CN103901407A - C波段捷变频雷达信号侦收方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供C波段捷变频雷达信号侦收方法，第一-第三天线接收C波段的捷变频雷达信号，经过微波前端进行下变频、滤波后得到的三路中频信号，并分别被第一-第三高速ADC进行采样，其中采样时钟由可配置时钟源分别提供给第一-第三高速ADC，侦收处理器通过SPI接口实现对可配置时钟源的时钟输出频率控制，第一-第三高速ADC输出的数字信号送到侦收处理器中进行捷变频雷达信号的检测与参数识别等后信号处理算法。本发明可以实现对C波段捷变频雷达信号的侦察接收，并利用侦收处理器实现C波段捷变频雷达信号的检测与参数识别等后信号处理。

Description

C波段捷变频雷达信号侦收方法

技术领域

本发明涉及的是一种雷达信号接收方法。

背景技术

捷变频雷达具有500MHz以上的捷变带宽、频点跳变速率快以及跳变规律复杂的特点，捷变频雷达的出现给电子侦察接收机以及反辐射导引头侦察带来了极大的挑战，电子侦察接收机以及反辐射导引头接收机需要采用大瞬时带宽、高灵敏度的接收装置和侦收方法以适应捷变频雷达信号。

在捷变频雷达信号接收方面，文献《同时到达捷变频雷达信号的DOA估计》主要是针对捷变频雷达信号波达方向估计的研究，《捷变频雷达信号频域侦察截获技术研究》主要是对不同分布侦察模型下性能的评估，《S波段全相参捷变频雷达收发中频部件设计》介绍的是捷变频雷达收发中频部件的设计，均与本发明中的C波段捷变频雷达信号接收装置及侦收方法有别。专利《ECDIS雷达信号接收及处理装置》是针对船用电子海图***的雷达信号接收装置，专利《脉冲超宽带雷达信号接收方法及接收装置》和《脉冲超宽带雷达信号接收装置》是针对脉冲超宽带雷达信号的接收装置。

发明内容

本发明的目的在于提供C波段捷变频雷达信号侦收方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明C波段捷变频雷达信号侦收方法，其特征是：采用如下接收装置：包括第一-第三天线、微波前端、第一-第三高速ADC、可配置时钟源、侦收处理器，第一-第三天线分别连接微波前端，微波前端分别连接第一-第三高速ADC，可配置时钟源分别连接第一-第三高速ADC，侦收处理器通过SPI接口连接可配置时钟源，第一-第三高速ADC连接侦收处理器；

（1）分别对第一-第三高速ADC采样输出的第一-第三通道的三路数字信号进行串并转换，即通过对串行输入数据进行K倍抽取，K为抽取数，使得每一通道串并转换模块将得到M路并行数据输出，M为信道化子带数目，其中M=K；

（2）分别对M路并行数据进行信道化滤波，信道化滤波过程包括了子带滤波和M点IFFT运算，其中第i路信道化滤波器系数h_i(n)（i=1,2,…,M）由原型低通滤波器系数h(n)进行M倍抽取得到，经过信道化滤波后，将捷变频雷达瞬时带宽ΔB均匀划分成M个子带信道，每个子带信道的输出结果为该信道信号的I和Q正交量；

（3）分别对M个子带信道提取信道输出信号的包络A_ij和瞬时相位θ_ij，信号的包络A_ij、瞬时相位θ_ij与输入信号的I_ij、Q_ij正交量关系表达式为：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}=\arctan \left(\frac{I_{\mathrm{ij}}}{Q_{\mathrm{ij}}}\right),A_{\mathrm{ij}}=\sqrt{I_{\mathrm{ij}}^2+Q_{\mathrm{ij}}^2}$

其中i代表通道号（i=1,2,3），j代表子带信道号（j=1,2,…,M），采用流水线迭代的CORDIC算法实现转换提取信号的包络A_ij和瞬时相位θ_ij；

（4）当C波段捷变频雷达信号的中频载波频率捷变到f_n时，第一-第三通道输出的M个子带信道中可以通过信号包络A_ij检测判断捷变频雷达信号存在与否，对检测到有信号输出的对应子带信道的瞬时相位θ_ij做相位差提取，得到粗测相位差和精测相位差，其中粗测相位差为Δθ_S=θ_1j-θ_2j，精测相位差为Δθ_L=θ_1j-θ_3j，n为捷变频雷达在捷变带宽ΔB内的捷变频点数；

