調(diào)器7。在該方案中特別增加了模式選擇5，通 過(guò)系統(tǒng)控制8選擇接收變頻器6的本振類型，來(lái)確定接收機(jī)的工作模式， 當(dāng)本振信號(hào)為來(lái)自連續(xù)波本振源4的點(diǎn)頻連續(xù)波，則接收機(jī)為直接解調(diào)模 式，當(dāng)本振信號(hào)為來(lái)自脈沖變頻器3的脈沖寬帶調(diào)頻信號(hào)，則接收機(jī)為去 調(diào)頻模式。本發(fā)明的工作分兩個(gè)狀態(tài)，即去調(diào)頻模式(高分辨工作狀態(tài))和直接 解調(diào)模式(低分辨工作狀態(tài))，具體工作原理是 去調(diào)頻模式(即高分辨工作狀態(tài))此時(shí)系統(tǒng)為寬帶工作模式，由系統(tǒng)控制器8信號(hào)控制多模脈沖調(diào)頻產(chǎn) 生器l (多模即有多種不同帶寬和時(shí)寬，以獲得多種探測(cè)模式〕，在發(fā)射期 內(nèi)產(chǎn)生期望的寬帶脈沖調(diào)頻信號(hào)如500MHz，經(jīng)脈沖功率放大器放大送至雷 達(dá)發(fā)射機(jī)，此時(shí)系統(tǒng)控制器8信號(hào)使脈沖變頻器關(guān)閉；在去調(diào)頻接收期內(nèi) 產(chǎn)生寬帶去調(diào)頻信號(hào)如580MHz，該信號(hào)與脈沖變頻器變頻為去調(diào)頻本振信 號(hào)，此時(shí)系統(tǒng)控制器8信號(hào)使脈沖功率放大器關(guān)閉。同時(shí)系統(tǒng)控制器8信號(hào)控制模式選擇5選擇去調(diào)頻本振即脈沖寬帶調(diào)頻信號(hào)對(duì)寬帶回波信號(hào)進(jìn) 行開(kāi)窗變頻接收。此時(shí)雷達(dá)回波信號(hào)為寬帶信號(hào)如500MHz，在接收變頻器6中與去調(diào)頻 本振信號(hào)即脈沖寬帶調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行去調(diào)頻，使回波信號(hào)中心頻率變頻至解 調(diào)器工作頻率，并使寬帶回波信號(hào)的帶寬進(jìn)行大幅度壓縮如500MHz壓縮至 80MHz。接收機(jī)僅在脈沖調(diào)頻本振脈沖期間內(nèi)對(duì)回波進(jìn)行開(kāi)窗接收工作，實(shí) 現(xiàn)開(kāi)窗高分辨，而多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器1在一個(gè)工作周期內(nèi)產(chǎn)生兩種 寬帶信號(hào)，分別為發(fā)射信號(hào)和接收去調(diào)頻信號(hào)，其中發(fā)射信號(hào)帶寬決定系 統(tǒng)距離分辨率，接收去調(diào)頻信號(hào)的時(shí)寬確定了高分辨測(cè)繪帶的大小，由于 發(fā)射信號(hào)的調(diào)頻斜率與接收去調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻斜率嚴(yán)格同步，因此接收去 調(diào)頻信號(hào)的時(shí)寬確定了去調(diào)頻信號(hào)帶寬和去調(diào)后接收機(jī)帶寬，因此系統(tǒng)不 易實(shí)現(xiàn)大測(cè)繪帶。直接解調(diào)模式(即低分辨工作狀態(tài))-此時(shí)系統(tǒng)為窄帶工作模式，由系統(tǒng)控制器8信號(hào)控制多模脈沖調(diào)頻信 號(hào)產(chǎn)生器l (多模即有多種不同帶寬和時(shí)寬，以獲得多種探測(cè)模式〕，在發(fā) 射期內(nèi)產(chǎn)生期望的窄帶脈沖調(diào)頻信號(hào)如80MHz，經(jīng)脈沖功率放大器放大送至 雷達(dá)發(fā)射機(jī)，此時(shí)系統(tǒng)控制器8信號(hào)使脈沖變頻器關(guān)閉；系統(tǒng)控制器8信 號(hào)控制模式選擇5，使接收變頻器6的變頻本振信號(hào)選擇為連續(xù)波本振4的 點(diǎn)頻連續(xù)波本振信號(hào)，使回波信號(hào)中心頻率變頻至解調(diào)器工作頻率，而回 波信號(hào)帶寬不變，此時(shí)接收機(jī)為直接解調(diào)模式，接收機(jī)為準(zhǔn)全時(shí)域接收發(fā) 射期內(nèi)不工作，實(shí)現(xiàn)大測(cè)繪帶，而多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器1在一個(gè)工作周 期內(nèi)只產(chǎn)生一種窄帶發(fā)射信號(hào)，信號(hào)帶寬決定系統(tǒng)距離分辨率，接收本振 信號(hào)為連續(xù)波，因此不對(duì)測(cè)繪帶大小形成制約，測(cè)繪帶大小由系統(tǒng)處理器 容量、探測(cè)距離、天線波束寬帶等限制，易實(shí)現(xiàn)大測(cè)繪帶。