CN112763987B - 一种基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，其包括两个ADC模块、混频模块、信号选择模块和幅度修正模块，两个ADC模块用于对第一射频通道和第二射频通道的信号进行采样得到第一采样信号和第二采样信号，并发送至混频模块；混频模块用于分别得到第一基带IQ信号和第二基带IQ信号；信号选择模块用于检测第一基带IQ信号以及第二基带IQ信号的幅度，在第一基带IQ信号的幅度大于或等于第一门限幅度且第二基带IQ信号的幅度小于第二门限幅度时，选择第一基带IQ信号输出，在第二基带IQ信号的幅度大于或等于第二门限幅度时，选择第二基带IQ信号输出。本发明能够实现实时全动态接收，并且无失真的恢复信号相位。

Description

一种基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***

技术领域

本发明涉及二次雷达技术领域，特别是涉及一种基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***。

背景技术

传统二次雷达的接收机的最小信号接收功率为-85dBm，由于接收机的接收功率跨度通常为70dB，可知接收机动态范围为-15dBm～-85dBm。而现有的ADC器件的接收功率范围是+1dBm～-50dBm，接收功率跨度大约为50dB，不满足动态接收。

目前，二次雷达主要通过AGC(自动增益控制)或中频对数放大器来实现全动态接收。但是，AGC是根据接收信号强度进行正反馈控制，在AGC的作用下，雷达会分时接收近距离目标和远距离目标的信号，导致在接收近距离目标的信号时，远距离目标的信号会丢失。中频对数放大器则存在成本高，会破坏信号相位等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，能够实现实时全动态接收，并且无失真的恢复信号相位。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，包括第一ADC模块、第二ADC模块、混频模块、信号选择模块和幅度修正模块，所述第一ADC模块通过第一射频通道连接二次雷达的天线，所述第二ADC模块通过第二射频通道连接二次雷达的天线，所述第一射频通道的增益为第一数值，所述第二射频通道的增益为第二数值，所述第一ADC模块的接收功率范围在接收机动态范围的下限值与第三数值之间，所述第二ADC模块的接收功率范围在第三数值与接收机动态范围的上限值之间，第一数值大于第二数值，所述第三数值为负数，且第三数值的绝对值比第一数值小1；

所述第一ADC模块用于对第一射频通道的信号进行采样得到第一采样信号，并发送至混频模块；所述第二ADC模块用于对第二射频通道的信号进行采样得到第二采样信号，并发送至混频模块；

所述混频模块用于对第一采样信号和第二采样信号进行下变频、AM解调处理，分别得到第一基带IQ信号和第二基带IQ信号，并发送至信号选择模块；

所述信号选择模块用于检测第一基带IQ信号的幅度是否大于第一门限幅度以及第二基带IQ信号的幅度是否大于第二门限幅度，在第一基带IQ信号的幅度大于或等于第一门限幅度且第二基带IQ信号的幅度小于第二门限幅度时，选择第一基带IQ信号输出至幅度修正模块，在第二基带IQ信号的幅度大于或等于第二门限幅度时，选择第二基带IQ信号输出至幅度修正模块；

所述幅度修正模块用于将预设修正系数与第一基带IQ信号相乘后进行输出，或者将预设修正系数、修正倍数与第二基带IQ信号相乘后进行输出，所述修正倍数为第一数值与第二数值的差值对应的幅度。

优选的，所述信号选择模块还用于在第一基带IQ信号的幅度大于或等于第一门限幅度且第二基带IQ信号的幅度大于或等于第二门限幅度，选择第一基带IQ信号输出至幅度修正模块。

优选的，还包括第一FIFO缓存模块、第二FIFO缓存模块和延时控制模块；

所述第一ADC模块用于将第一采样信号发送至第一FIFO缓存模块；所述第二ADC模块用于将第二采样信号发送至第二FIFO缓存模块；

所述第一FIFO缓存模块用于对第一采样信号延时第一数量的时钟，并将延时后的第一采样信号发送到混频模块；

所述第二FIFO缓存模块用于对第二采样信号延时第二数量的时钟，并将延时后的第二采样信号发送到混频模块；

所述混频模块用于将第一基带IQ信号和第二基带IQ信号发送至延时控制模块；

所述延时控制模块用于对比第一基带IQ信号和第二基带IQ信号的上升沿，计算出相对延时差，在相对延时差不为0时，根据***时钟和相对延时差计算出第一数量和第二数量，以分别控制第一FIFO缓存模块和第二FIFO缓存模块进行延时，在相对延时差为0时，将第一基带IQ信号和第二基带IQ信号发送到信号选择模块。

优选的，所述接收机动态范围为-85dBm～-15dBm。

优选的，所述第一数值为46，所述第二数值为10，所述第三数值为-45。

优选的，所述第一门限幅度为-39dBm对应的幅度，所述第二门限幅度为-35dBm对应的幅度。

区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：

1、完全克服了采用AGC会分时接收近距离目标和远距离目标的信号的缺点，可以同时接收远距离目标以及近距离目标的信号；

2、相对于采用中频对数放大器的方式，可以以更低的成本实现全动态接收，可以无失真的恢复信号相位，不存在破坏信号相位的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***的原理框图。

