CN107329127B - 一种用于雷达***dbf功能检测的相位线性分析方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析方法及***，该方法及***通过对射频接收机的各路基带数字信号分割成若干数据段；将分割后的数据段转换为对应的复信号，估算出各数据段内复信号的相位序列；通过与参考通道的各数据段内相位序列进行比较，得出每一通道的各数据段内相对相位序列，并计算各数据段的相对相位序列的平均值；将每一通道中各数据段的相对相位平均值组成的序列进行线性度估算，求得各序列的曲线斜率，并通过对各通道的曲线斜率进行比较获得DBF功能检测结果。上述相位线性分析方法及***通过对各通道相对相位线性度的分析，消除了各通道固有相位的影响，提高了DBF功能检测的精度，简化了雷达***的电路结构。

Description

一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析方法及***

技术领域

本发明涉及雷达遥感技术领域，具体涉及一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析方法及***。

背景技术

DBF(Digital Beam Forming)即数字波束形成技术，其基本原理是将各天线阵列单元接收到的射频回波信号，经射频接收机变换成中频信号，再经高速数字采集变换成数字信号，然后在数字信号处理单元中进行幅度相位加权处理，形成所需要的接收波束。DBF技术具有扫描快速灵活，分辨率高，抗干扰和杂波性能优良等优点。将DBF技术应用于卫星雷达上，利用阵列天线的空间分集效果可以在地球表面实现多波束覆盖。相较于传统模拟技术实现的有源相控阵，DBF技术在***精度、灵活性、稳定度等方面具有明显优势，在卫星雷达***应用中受到日益关注。DBF技术原理如图1所示。

雷达***天线由N个天线阵元组成，对于某一方向(α角度)的入射信号，通过对由于接收天线空间位置不同引起的传播路程差(n·Δd，n＝1，2...N)而导致的相位差进行补偿，再对补偿后的复信号进行同向叠加，实现该方向的波束形成，最终获得该方向的最大能量接收。D B F基本数学关系式如下：

(1)式中，N为接收通道数，C_n为第n个接收通道的实信号经正交下变频和幅相校正后获得的复信号；W_βn为β方向的加权系数，可进一步写为：

(2)式中，d为天线阵元间隔；λ为信号波长；β为合成波束指向角。

复信号C_n可进一步写为：

(3)式中，A_n为第n个复信号的幅度；f为信号频率；θ_n为第n个复信号的初始相位。θ_n可进一步写为：

(4)式中，为第n个接收通道的固有相位，也即该路接收信号的固有延时，取决于每个接收通道的硬件电路特性。将(4)式代入(3)式，进一步得到复信号C_n的表达式：

由上述关系式可见，由各阵元位置不同引入的信号路径相位可通过与加权系数W_βn相乘得以消除，当β＝α时可实现在α方向上合成最大信号能量。

根据上述关系式，为了测试一部雷达***的接收DBF性能，需要消除各接收通道由于元器件特性不一致而导致的固有相位的影响。现有技术中通常采用接收通道内校准或全***外校准的方式。

内校准方式即从雷达各接收通道前端注入内校准信号，经后端信号处理后获得每个接收通道的固有相位。内校准方式需要增加内校准信号源，一方面增加了***复杂度，同时由于内校准信号未经过天线单元，导致获得的通道相位中未包含天线单元引入的相位偏差，从而使校准精度降低。

外校准方式通常将雷达***作为一个整体，利用旋转电场矢量法进行接收通道固有相位校正。这种校准方法操作复杂，对测量设备要求精度很高，而且需要逐个测量所有阵元，校正时间较长。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的雷达***DBF性能检测方法存在校准精度低、操作复杂的技术问题，提供一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析方法及***；利用本发明的***及方法，能够准确快捷的测试雷达***的DBF功能，并且无需校准接收通道固有相位的影响，适用于远场条件下对雷达***DBF的功能检测。