（5）对第三通道进行信号包络检测，对检测到有信号输出的对应子带信道的瞬时相位θ_3j进行瞬时测频，即对瞬时相位θ_3j求导得到瞬时频率f_3j的表达式：

$f_{3j}=\frac{{\mathrm{d\θ}}_{3j}}{\mathrm{dt}}$

根据瞬时频率f_3j以及子带信道号j，按照子带信道划分结构既得到C波段捷变频雷达信号的中频载波捷变频率f_n；

（6）根据I_ij、Q_ij正交量、粗测相位差Δθ_S、精测相位差Δθ_L和瞬时测频得到的中频载波捷变频率f_n信息，送入参数估计模块完成后续参数识别后信号处理。

本发明的优势在于：本发明可以实现对C波段捷变频雷达信号的侦察接收，并利用侦收处理器实现C波段捷变频雷达信号的检测与参数识别等后信号处理。

附图说明

图1为本发明的结构组成框图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，天线1、天线2、天线3接收C波段的捷变频雷达信号，经过微波前端4进行下变频、滤波后得到中频IF=960MHz，带宽ΔB=640MHz的三路中频信号，高速ADC5对天线1接收下来的中频信号进行采样，高速ADC6对天线2接收下来的中频信号进行采样，高速ADC7对天线3接收下来的中频信号进行采样，其中采样时钟由可配置时钟源8分别提供给高速ADC5、高速ADC6和高速ADC7。高速ADC5输出的数字量对应通道11，高速ADC6输出的数字量对应通道12，高速ADC7输出的数字量对应通道13。从天线接收射频信号到高速ADC输出数字量，三个通道需要保持完全一致性。由于高速ADC采用了带通采样，其采样速率f_s需要满足f_s≥2ΔB=2×640MHz=1280MHz，侦收处理器9通过SPI接口实现对可配置时钟源8的时钟输出频率f_s控制。高速ADC5、高速ADC6和高速ADC7输出的数字信号送到侦收处理器9中进行捷变频雷达信号的检测与参数识别等后信号处理算法。本发明的侦收处理器由FPGA和DSP组成。

图2给出了C波段捷变频雷达信号接收装置的侦收方法流程，C波段捷变频雷达信号侦收方法的实现具体过程如下：

步骤1：分别对高速ADC5、高速ADC6和高速ADC7采样输出的通道11、通道12、通道13的三路数字信号进行串并转换，即通过对串行输入数据进行K倍抽取，K为抽取数，使得每一通道串并转换模块将得到M路并行数据输出，M为信道化子带数目，其中M=K，临界抽取；

步骤2：分别对通道11、通道12、通道13的串并转换模块输出的M路并行数据进行信道化滤波，信道化滤波过程包括了子带滤波和M点IFFT运算，其中第i路信道化滤波器系数h_i(n)（i=1,2,…,M）由原型低通滤波器系数h(n)进行M倍抽取得到，经过信道化滤波后，可将捷变频雷达瞬时带宽ΔB=640MHz均匀划分成M个子带信道，每个子带信道的输出结果为该信道信号的I和Q正交量；

步骤3：分别对通道11、通道12、通道13经过信道化滤波后的M个子带信道提取信道输出信号的包络A_ij和瞬时相位θ_ij，信号的包络A_ij、瞬时相位θ_ij与输入信号的I_ij、Q_ij正交量关系表达式为：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}=\arctan \left(\frac{I_{\mathrm{ij}}}{Q_{\mathrm{ij}}}\right),A_{\mathrm{ij}}=\sqrt{I_{\mathrm{ij}}^2+Q_{\mathrm{ij}}^2}$

其中i代表通道号（i=1,2,3），j代表子带信道号（j=1,2,…,M），采用流水线迭代的CORDIC算法实现上述关系表达式的转换即可提取信号的包络A_ij和瞬时相位θ_ij；

