自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型專利涉及非相參船用導(dǎo)航雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是自適應(yīng)最大中頻能量跟雷達(dá)接收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船用導(dǎo)航雷達(dá)主要用于海上目標(biāo)的探測與跟蹤，輔助船舶導(dǎo)航避碰，保障航行安全。隨著船舶航行環(huán)境的日益復(fù)雜，導(dǎo)航雷達(dá)的性能直接關(guān)系到船舶的航行安全和船上人員的生命安危。
[0003]目前船用導(dǎo)航雷達(dá)普遍采用雷達(dá)磁控管作為雷達(dá)發(fā)射機(jī)的微波功率放大器件，由于磁控管的發(fā)射頻率會(huì)隨時(shí)間和溫度變化而發(fā)生改變，這使得下變頻后的最佳中心頻率點(diǎn)偏離固定頻率，如果雷達(dá)接收系統(tǒng)無法跟蹤磁控管的頻率變化，還是把跟蹤最佳頻率穩(wěn)定在固定頻率，這時(shí)的雷達(dá)中頻回波并不處于最佳調(diào)諧位置，回波能量會(huì)減弱，影響雷達(dá)對小目標(biāo)的探測能力，增加船只航行中的安全隱患。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提出了一種自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)，其目的之一在于，改進(jìn)傳統(tǒng)導(dǎo)航雷達(dá)接收系統(tǒng)僅把由混頻器下變頻后的中頻信號(hào)的中心頻率穩(wěn)定在固定頻率的自動(dòng)頻率跟蹤方法，設(shè)計(jì)一基于最大中頻能量跟蹤的全新的接收系統(tǒng)，使雷達(dá)中頻回波始終處于最佳調(diào)諧位置；其目的之二在于，雷達(dá)接收系統(tǒng)把處于最大中頻能量處的雷達(dá)中頻回波信號(hào)進(jìn)行對數(shù)放大檢波，產(chǎn)生雷達(dá)視頻回波信號(hào)，并發(fā)送到雷達(dá)顯示器進(jìn)行顯不ο
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)，包括射頻前端、觸發(fā)板、中頻放大器板、雷達(dá)終端，射頻前端和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發(fā)板的各路信號(hào)和中頻放大器板之間通過線纜相連，雷達(dá)終端和觸發(fā)板之間通過串口線連接，射頻前端包括低噪聲放大器、雙平衡混頻器、本地振蕩器，觸發(fā)板包括微處理器、可編程門陣列、信號(hào)緩沖處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，中頻放大器板包括能量電壓轉(zhuǎn)換電路、低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數(shù)放大檢波電路、推完輸出電路，雷達(dá)終端包括一終端處理顯示模塊，由導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射的部分射頻脈沖信號(hào)通過環(huán)形器進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)成為射頻漏脈沖信號(hào)，該射頻漏脈沖信號(hào)進(jìn)入射頻前端，并經(jīng)過低噪聲放大器放大后，與本地振蕩器發(fā)出的本地振蕩器信號(hào)混頻后下變頻為中頻漏脈沖信號(hào)，然后進(jìn)入中頻放大器板的能量電壓轉(zhuǎn)換電路，能量電壓轉(zhuǎn)換電路根據(jù)中頻漏脈沖信號(hào)的能量大小，轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的模擬電壓信號(hào)并傳被輸?shù)接|發(fā)板，該模擬電壓信號(hào)被模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采樣成為數(shù)字電壓信號(hào)，該數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)入微處理器進(jìn)行自動(dòng)頻率跟蹤算法處理，經(jīng)處理后的信號(hào)被輸送到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生本振控制電壓信號(hào)，本振控制電壓信號(hào)改變了射頻前端的本振頻率，即改變了下變頻后的中頻漏脈沖信號(hào)的頻譜，觸發(fā)板的微處理器中的最大能量跟蹤算法會(huì)不斷地改變本振控制電壓信號(hào)直到下變頻后的中頻漏脈沖信號(hào)通過能量電壓轉(zhuǎn)換模塊后輸出的電壓值最大，此時(shí)的中頻漏脈沖信號(hào)為最大能量處。
[0007]進(jìn)一步，由目標(biāo)反射后進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)的雷達(dá)射頻回波信號(hào)進(jìn)入中頻放大器板，并通過低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數(shù)放大檢波電路變成了雷達(dá)視頻回波信號(hào)，該雷達(dá)視頻回波信號(hào)經(jīng)過推完輸出電路，最后被輸送到終端處理顯示模塊進(jìn)行顯示。
[0008]進(jìn)一步，所述雙平衡混頻器可實(shí)現(xiàn)射頻輸入端、本地振蕩器端和中頻輸出端之間的有效隔離，有效抑制雷達(dá)射頻回波信號(hào)和本地振蕩器中的偶次諧波，減小了混頻損耗，提尚了射頻如端的性能。
[0009]進(jìn)一步，所述能量電壓轉(zhuǎn)換電路把雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射的漏脈沖信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，其能量和電壓間的轉(zhuǎn)換效率高，轉(zhuǎn)換時(shí)間短，最大化了自適應(yīng)中頻能量跟蹤的性會(huì)泛。
[0010]進(jìn)一步，所述對數(shù)放大檢波電路用于對雷達(dá)中頻回波進(jìn)行對數(shù)放大和檢波，對數(shù)放大可以最大化整個(gè)雷達(dá)接受系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。
[0011]進(jìn)一步，所述推完輸出電路提高了對雷達(dá)視頻回波信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。
[0012]進(jìn)一步，所述觸發(fā)板具有采樣自檢功能，可以檢測自身和中頻放大器板上的供電電壓以及其他接收系統(tǒng)的狀態(tài)，并把檢測結(jié)果通過信號(hào)緩沖處理模塊傳輸?shù)嚼走_(dá)終端進(jìn)行顯示，雷達(dá)終端通過串口控制，實(shí)時(shí)發(fā)送指令到觸發(fā)板，控制整個(gè)接收系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)雷達(dá)接收系統(tǒng)的數(shù)字化。