为解决上述问题，本发明提供的一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析方法，该方法包括：

步骤1)将各射频接收机输出的中频信号分别进行采样量化，将量化后的中频信号进行数字下变频，获得各路基带数字信号；

步骤2)对各路基带数字信号进行通道间同步时序判别，将满足同步时序关系的每一通道的基带数字信号分割成若干数据段；

步骤3)将分割后的数据段转换为对应的复信号，估算出各数据段内复信号的相位序列；

步骤4)设定任一通道为参考通道，将每一通道的各数据段内相位序列与参考通道的各数据段内相位序列进行比较，得出每一通道的各数据段内相对相位序列，并计算各数据段的相对相位序列的平均值；

步骤5)将每一通道中各数据段的相对相位平均值组成的序列进行线性度估算，求得各序列的曲线斜率；

步骤6)对除参考通道外的各通道的曲线斜率进行等差数列关系比较，如果曲线斜率不满足等差数列关系，则将其对应的通道判定为不符合DBF功能要求，否则，判定为符合DBF功能要求。

本发明还提供了一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析***，该***包括：ADC转换单元、数字下变频模块、相位线性分析模块、时钟同步单元、旋转角度同步记录器和DBF功能检测模块；

所述的ADC转换单元，用于将各射频接收机输出的中频信号进行采样量化；

所述的数字下变频模块，用于将ADC转换单元量化后的中频信号进行数字下变频，获得各路基带数字信号，并将基带数字信号输出至相位线性分析模块；

所述的相位线性分析模块，用于对各路基带数字信号进行通道间同步时序判别，将满足同步时序关系的每一通道的基带数字信号分割成若干数据段；将分割后的数据段转换为对应的复信号，估算出各数据段内复信号的相位序列；设定任一通道为参考通道，将每一通道的各数据段内相位序列与参考通道的各数据段内相位序列进行比较，得出每一通道的各数据段内相对相位序列，并计算各数据段的相对相位序列的平均值；将每一通道中各数据段的相对相位平均值组成的序列进行线性度估算，求得各序列的曲线斜率；对除参考通道外的各通道的曲线斜率进行等差数列关系比较，将比较结果输出至DBF功能检测模块；

所述的DBF功能检测模块，对相位线性分析模块输出的曲线斜率比较结果进行分析，并结合旋转角度同步记录器输出的天线阵列旋转角度检测雷达***的DBF功能；

所述的时钟同步单元，用于产生ADC转换单元、数字下变频模块、相位线性分析模块和旋转角度同步记录器所需的时钟同步信号；

所述的旋转角度同步记录器，用于实时记录天线阵列的旋转角度值，该旋转角度值与雷达接收数据之间保持时间同步对应关系。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的ADC转换单元包括：放大器、滤波器和ADC转换模块；所述的放大器和滤波器分别用于对射频接收机输出的中频信号进行放大和滤波处理；所述的ADC转换模块用于对放大和滤波处理后的中频信号进行数字采集。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的数字下变频模块包括：数控振荡器、混频器和抽样滤波器；所述的数字振荡器用于为***提供本振信号；所述的混频器用于将数字采集的中频信号转变成低频信号；所述的抽样滤波器用于减低低频信号的采样数据率。

本发明一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析方法及***的优点在于：

⑴简化了雷达***接收DBF功能检测的复杂度，减少了测试时间，提高了测试效率。现有的DBF测试需要校正各通道固有相位的影响，为此需要采用高精度的测量仪器和复杂的测试手段，导致操作复杂，测试时间较长，且误差较大。本发明一种用于雷达接收***DBF功能检测的数字式相位线性分析器无需采用复杂的专用校准仪器设备，无需复杂的操作步骤；数据处理过程简单，计算快捷，能够在短时间内检测雷达***的接收DBF功能。

⑵通过对各通道相对相位线性度的分析，消除了各通道固有相位的影响，进一步提高了DBF功能检测的精度。而且由于不受各通道固有相位的影响，所以雷达***无需设置专门的用于通道固有相位校正的内校准电路，从而简化了雷达***的电路设计。

⑶全数字处理方式使数据分段、信号复变换、线性分析更加灵活，并且具有较高的处理信噪比和计算速度。可根据天线阵列旋转角度灵活分割数据段长度，根据ADC采样速率和量化位数采用不同的复信号变换方式，根据天线阵列与发射天线之间的相对位置选择基准参考通道，因此数据处理方式十分灵活。可采用FPGA或FPGA+高速DSP进行数据处理，能够获得较高的处理信噪比和计算速度，提高了雷达***DBF功能检测的时效性和准确性。

