微弱擴頻信號角跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無線電測控領(lǐng)域一種微弱擴頻信號角跟蹤系統(tǒng)，特別適合無線電測控領(lǐng)域?qū)︼w行器的隱蔽測角跟蹤。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在無線電測控領(lǐng)域中對飛行器的跟蹤主要采用單通道單脈沖體制，下行數(shù)據(jù)采用非擴頻的正交相移鍵控調(diào)制方式，信號很容易被截獲和干擾。擴頻系統(tǒng)可以工作在負信噪比下，信號淹沒在噪聲中，因此具有很高的隱蔽性、抗干擾性、抗多徑和抗截獲的能力。而如何直接利用擴頻信息實現(xiàn)角度誤差信號的提取，準確、及時地完成對飛行目標(biāo)的測角跟蹤，成為飛行器測控系統(tǒng)必須要解決的一個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型避免了上述【背景技術(shù)】中的不足之處，同時又使得跟蹤系統(tǒng)能夠工作在負信噪比下，且可以充分利用當(dāng)前的測控信道而無需額外增加設(shè)備量，具有算法簡單、靈敏度高、精度高、設(shè)備簡單等特點。
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題由以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種微弱擴頻信號角跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括耦合器、射頻帶通濾波器、低噪放大器LNA、本振、下變頻器、中頻帶通濾波器、偽碼快速解擴器、第一乘法器、第二乘法器、第一 Ο/Jr調(diào)制器、第二 Ο/Jr調(diào)制器、加法器、自動增益控制AGC、中頻放大器、T/4移相器和低頻方波發(fā)生器，地面跟蹤天線輸出的和信號Σ依次通過耦合器、射頻帶通濾波器、低噪放大器LNA、下變頻器、中頻帶通濾波器后與偽碼快速解擴器的輸入端連接，偽碼快速解擴器的兩個輸出端分別與一個乘法器的一個輸入端連接；在低噪放大器LNA與下變頻器之間還連接有本振，中頻帶通濾波器的另一輸入端還與中頻放大器的輸出端連接，該中頻放大器設(shè)有自動增益控制回路AGC;第一 Ο/Jr調(diào)制器的輸入端和調(diào)制端分別與方位信號ΛΑ和T/4移相器的輸出端連接，后者的輸入端與低頻方波發(fā)生器的輸出端連接；第二 0/ Ji調(diào)制器的輸入端和調(diào)制端分別與俯仰誤差信號△ E和低頻方波發(fā)生器的輸出端連接；第一 0/
調(diào)制器和第二 0/31調(diào)制器的輸出端經(jīng)過加法器后與耦合器的另一輸入端連接；兩個所述的乘法器的另一輸入端分別與T/4移相器和低頻方波發(fā)生器的輸出端連接。
[0006]本實用新型與【背景技術(shù)】相比具有如下優(yōu)點:
[0007]1.本實用新型極大的利用了當(dāng)前測控系統(tǒng)的現(xiàn)有信道設(shè)備，在單通道單脈沖信號合成時幾乎沒有什么變動，同時又避免了原有跟蹤體制中隱蔽性差，容易被干擾的缺點。
[0008]2.本實用新型信號處理部分，數(shù)字解擴采用了偽碼的并行搜索和多倍視頻累積策略，即保持了原有解擴的靈敏度指標(biāo)，又縮短了解擴鎖定的時間。同時將誤差電壓的解算部分與解擴算法統(tǒng)一起來，繼承和發(fā)展原有成熟算法。