步骤4：当C波段捷变频雷达信号的中频载波频率捷变到f_n（n为捷变频雷达在捷变带宽ΔB=640MHz内的捷变频点数，f_n∈[640MHz,1280MHz]）时，通道11、通道12、通道13输出的M个子带信道中便可以通过信号包络A_ij检测判断捷变频雷达信号存在与否，对检测到有信号输出的对应子带信道的瞬时相位θ_ij做相位差提取，即可得到粗测相位差和精测相位差，其中粗测相位差为Δθ_S=θ_1j-θ_2j，精测相位差为Δθ_L=θ_1j-θ_3j；

步骤5：对通道13进行信号包络检测，对检测到有信号输出的对应子带信道的瞬时相位θ_3j进行瞬时测频，即对瞬时相位θ_3j求导可得到瞬时频率f_3j的表达式：

$f_{3j}=\frac{{\mathrm{d\θ}}_{3j}}{\mathrm{dt}}$

根据瞬时频率f_3j以及子带信道号j，按照子带信道划分结构既可得到C波段捷变频雷达信号的中频载波捷变频率f_n；

步骤6：根据I_ij、Q_ij正交量、粗测相位差Δθ_S、精测相位差Δθ_L和瞬时测频得到的中频载波捷变频率f_n等信息，送入参数估计模块完成后续参数识别等后信号处理。

Claims (1)

1.C波段捷变频雷达信号侦收方法，其特征是：采用如下接收装置：包括第一-第三天线、微波前端、第一-第三高速ADC、可配置时钟源、侦收处理器，第一-第三天线分别连接微波前端，微波前端分别连接第一-第三高速ADC，可配置时钟源分别连接第一-第三高速ADC，侦收处理器通过SPI接口连接可配置时钟源，第一-第三高速ADC连接侦收处理器；

（1）分别对第一-第三高速ADC采样输出的第一-第三通道的三路数字信号进行串并转换，即通过对串行输入数据进行K倍抽取，K为抽取数，使得每一通道串并转换模块将得到M路并行数据输出，M为信道化子带数目，其中M=K；

（2）分别对M路并行数据进行信道化滤波，信道化滤波过程包括了子带滤波和M点IFFT运算，其中第i路信道化滤波器系数h_i(n)（i=1,2,…,M）由原型低通滤波器系数h(n)进行M倍抽取得到，经过信道化滤波后，将捷变频雷达瞬时带宽ΔB均匀划分成M个子带信道，每个子带信道的输出结果为该信道信号的I和Q正交量；

（3）分别对M个子带信道提取信道输出信号的包络A_ij和瞬时相位θ_ij，信号的包络A_ij、瞬时相位θ_ij与输入信号的I_ij、Q_ij正交量关系表达式为：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}=\arctan \left(\frac{I_{\mathrm{ij}}}{Q_{\mathrm{ij}}}\right),A_{\mathrm{ij}}=\sqrt{I_{\mathrm{ij}}^2+Q_{\mathrm{ij}}^2}$

其中i代表通道号（i=1,2,3），j代表子带信道号（j=1,2,…,M），采用流水线迭代的CORDIC算法实现转换提取信号的包络A_ij和瞬时相位θ_ij；

（4）当C波段捷变频雷达信号的中频载波频率捷变到f_n时，第一-第三通道输出的M个子带信道中可以通过信号包络A_ij检测判断捷变频雷达信号存在与否，对检测到有信号输出的对应子带信道的瞬时相位θ_ij做相位差提取，得到粗测相位差和精测相位差，其中粗测相位差为Δθ_S=θ_1j-θ_2j，精测相位差为Δθ_L=θ_1j-θ_3j，n为捷变频雷达在捷变带宽ΔB内的捷变频点数；

（5）对第三通道进行信号包络检测，对检测到有信号输出的对应子带信道的瞬时相位θ_3j进行瞬时测频，即对瞬时相位θ_3j求导得到瞬时频率f_3j的表达式：

$f_{3j}=\frac{{\mathrm{d\θ}}_{3j}}{\mathrm{dt}}$

根据瞬时频率f_3j以及子带信道号j，按照子带信道划分结构既得到C波段捷变频雷达信号的中频载波捷变频率f_n；

（6）根据I_ij、Q_ij正交量、粗测相位差Δθ_S、精测相位差Δθ_L和瞬时测频得到的中频载波捷变频率f_n信息，送入参数估计模块完成后续参数识别后信号处理。

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