附图说明

图1为DBF技术原理示意图；

图2为雷达***接收DBF功能测试原理示意图；

图3为本发明提供的一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析方法流程示意图；

图4是本发明提供的一种用于雷达***DBF功能检测的数字式相位线性分析器结构示意图；

图5是本发明中的相位线性分析模块结构示意图；

图6是利用数字式相位线性分析器对各通道数据段分割时序关系图；

图7是将数字式相位线性分析器应用在雷达***DBF功能检测中的实例示意图。

附图标记

1、ADC转换单元 2、数字下变频模块

3、相位线性分析模块 4、时钟同步单元

5、旋转角度同步记录器 6、DBF功能检测模块

31、通道间时序同步判别器 32、通道内数据段分割器

33、复信号变换器 34、段内相位估算器

35、通道间段内相位比较器 36、通道内段间相对相位线性度估算器

37、通道间相位曲线斜率比较器 41、ADC转换单元的时钟同步信号

42、数字下变频模块的时钟同步信号

43、通道间时序同步判别器的时钟同步信号

44、通道内数据段分割器的时钟同步信号

45、旋转角度同步记录器的时钟同步信号

51、第一角度位置信号

52、第二角度位置信号

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种用于雷达***DBF功能检测的数字式相位线性分析器进行详细说明。

对于采用DBF体制的雷达***，雷达设备本身接收通道数量多，电路结构复杂。为了验证雷达***的DBF功能需要消除接收通道固有相位的影响，校准方法复杂，对测量设备要求精度高，且测试时间长。为了解决这一技术问题，本发明设计了一种用于雷达***接收DBF功能检测的数字式相位线性分析器，以及相位线性分析方法，可准确快捷的测试雷达***的接收DBF功能，并且无需校准接收通道固有相位的影响，适用于远场条件下对雷达***接收DBF的功能检测。

雷达***接收DBF功能检测通常在远场条件下进行，测试场地为微波暗室或开阔外场。若天线阵列物理尺寸为a×b，电磁波波长为λ，则满足远场条件的测试距离为：

架设射频信号源及发射天线，使其与天线阵列的距离调整射频信号源和阵列天线的位置指向，尽量使天线阵列位于射频发射天线的主波束范围内(3dB波束宽度)，以获得较大的接收信噪比，发射天线与天线阵列之间的位置关系如图2所示。

天线阵列物理尺寸为a×b。

每个阵列单元在垂直于入射波方向的物理尺寸为l，共有阵列单元N个。

射频信号源及发射天线至雷达天线阵列的距离为R，且R＞＞l。

每个阵列单元与射频接收机连接，共有射频接收机N个。接收机输出的中频信号的相位表示为i＝1，2，...N，其中为第i个接收通道的固有相位；为由于接收信号传输路程差引入的相对相位。根据图2所示，以距离发射天线为R的第1个阵列单元为参考，则相邻阵列单元的信号传输路程差为Δr₁，Δr₂…Δr_i…，i＝1，2，...N。由于R＞＞l且θ角较小(θ≤±5°)，Δr_i可近似表示为Δr_i＝(i-1)l·sinθ，则i＝1，2...N。以通道一为参考，则各接收通道信号的相对相位表示如下：

通道N：

在θ角较小(θ≤±5°)范围内，sinθ≈θ，令(常数)，则(1)式可进一步表示为：

通道N：

根据(2)式可知，除参考通道外，各通道信号的相对相位与角度θ成线性关系，且各通道的相对相位曲线斜率成等差数列关系。在方位向小角度(θ≤±5°)内转动阵列天线，可获得每个接收通道在不同θ角时的相位值；通过对各通道接收信号进行数字处理，分析其相对相位与角度θ的线性关系即可检测该雷达***的接收DBF功能。

本发明的目的是为了简化雷达***接收DBF功能检测的测试复杂度，减少测试时间，并消除雷达接收通道固有相位对测试结果的影响，提高检测准确度。为实现上述目的，本发明提供了一种用于雷达***接收DBF功能检测的相位线性分析方法；如图3所示，该方法具体包括以下步骤：