[0009]3.本實用新型的核心部分主要在數(shù)字信號處理方面，信號處理的硬件平臺借用原有硬件資源，所采用的算法實現(xiàn)靈活、簡單、性能可靠，有利于工程應(yīng)用。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型微弱擴頻角跟蹤系統(tǒng)組成框圖。
[0011]圖2是本實用新型偽碼并行搜索捕獲工作原理框圖。
[0012]圖1中:Σ為地面跟蹤天線輸出的和信號、ΛΑ和ΔΕ分別為方位和俯仰誤差信號、LNA為低噪放、AGC為自動增益控制、UA和UE分別為地面數(shù)字跟蹤接收機解算輸出的角誤差電壓。
[0013]圖2中:1和Q為地面數(shù)字跟蹤接收機解擴后的對準支路數(shù)據(jù)、PNO-PNn為偽碼的不同相位。
【具體實施方式】
[0014]參見圖1，本實用新型一種微弱擴頻信號角跟蹤系統(tǒng)，包括耦合器1、射頻帶通濾波器2、低噪放大器LNA、本振3、下變頻器4、中頻帶通濾波器5、偽碼快速解擴器6、第一乘法器7、第二乘法器8、第一 Ο/Jr調(diào)制器9、第二 Ο/Jr調(diào)制器10、加法器11、自動增益控制AGC、中頻放大器12、T/4移相器13和低頻方波發(fā)生器14，地面跟蹤天線輸出的和信號Σ依次通過耦合器1、射頻帶通濾波器2、低噪放大器LNA、下變頻器4、中頻帶通濾波器5后與偽碼快速解擴器6的輸入端連接，偽碼快速解擴器6的兩個輸出端分別與一個乘法器的一個輸入端連接；在低噪放大器LNA與下變頻器4之間還連接有本振3，中頻帶通濾波器5的另一輸入端還與中頻放大器12的輸出端連接，該中頻放大器12設(shè)有自動增益控制回路AGC ;第一 Ο/Jr調(diào)制器9的輸入端和調(diào)制端分別與方位信號ΛΑ和Τ/4移相器13的輸出端連接，后者的輸入端與低頻方波發(fā)生器14的輸出端連接；第二 0/ Ji調(diào)制器10的輸入端和調(diào)制端分別與俯仰誤差信號Λ E和低頻方波發(fā)生器14的輸出端連接；第一 0/ Ji調(diào)制器9和第二0/ 調(diào)制器10的輸出端經(jīng)過加法器11后與耦合器I的另一輸入端連接；兩個所述的乘法器的另一輸入端分別與Τ/4移相器13和低頻方波發(fā)生器14的輸出端連接。
[0015]參見圖1和圖2，本實用新型的工作原理說明如下:
[0016]①地面跟蹤定向天線的和差網(wǎng)絡(luò)輸出的方位誤差信號ΛΑ和俯仰誤差信號ΛΕ分別與地面數(shù)字跟蹤接收機的低頻方波發(fā)生器14輸出的一對正交的低頻方波信號在兩個0/π調(diào)制器9和10內(nèi)完成0/π調(diào)制，調(diào)制后的誤差電壓通過加法器11后，在耦合器I內(nèi)與由地面跟蹤定向天線的和差網(wǎng)絡(luò)輸出的和信號Σ耦合到一起，經(jīng)過射頻帶通濾波器2的濾波、LNA的放大后，經(jīng)過本振3與下變頻器4混頻后獲得中頻信號，然后經(jīng)過中放12放大、中頻帶通濾波器5濾波后，將該中頻信號輸出到地面數(shù)字跟蹤接收機的偽碼快速解擴器6的輸入端。
[0017]②地面數(shù)字跟蹤接收機對輸入的微弱擴頻信號進行快速解擴。
[0018]對于傳統(tǒng)的解擴系統(tǒng)，解擴處理的時延主要在偽碼的搜索捕獲階段，為了降低解擴的時延，本實用新型的偽碼快速解擴器6采用η路偽碼相位并行搜索的方式。偽碼部分并行搜索捕獲原理如圖2所示。對于256的偽隨機碼，考慮到節(jié)省硬件資源，并行支路η取8，8 個支路的相位分別為 PNO、ΡΝ1...ΡΝ7 ;ΡΝ8、ΡΝ9…ΡΝ15 ;ΡΝ248、ΡΝ249…ΡΝ255。通過 8個支路偽碼相位的并行，搜索階段所占用的時間為相位串行滑動的1/8，可以滿足當(dāng)前的設(shè)計需求。