图2是本发明另一实施例的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，本发明实施例的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***包括第一ADC模块1、第二ADC模块2、混频模块3、信号选择模块4和幅度修正模块5，所述第一ADC模块1通过第一射频通道连接二次雷达的天线，第二ADC模块2通过第二射频通道连接二次雷达的天线，第一射频通道的增益为第一数值，第二射频通道的增益为第二数值，第一ADC模块1的接收功率范围在接收机动态范围的下限值与第三数值之间，第二ADC模块2的接收功率范围在第三数值与接收机动态范围的上限值之间，第一数值大于第二数值，第三数值为负数，且第三数值的绝对值比第一数值小1。

第一ADC模块1用于对第一射频通道的信号进行采样得到第一采样信号，并发送至混频模块3；第二ADC模块2用于对第二射频通道的信号进行采样得到第二采样信号，并发送至混频模块3。其中，二次雷达的天线接收到的信号分为两路分别进入第一射频通道和第二射频通道，由于第一射频通道的增益较大，会形成大信号，而第二射频通道的增益较小，会形成小信号。两个射频通道的大、小信号分别送到第一ADC模块1和第二ADC模块2进行采样。需要注意的是，此处的大、小是第一射频通道和第二射频通道相互比较而言。

混频模块3用于对第一采样信号和第二采样信号进行下变频、AM解调处理，分别得到第一基带IQ信号和第二基带IQ信号，并发送至信号选择模块4。混频模块3进行AM解调的过程是对下变频后的基带IQ进行平方求和。

信号选择模块4用于检测第一基带IQ信号的幅度是否大于第一门限幅度以及第二基带IQ信号的幅度是否大于第二门限幅度，在第一基带IQ信号的幅度大于或等于第一门限幅度且第二基带IQ信号的幅度小于第二门限幅度时，选择第一基带IQ信号输出至幅度修正模块5，在第二基带IQ信号的幅度大于或等于第二门限幅度时，选择第二基带IQ信号输出至幅度修正模块5。

在一个实际应用中，接收机动态范围为-85dBm～-15dBm、第一数值为46，第二数值为10，第三数值为-45、第一门限幅度为-39dBm对应的幅度，第二门限幅度为-35dBm对应的幅度。也就是说，第一射频通道的增益为46dB，第二射频通道的增益为10dB，第一ADC模块1的接收功率范围为(-85～-45)dBm，第二ADC模块2的接收功率范围为(-45～-15)dBm。

如果第一基带IQ信号的幅度大于或等于第一门限幅度且第二基带IQ信号的幅度小于第二门限幅度，表示接收机动态范围处于(-85～-45)dBm，此时第一基带IQ信号的幅度比较合适，而第二基带IQ信号的幅度过小，不满足灵敏度要求，因此信号选择模块3选择第一基带IQ信号输出。

如果第二基带IQ信号的幅度大于或等于第二门限幅度，表示接收机动态范围处于(-45～-15)dBm，此时第一基带IQ信号的幅度过大，已经饱和溢出，而第二基带IQ信号的幅度比较合适，因此信号选择模块3选择第二基带IQ信号输出。

幅度修正模块5用于将预设修正系数与第一基带IQ信号相乘后进行输出，或者将预设修正系数、修正倍数与第二基带IQ信号相乘后进行输出，修正倍数为第一数值与第二数值的差值对应的幅度。第一数值与第二数值的差值为36dB，修正倍数也就是36dB对应的幅度。

其中，预设修正系数为预先设置的定值，可以根据二次雷达的数据传输位宽灵活设置。当接收机动态范围处于(-85～-45)dBm时，幅度修正模块4输出的是第一基带IQ值×预设修正系数。当接收机动态范围处于(-45～-15)dBm时，由于第一射频通道和第二射频通道的增益相差36dB，36dB对应的幅度为63.1，所以幅度修正模块4输出的是第二基带IQ值×预设修正系数×63.1。

在本实施例中，信号选择模块3还用于在第一基带IQ信号的幅度大于或等于第一门限幅度且第二基带IQ信号的幅度大于或等于第二门限幅度，选择第一基带IQ信号输出至幅度修正模块4。

其中，第一ADC模块1的接收功率范围和第二ADC模块2的接收功率范围不重叠，也就是说它们的接收功率范围区间都不包括第三数值，而如果接收机动态范围刚好位于-45dBm时，此时第一基带IQ信号的幅度为1dBm，大于-39dBm，第二基带IQ信号的幅度为-35dBm，等于-35dBm，但是，信号幅度越大，信噪比越好，因此信号选择模块3仍然选择第一基带IQ信号输出。