步骤1)将各射频接收机输出的中频信号分别进行采样量化，将量化后的中频信号进行数字下变频，获得各路基带数字信号；

步骤2)对各路基带数字信号进行通道间同步时序判别，将满足同步时序关系的每一通道的基带数字信号分割成若干数据段；

步骤3)将分割后的数据段转换为对应的复信号，估算出各数据段内复信号的相位序列；

步骤4)设定任一通道为参考通道，将每一通道的各数据段内相位序列与参考通道的各数据段内相位序列进行比较，得出每一通道的各数据段内相对相位序列，并计算各数据段的相对相位序列的平均值；

步骤5)将每一通道中各数据段的相对相位平均值组成的序列进行线性度估算，求得各序列的曲线斜率；

步骤6)对除参考通道外的各通道的曲线斜率进行等差数列关系比较，如果曲线斜率不满足等差数列关系，则将其对应的通道判定为不符合DBF功能检测要求，否则，判定为符合DBF功能检测要求。

本发明还提供了一种用于雷达***接收DBF功能检测的数字式相位线性分析器。该相位线性分析器包括：ADC转换单元、数字下变频模块、相位线性分析模块、时钟同步单元、旋转角度同步记录器和DBF功能检测模块。

所述的ADC转换单元与前端的射频接收机连接，用于将各射频接收机输出的中频信号进行采样量化，每一个射频接收机与一个ADC转换模块相连接，雷达***中若有N个射频接收机，则有N个ADC转换模块。各ADC转换模块之间具有严格的同步时钟信号，保证各通道采样量化数据的时序一致性。ADC转换单元同时与数字下变频模块连接，将量化后的数字信号输出至数字下变频模块。

所述的数字下变频模块与ADC转换单元和相位线性分析模块连接。将量化后的中频信号进行数字下变频，变换至基带，并将获得的基带数字信号输出至相位线性分析模块。

所述的相位线性分析模块与数字下变频模块和DBF功能检测模块连接。对输入的每一路基带数字信号进行通道间同步时序判别，将满足同步时序关系的每一通道的基带数字信号分割成若干数据段，将分割后的实信号数据段转换为对应的复信号，再估算出各数据段内复信号的相位序列；然后设定任一通道为参考通道，将每一通道的各数据段内相位序列与参考通道的各数据段内相位序列进行比较，得出每一通道的各数据段内相对相位序列，并计算各数据段的相对相位序列的平均值，然后将各通道每一数据段的相对相位平均值组成的序列进行线性度估算，求得各序列的一次曲线斜率；对除参考通道外的各通道曲线斜率进行等差数列关系分析比较，将比较结果输出至DBF功能检测模块。

所述的DBF功能检测模块与相位线性分析模块和旋转角度同步记录器连接。对相位线性分析模块输入的曲线斜率比较结果进行分析，并结合旋转角度同步记录器输入来的天线阵列旋转角度来检测该雷达***的接收DBF功能。

在DBF功能检测模块中，根据上述关系式(2)，将各接收通道信号的相对相位进行线性拟合，横坐标为天线阵列旋转角度θ，纵坐标为各通道信号的相对相位则可计算出与θ之间的斜率k_ch2，k_ch3…k_chN，若k_ch2，k_ch3…k_chN满足等差数列关系，则判定该雷达***能够实现DBF功能，若不满足等差数列关系，则判定该雷达***无法实现DBF功能或DBF合成波束的误差较大。

所述的时钟同步单元与ADC转换单元、数字下变频模块、相位线性分析模块和旋转角度同步记录器连接。时钟同步单元用于产生ADC转换单元、数字下变频模块、相位线性分析模块和旋转角度同步记录器所需的时钟同步信号，保证ADC转换单元、数字下变频模块、相位线性分析模块和旋转角度同步记录器之间严格的时间同步关系。

所述的旋转角度同步记录器与相位线性分析模块和DBF功能检测模块连接。旋转角度同步记录器用于实时记录阵列天线的方位向角度值，该角度值与雷达接收数据之间保持严格的时间同步对应关系。旋转转角同步记录器将记录下的角度值输出至相位线性分析模块和DBF功能检测模块，用于辅助检测雷达***的接收DBF功能。