[0019]為了使得系統(tǒng)能夠在低信噪比下，快速準確地完成解擴。除了在搜索階段采用偽碼相位并行搜索的方式，對于搜索階段的視頻信號，也采用了多倍的能量累積。綜合考慮性能的提升和硬件資源的消耗，選用了 8倍的視頻累積。這樣，使得跟蹤系統(tǒng)能夠在微弱信號時完成對飛行目標(biāo)的準確捕獲和跟蹤。
[0020]③地面數(shù)字跟蹤接收機對完成快速解擴后的微弱信號通過幅度檢波算法解算出誤差電壓并輸出到伺服設(shè)備，完成閉環(huán)跟蹤。
[0021]地面數(shù)字跟蹤接收機對解擴后的數(shù)據(jù)，采用幅度檢波算法，消去殘留頻差對角誤差信號的影響，然后積分抽取、帶通濾波、與低頻方波發(fā)生器14輸出的兩路正交低頻信號在乘法器7和乘法器8內(nèi)完成同步檢波、分別解算出方位角誤差電壓和俯仰角誤差電壓，輸出給伺服設(shè)備，完成對飛行器的閉環(huán)跟蹤。
【主權(quán)項】
1.一種微弱擴頻信號角跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括耦合器、射頻帶通濾波器、低噪放大器LNA、本振、下變頻器、中頻帶通濾波器、偽碼快速解擴器、第一乘法器、第二乘法器、第一 Ο/Jr調(diào)制器、第二 Ο/Jr調(diào)制器、加法器、自動增益控制AGC、中頻放大器、T/4移相器和低頻方波發(fā)生器，地面跟蹤天線輸出的和信號Σ依次通過耦合器、射頻帶通濾波器、低噪放大器LNA、下變頻器、中頻帶通濾波器后與偽碼快速解擴器的輸入端連接，偽碼快速解擴器的兩個輸出端分別與一個乘法器的一個輸入端連接；在低噪放大器LNA與下變頻器之間還連接有本振，中頻帶通濾波器的另一輸入端還與中頻放大器的輸出端連接，該中頻放大器設(shè)有自動增益控制回路AGC ;第一 Ο/Jr調(diào)制器的輸入端和調(diào)制端分別與方位信號ΔΑ和T/4移相器的輸出端連接，后者的輸入端與低頻方波發(fā)生器的輸出端連接；第二0/31調(diào)制器的輸入端和調(diào)制端分別與俯仰誤差信號ΛΕ和低頻方波發(fā)生器的輸出端連接；第一 0/31調(diào)制器和第二 0/31調(diào)制器的輸出端經(jīng)過加法器后與耦合器的另一輸入端連接；兩個所述的乘法器的另一輸入端分別與T/4移相器和低頻方波發(fā)生器的輸出端連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種微弱擴頻信號角跟蹤系統(tǒng)，它涉及無線電測控領(lǐng)域?qū)︼w行器的隱蔽測角跟蹤。本實用新型突破并行快捕和高精度相關(guān)解調(diào)等難題，開發(fā)了微弱擴頻信號角跟蹤技術(shù)，成功的實現(xiàn)了微弱擴頻信號高精度角跟蹤。本實用新型可以充分利用現(xiàn)有測控信道而無需額外增加設(shè)備量，具有跟蹤系統(tǒng)靈敏度高、跟蹤精度高、算法簡單、設(shè)備簡單等特點。特別適合于在飛行器測控系統(tǒng)中對飛行器的隱蔽測角跟蹤。
【IPC分類】G01S13-68
【公開號】CN204347241
【申請?zhí)枴緾N201520014294
【發(fā)明人】馬傳焱, 時荔蕙, 趙呈哲, 郝博雅, 王春龍, 孫宇翔, 高洪興, 何源潔
【申請人】中國人民解放軍63961部隊
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月9日