参阅图2，是本发明另一实施例的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***的原理框图，本实施例的二次雷达全动态接收***具有与前述实施例相同的技术特征，不同之处在于，本实施例的二次雷达全动态接收***还包括第一FIFO缓存模块6、第二FIFO缓存模块7和延时控制模块8。

第一ADC模块1用于将第一采样信号发送至第一FIFO缓存模块5；第二ADC模块2用于将第二采样信号发送至第二FIFO缓存模块6；

第一FIFO缓存模块6用于对第一采样信号延时第一数量的时钟，并将延时后的第一采样信号发送到混频模块3；

第二FIFO缓存模块7用于对第二采样信号延时第二数量的时钟，并将延时后的第二采样信号发送到混频模块3；

混频模块3用于将第一基带IQ信号和第二基带IQ信号发送至延时控制模块8；

延时控制模块8用于对比第一基带IQ信号和第二基带IQ信号的上升沿，计算出相对延时差，在相对延时差不为0时，根据***时钟和相对延时差计算出第一数量和第二数量，以分别控制第一FIFO缓存模块6和第二FIFO缓存模块7进行延时，在相对延时差为0时，将第一基带IQ信号和第二基带IQ信号发送到信号选择模块4。

通过上述方式，本发明实施例的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***通过将接收机动态范围拆分为两段，分别作为两个ADC采样模块的接收功率范围，通过比较两个ADC模块采样到的信号幅度来择一输出，从而能够实现实时全动态接收，并且无失真的恢复信号相位。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (6)

1.一种基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，其特征在于，包括第一ADC模块、第二ADC模块、混频模块、信号选择模块和幅度修正模块，所述第一ADC模块通过第一射频通道连接二次雷达的天线，所述第二ADC模块通过第二射频通道连接二次雷达的天线，所述第一射频通道的增益为第一数值，所述第二射频通道的增益为第二数值，所述第一ADC模块的接收功率范围在接收机动态范围的下限值与第三数值之间，所述第二ADC模块的接收功率范围在第三数值与接收机动态范围的上限值之间，第一数值大于第二数值，所述第三数值为负数，且第三数值的绝对值比第一数值小1；

所述第一ADC模块用于对第一射频通道的信号进行采样得到第一采样信号，并发送至混频模块；所述第二ADC模块用于对第二射频通道的信号进行采样得到第二采样信号，并发送至混频模块；

所述混频模块用于对第一采样信号和第二采样信号进行下变频、AM解调处理，分别得到第一基带IQ信号和第二基带IQ信号，并发送至信号选择模块；

所述信号选择模块用于检测第一基带IQ信号的幅度是否大于第一门限幅度以及第二基带IQ信号的幅度是否大于第二门限幅度，在第一基带IQ信号的幅度大于或等于第一门限幅度且第二基带IQ信号的幅度小于第二门限幅度时，选择第一基带IQ信号输出至幅度修正模块，在第二基带IQ信号的幅度大于或等于第二门限幅度时，选择第二基带IQ信号输出至幅度修正模块；

所述幅度修正模块用于将预设修正系数与第一基带IQ信号相乘后进行输出，或者将预设修正系数、修正倍数与第二基带IQ信号相乘后进行输出，所述修正倍数为第一数值与第二数值的差值对应的幅度。

2.根据权利要求1所述的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，其特征在于，所述信号选择模块还用于在第一基带IQ信号的幅度大于或等于第一门限幅度且第二基带IQ信号的幅度大于或等于第二门限幅度，选择第一基带IQ信号输出至幅度修正模块。

3.根据权利要求1或2所述的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，其特征在于，还包括第一FIFO缓存模块、第二FIFO缓存模块和延时控制模块；

所述第一ADC模块用于将第一采样信号发送至第一FIFO缓存模块；所述第二ADC模块用于将第二采样信号发送至第二FIFO缓存模块；

所述第一FIFO缓存模块用于对第一采样信号延时第一数量的时钟，并将延时后的第一采样信号发送到混频模块；

所述第二FIFO缓存模块用于对第二采样信号延时第二数量的时钟，并将延时后的第二采样信号发送到混频模块；

所述混频模块用于将第一基带IQ信号和第二基带IQ信号发送至延时控制模块；

所述延时控制模块用于对比第一基带IQ信号和第二基带IQ信号的上升沿，计算出相对延时差，在相对延时差不为0时，根据***时钟和相对延时差计算出第一数量和第二数量，以分别控制第一FIFO缓存模块和第二FIFO缓存模块进行延时，在相对延时差为0时，将第一基带IQ信号和第二基带IQ信号发送到信号选择模块。

4.根据权利要求3所述的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，其特征在于，所述接收机动态范围为-85dBm～-15dBm。

5.根据权利要求4所述的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，其特征在于，所述第一数值为46，所述第二数值为10，所述第三数值为-45。

6.根据权利要求5所述的基于动态范围拆分的二次雷达全动态接收***，其特征在于，所述第一门限幅度为-39dBm对应的幅度，所述第二门限幅度为-35dBm对应的幅度。