基于上述功能的相位线性分析模块，该相位线性分析模块可进一步包括：通道间时序同步判别器、通道内数据段分割器、复信号变换器、段内相位估算器、通道间段内相位比较器、通道内段间相对相位线性度估算器和通道间相对相位斜率比较器。

所述的通道间时序同步判别器用于判别解调后各通道数字基带信号的同步关系，对于满足同步关系的数字信号做进一步后续处理。由于各ADC转换模块的时钟保持同步，所以各通道基带数字信号同步关系的判别可转化为对各通道采样数据点数一致性的判别，若通道一数据点数为P₁,通道二数据点数为P₂,…通道N数据点数为P_N,当P₁＝P₂＝…＝P_N时，则判定各通道的数据满足同步关系，可做进一步后续处理；

所述的通道内数据段分割器用于将各通道的连续采样数据划分成适应于分段处理的若干数据段，各通道对应数据段内的数据点数相同。各通道的段内数据点数描述如表格1所示，满足SP₁₁＝SP₂₁＝…＝SP_N1，SP₁₂＝SP₂₂＝…＝SP_N2，……，SP_1k＝SP_2k＝…＝SP_Nk；

表格1 各通道段内数据点数表示列表

序号	数据段1点数	数据段2点数	……	数据段k点数
					通道一	SP<sub>11</sub>	SP<sub>12</sub>	……	SP<sub>1k</sub>
通道二	SP<sub>21</sub>	SP<sub>22</sub>	……	SP<sub>2k</sub>
					……	……	……	……
通道N	SP<sub>N1</sub>	SP<sub>N2</sub>	……	SP<sub>Nk</sub>

所述的复信号变换器用于将划分后的各数据段实信号变换为对应的复信号，并将变换后的复信号输出至段内相位估算器；

所述的段内相位估算器用于计算各数据段内复信号的相位，即计算每个复数据样点的相位角度值，获得每个通道内各数据段的相位序列，如表格2所示；

表格2 各通道段内相位序列表

序号	数据段1的相位序列	数据段2的相位序列	……	数据段k的相位序列
					通道一	θ<sub>11</sub>[......]，共SP<sub>11</sub>个元素	θ<sub>12</sub>[......]，共SP<sub>12</sub>个元素	……	θ<sub>1k</sub>[......]，共SP<sub>1k</sub>个元素
通道二	θ<sub>21</sub>[......]，共SP<sub>21</sub>个元素	θ<sub>22</sub>[......]，共SP<sub>22</sub>个元素	……	θ<sub>1k</sub>[......]，共SP<sub>2k</sub>个元素
					……	……	……	……	……
通道N	θ<sub>n1</sub>[......]，共SP<sub>N1</sub>个元素	θ<sub>n2</sub>[......]，共SP<sub>N2</sub>个元素	……	θ<sub>Nk</sub>[......]，共SP<sub>Nk</sub>个元素

复信号的相位估算方法具体包括：将实信号通过希尔伯特变换方法转换为复信号，复信号具有实部分量和虚部分量，如：s＝a+j*b，根据此关系式可计算出该复信号的相位：以上计算过程需要利用时钟同步单元保持两者之间的同步关系，也就是说需要确定信号相位角度值与阵列天线方位角度值之间确定的一一对应关系。

所述的通道间段内相位比较器用于计算各通道相对于其中任一通道(本实施例中以通道一为参考通道进行描述)的段内相对相位，获得段内相对相位序列，并计算出该序列的平均值，相对相位序列和序列的平均值分别如表格3和表格4所示。

表格3 各通道段内相对相位序列

表格4 各通道段内相对相位序列的均值

所述的通道内段间相对相位线性度估算器用于对通道间段内相位比较器输出的各通道的相对相位均值序列进行独立的线性分析。即对每一个通道的k个相对相位均值进行线性拟合，计算出每一条拟合曲线的斜率，如表格5。

表格5 各通道拟合曲线的斜率

序号	各通道相对相位均值拟合曲线的斜率
		通道一	k<sub>ch1</sub>＝0
通道二	k<sub>ch2</sub>
		通道三	k<sub>cha</sub>
……	……
		通道N-1	k<sub>chN-1</sub>
通道N	k<sub>chN</sub>