[0013]進(jìn)一步，所述推完輸出電路包括共基極放大器、推完放大器，共基極放大器可克服密勒效應(yīng)，提高共基極放大器的帶寬。
[0014]有益效果:本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一基于最大中頻能量跟蹤的全新的接收系統(tǒng)，徹底改變了傳統(tǒng)導(dǎo)航雷達(dá)接收系統(tǒng)的自動(dòng)頻率控制方式，有效克服了傳統(tǒng)頻率跟蹤方式由于雷達(dá)發(fā)射機(jī)磁控管頻譜變化，導(dǎo)致的小目標(biāo)發(fā)現(xiàn)能力的下降問題。于此同時(shí)，中頻放大器板上設(shè)計(jì)了三種不同的帶通濾波器，這可以針對不同發(fā)射脈寬合理對應(yīng)不同的接收帶寬，從而增強(qiáng)了整個(gè)接收系統(tǒng)的靈敏度。此外，新型導(dǎo)航雷達(dá)接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了接收系統(tǒng)的數(shù)字化，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測接收系統(tǒng)的多項(xiàng)參數(shù)，把監(jiān)測到的性能參數(shù)通過串口發(fā)送給雷達(dá)終端，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)終端對雷達(dá)接收系統(tǒng)的實(shí)時(shí)自檢，確保接收系統(tǒng)工作正常。與此同時(shí)，雷達(dá)終端可以把各種控制信號(hào)通過串口發(fā)送至觸發(fā)板，實(shí)現(xiàn)了對雷達(dá)接收系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。雷達(dá)接收系統(tǒng)的數(shù)字化，極大提高了其可靠性和擴(kuò)展性。
[0015]本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理:自動(dòng)頻率跟蹤技術(shù)，采用雷達(dá)接收系統(tǒng)對磁控管發(fā)射的漏脈沖信號(hào)進(jìn)行頻率檢測，進(jìn)而改變接收系統(tǒng)中的本地振蕩器，使得雷達(dá)射頻回波信號(hào)混頻后的中頻信號(hào)頻率穩(wěn)定，是現(xiàn)代高端船用導(dǎo)航雷達(dá)必備配置。本實(shí)用新型是對船用導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射漏脈沖下變頻后的中頻漏脈沖信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)的頻率跟蹤，補(bǔ)償雷達(dá)磁控管的頻率漂移，使導(dǎo)航雷達(dá)接收系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍最大化，增強(qiáng)導(dǎo)航雷達(dá)小目標(biāo)發(fā)現(xiàn)能力。
[0016]在實(shí)現(xiàn)最大中頻能量跟蹤的同時(shí)，雷達(dá)的回波信號(hào)也由目標(biāo)反射后進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)，由于雷達(dá)視頻回波信號(hào)和雷達(dá)漏脈沖的頻譜具有相同的特性，這時(shí)雷達(dá)射頻回波信號(hào)也位于最強(qiáng)中頻能量處。由目標(biāo)反射后進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)的雷達(dá)射頻回波信號(hào)進(jìn)入中頻放大器板，并通過低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數(shù)放大檢波電路變成了雷達(dá)視頻回波信號(hào)，該雷達(dá)視頻回波信號(hào)經(jīng)過推完輸出電路，最后被輸送到終端處理顯示模塊進(jìn)行顯示。
[0017]本實(shí)用新型的雷達(dá)接收系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對雷達(dá)射頻回波信號(hào)的低噪聲放大和下變頻，下變頻后的中頻信號(hào)再由中頻放大器對數(shù)放大檢波后變?yōu)橐曨l信號(hào)，視頻信號(hào)被送到雷達(dá)終端進(jìn)行顯示處理。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為傳統(tǒng)導(dǎo)航雷達(dá)接收機(jī)處于自動(dòng)頻率跟蹤時(shí)的雷達(dá)回波顯示效果圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型的自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤時(shí)的雷達(dá)回波顯示效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例:
[0023]如圖1所示，圖中虛線框內(nèi)為本實(shí)用新型的自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)，包括射頻前端、觸發(fā)板、中頻放大器板，射頻前端和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發(fā)板的各路信號(hào)和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發(fā)板通過串口線連接雷達(dá)終端。
[0024]射頻前端包括低噪聲放大器、雙平衡混頻器、本地振蕩器。
[0025]觸發(fā)板包括微處理器、可編程門陣列、信號(hào)緩沖處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，觸發(fā)板是整個(gè)自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤雷達(dá)接收系統(tǒng)的控制中樞。主要采樣由中放板能量電壓轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最大能量跟蹤。中頻放大器板包括能量電壓轉(zhuǎn)換電路、低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數(shù)放大檢波電路、推完輸出電路，中頻放大器板是實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)最大中頻能量跟蹤和成就雷達(dá)接收系統(tǒng)小目標(biāo)探測性能的核心部分。雷達(dá)終端包括一終端處理顯示模塊。
[0026]X波段導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻脈沖信號(hào)通過環(huán)形器經(jīng)雷達(dá)天線向外輻射，由于環(huán)形器的隔離度有限，一部分射頻脈沖信號(hào)泄漏進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)，即射頻漏脈沖信號(hào)。射頻漏脈沖信號(hào)進(jìn)入射頻前端后