本發(fā)明的系統(tǒng)電路采用兼容設(shè)計(jì)，其兼容原理是接收變頻器6在去調(diào)頻模式時(shí)，進(jìn)行寬帶去調(diào)頻，使測(cè)繪帶內(nèi)目標(biāo)的 距離信息轉(zhuǎn)化為頻率信息后級(jí)成像處理采用快速付里葉FFT;在直接解調(diào)模 式時(shí)，進(jìn)行寬帶常規(guī)變頻后級(jí)成像處理采用脈沖壓縮，設(shè)計(jì)使寬帶高分辨模式去調(diào)頻本振帶寬與發(fā)射帶寬正好差拍一個(gè)低分辨的帶寬，這樣接收機(jī) 去調(diào)頻后解調(diào)處理帶寬與窄帶模式接收直接解調(diào)處理帶寬相同，電路結(jié)構(gòu) 上實(shí)現(xiàn)了多種兼容。兼容一多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器l,硬件完全兼容，只對(duì)軟件進(jìn)行兼 容設(shè)計(jì)；通過(guò)系統(tǒng)控制器8使多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器1在一個(gè)工作周期 內(nèi)產(chǎn)生一種或兩種脈沖調(diào)頻信號(hào)。兼容二系統(tǒng)控制器8，硬件完全兼容，只對(duì)軟件進(jìn)行兼容設(shè)計(jì)，產(chǎn)生 系列兼容控制信號(hào)。兼容三接收變頻器6完全兼容，通過(guò)設(shè)計(jì)使直接解調(diào)接收的連續(xù)波 本振和去調(diào)頻接收的脈沖調(diào)頻本振均使回波信號(hào)中心頻率變換至統(tǒng)一頻 率，且?guī)捪嗤?。兼容四正交解調(diào)器7完全兼容，不論是直接解調(diào)或去調(diào)頻模式回波 在接收變頻器6均變換為中心頻率相同，帶寬相同僅信號(hào)特征不同，因此 后級(jí)的正交解調(diào)器7兩種模式下電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同?？偨Y(jié)較常規(guī)單一去調(diào)頻體制，系統(tǒng)僅增加了一個(gè)點(diǎn)頻本振由連續(xù)波 本振4產(chǎn)生和模式選擇5，較常規(guī)直接解調(diào)體制，系統(tǒng)僅增加了脈沖變頻器 3和模式選擇5，硬件和成本增加均很小，便于自身的微型化。
權(quán)利要求
1、直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容多模接收機(jī)，由多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器(1)、脈沖功率放大器(2)、脈沖變頻器(3)、連續(xù)波本振源(4)、模式選擇(5)、接收變頻器(6)、正交解調(diào)器(7)、系統(tǒng)控制器(8)組成，其特征在于系統(tǒng)控制器(8)輸出控制信號(hào)分別連接多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器(1)、脈沖功率放大器(2)、脈沖變頻器(3)、模式選擇(5)，多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器(1)的輸出分別連接脈沖功率放大器(2)、脈沖變頻器(3)，連續(xù)波本振源(4)的輸出分別連接脈沖變頻器(3)、模式選擇(5)，模式選擇(5)的輸出連接接收變頻器(6)，接收變頻器(6)的輸出連接正交解調(diào)器(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)載合成孔徑(SAR)雷達(dá)接收技術(shù)，為一種直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容多模接收機(jī)。由多模脈沖調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器、脈沖功率放大器、脈沖變頻器、連續(xù)波本振源、模式選擇、接收變頻器、正交解調(diào)器、系統(tǒng)控制器組成，采用直接解調(diào)與去調(diào)頻兼容實(shí)現(xiàn)多模SAR接收功能。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中去調(diào)頻接收方式系統(tǒng)測(cè)繪帶小，而直接解調(diào)接收方式在低速采樣率時(shí)無(wú)法獲得高分辨圖像的缺陷，使雷達(dá)系統(tǒng)采用低速實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)低分辨率大測(cè)繪帶探測(cè)和高分辨率小測(cè)繪帶探測(cè)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微型化，以適應(yīng)類似無(wú)人機(jī)等小型運(yùn)動(dòng)平臺(tái)偵察系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01S13/90GK101334468SQ20081002131
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者吉宗海, 方立軍, 李桂萍, 勇 柳, 駿 馬 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所