所述的通道间相位曲线斜率比较器用于比较通道内段间相对相位线性度估算器输出的各通道拟合曲线的斜率，判断各通道斜率值k_ch2，k_ch3，……，k_chN是否满足等差数列关系，并将判别结果输出至DBF功能检测模块。曲线斜率的比较结果也就是上述表5中所述的各通道相对相位均值拟合曲线的斜率k_ch2，k_ch3…k_chN。

如果满足等差数列关系，则判定该雷达***能够实现接收DBF功能；如果不满足等差数列关系，判定该雷达***无法实现接收DBF功能或合成波束的误差较大，由此可进一步由DBF功能检测模块对该雷达***进行硬件故障排查或对***时序逻辑控制信号是否正常、时钟信号是否同步等性能进行检测。

本发明的上述数字式相位线性分析器及相位线性分析方法在雷达***DBF性能检测外场试验中得到了良好应用。经实际测试结果表明：该数字式相位线性分析器及相位线性分析方法在雷达***的外场DBF性能测试中运行良好，能够快速准确的检测雷达***的接收DBF性能，操作步骤简单，数据处理快速灵活。

实施例一

如图4所示，在本实例中提供了一种用于雷达***接收DBF功能检测的数字式相位线性分析器，包括：ADC转换单元1、数字下变频模块2、相位线性分析模块3、时钟同步单元4、旋转角度同步记录器5和DBF功能检测模块6。所述的ADC转换单元1与数字下变频模块2连接，将射频接收机输出的中频模拟信号进行采用量化，并将量化后的数字中频信号输出到数字下变频模块。ADC转换单元1受控于时钟同步单元，与数字下变频模块2、相位线性分析模块3、旋转角度同步记录器5之间保持严格的时间同步关系。

所述的数字下变频模块2与ADC转换单元1和相位线性分析模块3连接，用于将ADC转换单元1输入来的数字中频信号变换到基带，并输出至相位线性分析模块3进行数字信号处理。

所述的相位线性分析模块3是本发明的数字式相位线性分析器的核心元件。其输入端与数字下变频模块2连接，对输入的数字基带信号进行处理，包括通道间时序判别、数据段分割、复信号变换、段内相位估算、通道间相位比较、通道间相对相位线性度估算分析操作，其输出端与DBF功能检测模块连接，将分析结果输出至DBF功能检测模块。

所述的时钟同步单元4与ADC转换单元1、数字下变频模块2、相位线性分析模块3、旋转角度同步记录器5连接，为其提供同步时钟信号，该时钟同步单元4同时与雷达***其他单元模块的时钟信号保持严格的时间同步。

所述的旋转角度同步记录器5与相位线性分析模块3和DBF功能检测模块6连接，将实时记录下的天线阵列旋转角度信号输出至相位线性分析模块3和DBF功能检测模块6；旋转角度同步记录器5受控于时钟同步单元4，输出的旋转角度信号具有确定的时序标记。

所述的DBF功能检测模块6与相位线性分析模块3和旋转角度同步记录器5连接，根据各通道相对相位线性关系和对应的天线阵列旋转角度对雷达***的DBF功能进行分析，给出雷达***接收DBF功能检测结果。

所述的ADC转换单元1是数字式相位线性分析器的模拟-数字转换器件，该ADC转换单元具体包括：放大器、滤波器和ADC转换模块。所述的放大器和滤波器分别用于对射频接收机输出的中频信号进行放大和滤波处理；所述的ADC转换模块用于对放大和滤波处理后的中频信号进行数字采集。ADC转换单元1的输入端通过射频电缆与雷达射频接收机的中频信号输出端连接；其输出端通过低频电缆与数字下变频模块2连接；ADC转换单元1与时钟同步单元4通过射频电缆连接。如图5所示，时钟同步单元4将ADC转换单元的时钟同步信号41输入至ADC转换单元1，使其完成模拟-数字转换并与其他单元模块建立时间同步关系。

