零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列及其測角方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)，具體涉及一種零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列及其測角方法。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)波雷達(dá)常用于飛機測高計、近距防撞等場合，一般通過測頻方式實現(xiàn)對目標(biāo)的測速、測距功能。連續(xù)波雷達(dá)接收機較多采用零拍接收機結(jié)構(gòu)，將信號直接從載頻搬移到零頻，具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢。由于不再經(jīng)過中頻，所以傳統(tǒng)的I/Q正交下變頻、數(shù)字下變頻技術(shù)不能再繼續(xù)應(yīng)用，信號處理器直接處理的不再是復(fù)信號，而是實信號。如果采用I/Q雙通道接收機的話，將使接收機的數(shù)目增加一倍，這對于陣列雷達(dá)來說，每個單元的接收機數(shù)目都要翻倍，將導(dǎo)致體積、功耗、散熱、成本等一系列問題，代價難以接受。
[0003]對于連續(xù)波陣列雷達(dá)，如果信號處理器直接處理實信號，那么進(jìn)行接收數(shù)字波束合成(DBF)時，將在正負(fù)角度上同時形成互相對稱的兩個波束，處理器無法判明目標(biāo)到底處于哪個波束，也就無法確定目標(biāo)的真實方位。本發(fā)明提出一種零頻連續(xù)波陣列雷達(dá)結(jié)構(gòu)及其信號處理方法，解決目標(biāo)的測角問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問題
[0005]連續(xù)波雷達(dá)通常采用零拍接收機，當(dāng)零拍接收機應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)時，由于每個接收通道只能提供實信號，當(dāng)應(yīng)用傳統(tǒng)處理流程時，無法正確完成測角，而測角是雷達(dá)必備的一項基本功能，這制約了零拍接收機在連續(xù)波雷達(dá)陣列中的應(yīng)用。
[0006]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列及其測角方法。
[0007]技術(shù)方案
[0008]一種零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列，其特征在于包括發(fā)射天線、發(fā)射機、接收陣列天線、η個零拍接收機、η個A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器和頻率綜合器；發(fā)射機的輸出端接發(fā)射天線的輸入端，接收陣列天線包括η個陣元天線，每個陣元天線連接一個零拍接收機后再連接一個A/D轉(zhuǎn)換器，η個A/D轉(zhuǎn)換器輸出到信號處理器，頻率綜合器的輸出信號功分兩路，分別作為發(fā)射機的激勵信號和零拍接收機的本振信號。
[0009]接收陣列天線的陣元天線之間的間距小于發(fā)射機工作頻率對應(yīng)波長的1/2。
[0010]在發(fā)射天線和接收陣列天線之間增加吸波材料或扼流槽。
[0011]一種采用所述的零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列進(jìn)行的測角方法，其特征在于步驟如下:
[0012]步驟1:發(fā)射機輸出發(fā)射信號，發(fā)射天線對發(fā)射信號進(jìn)行定向輻射，遇到目標(biāo)產(chǎn)生回波信號，回波信號經(jīng)過各接收通道的接收天線、零拍接收機、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號;
[0013]步驟2:信號處理器對各接收通道的數(shù)字信號進(jìn)行幅度、相位校正；
[0014]步驟3:將進(jìn)行過幅度、相位校正后的各接收通道的數(shù)字信號分別進(jìn)行數(shù)字波束合成；
[0015]步驟4:對各合成的數(shù)字波束分別進(jìn)行快速傅里葉變換，舍掉變換之后的負(fù)頻率，保留正頻率，對正頻率取模；
[0016]步驟5:對取模后的正頻率進(jìn)行頻域的目標(biāo)檢測；
[0017]步驟6:當(dāng)檢測到目標(biāo)頻點之后，進(jìn)行目標(biāo)頻點在各個數(shù)字波束中的幅度最大波束和次大波束之間的比幅測角，確定目標(biāo)角度。
[0018]步驟2中幅度、相位校正屬于本領(lǐng)域的公知常識，參見“趙樹杰.雷達(dá)信號處理技術(shù)[M],清華大學(xué)出版社，2010，P319-320”。
[0019]步驟3中數(shù)字波束合成屬于本領(lǐng)域的公知常識，參見“馬曉巖，向家彬.雷達(dá)信號處理[M].湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1999，P78”。
[0020]步驟5中頻域的目標(biāo)檢測屬于本領(lǐng)域的公知常識，參見“何友，關(guān)鍵，彭應(yīng)寧.雷達(dá)自動檢測與恒虛警處理[M].清華大學(xué)出版社，1999，P259-260”。
[0021]有益效果
[0022]本發(fā)明提出的一種零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列及其測角方法，能夠應(yīng)用于零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列，完成測角功能，促進(jìn)零拍接收機在連續(xù)波雷達(dá)陣列中的實際應(yīng)用。
【附圖說明】
[0023]圖1零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列框圖
[0024]圖2測角方法實現(xiàn)的流程圖
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0026]零拍連續(xù)波雷達(dá)陣列由發(fā)射天線、發(fā)射機、接收陣列天線、零拍接收機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)、信號處理器、頻率綜合器構(gòu)成，發(fā)射機的輸出端接發(fā)射天線的輸入端，接收陣列天線的輸出端接零拍接收機的輸入端，零拍接收機的輸出端接模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端接信號處理器的輸入端，頻率綜合器的輸出端接發(fā)射機、零拍接收機的輸入端。每個接收陣列天線的陣元之后都接有單獨的零拍接收機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，所有的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)的輸出端共同接入信號處理器的輸入端進(jìn)行處理。發(fā)射信號的形式需要滿足使感興趣的目標(biāo)回波信號占據(jù)載頻的上邊帶(或者下邊帶)。發(fā)射機輸出發(fā)射信號，發(fā)射天線對發(fā)射信號進(jìn)行定向輻射，遇到目標(biāo)產(chǎn)生回波，回波經(jīng)過接收天線、零拍接收機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，最終變?yōu)閿?shù)字信號。信號處理器中對各路數(shù)字信號進(jìn)行綜合處理:首先對各路信號進(jìn)行幅度、相位校正，然后進(jìn)行數(shù)字波束合成(DBF)，形成均勻分布的若干個接收波束，得到各個波束的合成信號。對各合成信號進(jìn)行傅里葉變換，然后舍掉負(fù)頻率，僅取正頻率，取模后進(jìn)行恒虛警(CFAR)檢測，判斷出目標(biāo)回波頻點，然后進(jìn)行波束間同一頻點幅度最大波束和次大波束之間的比幅測角，確定目標(biāo)的角度。
[0027]參見附圖1，發(fā)射機2通過發(fā)射天線I對信號進(jìn)行定向輻射，遇到目標(biāo)后產(chǎn)生回波信號，被接收陣列天線3接收。發(fā)射天線I和接收陣列天線3是獨立的，這樣有利于提高收發(fā)天線之間的隔離度。在收發(fā)天線獨立的基礎(chǔ)上，還考慮在收發(fā)天線之間增加吸波材料、扼流槽等措施進(jìn)一步