所述的数字下变频模块2包括：数控振荡器、混频器和抽样滤波器。所述的数字振荡器用于为***提供本振信号；所述的混频器用于将数字采集的中频信号转变成低频信号；所述的抽样滤波器用于减低低频信号的采样数据率。数字下变频模块2的输入端与ADC转换单元1连接；其输出端通过低频电缆与相位线性分析模块3连接；数字下变频模块2同时与时钟同步单元4通过射频电缆连接；如图5所示，时钟同步单元4将数字下变频模块的时钟同步信号42输出至数字下变频模块2，使其完成数字中频到数字基带信号的转换，数字下变频模块2保持与其他单元模块的时间同步关系。

如图5所示，在本实施例中，所述的相位线性分析模块3包括：通道间时序同步判别器31、通道内数据段分割器32、复信号变换器33、段内相位估算器34、通道间段内相位比较器35、通道内段间相对相位线性度估算器36、通道间相位曲线斜率比较器37。所述的通道间时序同步判别器31与数字下变频模块2连接，对数字下变频模块2输入的多通道数字基带信号进行时序判别，判断各通道信号是否具有严格的时间同步关系，将具有严格时间同步关系的数字信号输出至通道内数据段分割器32。通道间时序判别器31通过射频电缆与时钟同步单元4连接，接收时钟同步单元4输入通道间时序同步判别器的时钟同步信号43，保证多通道数据时序判别的准确性和一致性；所述的通道内数据段分割器32接收通道间时序判别器31输入的多通道数字信号，将每个通道的数据分割成若干数据段，并保持各通道对应数据段之间的严格时间同步，分割的信号波形如图6所示。通道内数据段分割器32接收时钟同步单元4输入通道内数据段分割器的时钟同步信号44，生成用于分割各通道数据的时序控制信号，每个通道的数据段1，数据段2，……数据段k保持严格的同步时间关系，以保证各通道相同数据段内的数据点数一致。通道内数据段分割器32同时与旋转角度同步记录器5连接，接收旋转角度同步记录器5输入的天线阵列第一角度位置信号51，根据旋转角度确定分割的数据段长度，即确定数据段分割时序控制信号的控制时序和逻辑；所述的复信号变换器33与通道内数据段分割器32和段内相位估算器34连接，接收通道内数据段分割器32输入的实信号，将其转换成对应的复数信号，并输出至段内相位估算器34；所述的段内相位估算器34与复信号变换器33和通道间段内相位比较器35连接，用于计算各通道每个数据段内所有复数信号的相位，得到与数据段相对应的相位序列，并输出至通道间段内相位比较器35；所述的通道间段内相位比较器35与段内相位估算器34和通道内段间相对相位线性度估算器36连接，用于计算各通道相对于参考通道的段内相对相位，获得段内相对相位序列，并计算段内相对相位序列的平均值，计算结果输出至通道内段间相对相位线性度估算器36；所述的通道内段间相对相位线性度估算器36与通道间段内相位比较器35和通道间相位曲线斜率比较器37连接，用于对各通道内所有数据段的相位平均值进行线性拟合，计算各通道拟合曲线的斜率值，将计算结果输出至通道间相位曲线斜率比较器37；所述的通道间相位曲线斜率比较器37与通道内段间相对相位线性度估算器36和DBF功能检测模块6连接，用于比较各通道曲线斜率之间的数值关系，判断各通道曲线斜率是否满足等差数列，将比较结果输出至DBF功能检测模块6。

所述的时钟同步单元4用于产生数字式相位线性分析器所需的所有时钟信号，产生的时钟信号与雷达***其他单元模块的时钟信号保持同步关系。时钟同步单元4与ADC转换单元1、数字下变频模块2、通道间时序同步判别器31、通道内数据段分割器32连接，输出同步时钟信号，时钟同步单元输出的信号具有高频率精度和高频率稳定度的特性。

所述的旋转角度同步记录器5用于实时记录雷达天线阵列的方位角度值，角度值与各通道数字信号之间保持严格的时间同步关系。输出至通道内数据段分割器的天线阵列第一角度位置信号51用于确定各通道数据段的分割方式；输出至DBF功能检测模块的天线阵列第二角度位置信号52用于DBF功能检测分析的数据输入。

所述的DBF功能检测模块6与相位线性分析模块3和旋转角度同步记录器5连接，根据各通道相对相位线性关系和相应的天线阵列旋转角度对雷达***的DBF功能进行分析，给出雷达***接收DBF功能检测结果。

如图7所示，为本发明的数字式相位线性分析器在雷达***中的应用实例示意框图。该数字式线性相位分析器应用于雷达***接收DBF功能检测中，降低了测试复杂度，提高了测试效率和检测精度；同时无需对各通道固有延时进行专门校正，简化了操作步骤；采用数字化方式进行信号计算处理，大大增加了信号处理的灵活性，能够获得较高的处理信噪比和计算速度，提高了雷达***DBF功能检测的时效性和准确性。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1)将各射频接收机输出的中频信号分别进行采样量化，将量化后的中频信号进行数字下变频，获得各路基带数字信号；

步骤2)对各路基带数字信号进行通道间同步时序判别，将满足同步时序关系的每一通道的基带数字信号分割成若干数据段；

步骤3)将分割后的数据段转换为对应的复信号，估算出各数据段内复信号的相位序列；

步骤4)设定任一通道为参考通道，将每一通道的各数据段内相位序列与参考通道的各数据段内相位序列进行比较，得出每一通道的各数据段内相对相位序列，并计算各数据段的相对相位序列的平均值；

步骤5)将每一通道中各数据段的相对相位序列的平均值组成的序列进行线性度估算，求得各序列的曲线斜率；

步骤6)对除参考通道外的各通道的曲线斜率进行等差数列关系比较，如果曲线斜率不满足等差数列关系，则将其对应的通道判定为不符合DBF功能要求，否则，判定为符合DBF功能要求。

2.一种用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析***，其特征在于，该***包括：ADC转换单元(1)、数字下变频模块(2)、相位线性分析模块(3)、时钟同步单元(4)、旋转角度同步记录器(5)和DBF功能检测模块(6)；

所述的ADC转换单元(1)，用于将各射频接收机输出的中频信号进行采样量化；

所述的数字下变频模块(2)，用于将ADC转换单元(1)量化后的中频信号进行数字下变频，获得各路基带数字信号，并将基带数字信号输出至相位线性分析模块(3)；

所述的相位线性分析模块(3)，用于对各路基带数字信号进行通道间同步时序判别，将满足同步时序关系的每一通道的基带数字信号分割成若干数据段；将分割后的数据段转换为对应的复信号，估算出各数据段内复信号的相位序列；设定任一通道为参考通道，将每一通道的各数据段内相位序列与参考通道的各数据段内相位序列进行比较，得出每一通道的各数据段内相对相位序列，并计算各数据段的相对相位序列的平均值；将每一通道中各数据段的相对相位序列的平均值组成的序列进行线性度估算，求得各序列的曲线斜率；对除参考通道外的各通道的曲线斜率进行等差数列关系比较，将比较结果输出至DBF功能检测模块(6)；

所述的DBF功能检测模块(6)，对相位线性分析模块(3)输出的曲线斜率比较结果进行分析，并结合旋转角度同步记录器(5)输出的天线阵列旋转角度检测雷达***的DBF功能；

所述的时钟同步单元(4)，用于产生ADC转换单元(1)、数字下变频模块(2)、相位线性分析模块(3)和旋转角度同步记录器(5)所需的时钟同步信号；

所述的旋转角度同步记录器(5)，用于实时记录天线阵列的旋转角度值，该旋转角度值与雷达接收数据之间保持时间同步对应关系。

3.根据权利要求2所述的用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析***，其特征在于，所述的ADC转换单元包括：放大器、滤波器和ADC转换模块；所述的放大器和滤波器分别用于对射频接收机输出的中频信号进行放大和滤波处理；所述的ADC转换模块用于对放大和滤波处理后的中频信号进行数字采集。

4.根据权利要求3所述的用于雷达***DBF功能检测的相位线性分析***，其特征在于，所述的数字下变频模块包括：数控振荡器、混频器和抽样滤波器；所述的数字振荡器用于为***提供本振信号；所述的混频器用于将数字采集的中频信号转变成基带数字信号；所述的抽样滤波器用于减低基带数字信号的采样数据率。