面陣相掃低空雷達信號處理系統的制作方法

本發明涉及雷達領域，尤其涉及一種X/Ku波段的面陣相掃低空雷達信號處理系統。

背景技術：

《低空空域管理改革指導意見》要求“始終把確保空防安全、飛行安全和地面重要目標安全放在首位。在空中禁區、空中危險區、國境地帶、全國重點防空目標區和重點防空目標周圍一定區域上空以及飛行密集地區、機場管制地帶等區域，原則上不劃設監視空域和報告空域”，這意味著低空“管制空域”需要搜索、預警并處置超空域范圍飛行的目標。低空警戒、空管系統等在內的整個通用航空產業鏈將迎來全面爆發。

再者，隨著我國在國際上政治經濟地位的提高，國內外安防市場面臨的挑戰越來越大。目前，國內外安防市場的需求驅動主要源于兩類威脅：傳統安全威脅和非傳統完全威脅。傳統安全威脅主要是指國家面臨的軍事威脅及威脅國際安全的軍事因素。非傳統安全又稱為“新安全威脅”，指的是人類社會過去沒有遇到或很少見過的安全威脅；具體說，是指近些年逐漸突出的、發生在戰場之外的安全威脅。近些年恐怖主義、跨國犯罪、走私販毒、海盜等非傳統安全威脅逐漸突出，已成為世界越來越棘手的安全問題。

目前的空中管制、要地防空主要通過大型雷達檢測，但是現有的監控雷達設備復雜，體積大，功耗大，不宜展開及部署，尤其對低空、超低空目標發現能力弱。因此，迫切需要一種能夠適用于低空監測的技術。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決現有技術中存在的上述問題，提供一種面陣相掃低空雷達信號處理系統。本發明能夠在復雜的地形及強雜波淹沒的狀態中取舍分割算出動目標的特征信號和靜目標的特征信號，從而對動目標進行監控識別。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種面陣相掃低空雷達信號處理系統，其特征在于：包括面陣相掃天饋、腔體濾波器、合成濾波放大模塊、信號差分合成處理模塊、A/D數模檢測模塊、信號反饋控制比較模塊和電橋平衡控制預掃描識別電路，其中，

所述面陣相掃天饋用于發射信號和接收信號；

所述腔體濾波器用于對面陣相掃天饋接收信號的中心頻率濾波，并將中心頻率濾波后的信號耦合至合成濾波放大模塊；

所述合成濾波放大模塊用于對濾波后的信號進行“與非門”電路識別放大，并將放大的各路信號耦合至信號差分合成處理模塊進行比較；

所述信號差分合成處理模塊用于對經合成濾波模塊放大后的各路信號進行差分，然后耦合出四路信號并進行合成處理，再倒相放大后合成為兩路信號，并耦合至A/D數模檢測模塊；

所述A/D數模檢測模塊用于對兩路差分放大信號進行數模轉換放大，并對該兩路信號進行加權處理，分出動目標信號與靜目標信號的門限處理，判決出動目標信號與靜目標信號，并將兩種信號抽樣輸出耦合至信號反饋控制比較模塊；

所述信號反饋控制比較模塊用于對抽樣的動目標信號和抽樣的靜目標信號進行差錯控制，差錯控制后由信號反饋控制比較模塊輸出信號至電橋平衡控制預掃描識別電路中進行鑒相識別；

所述電橋平衡控制預掃描識別電路用于完成信號反饋控制比較模塊中動目標信號與靜目標信號的幅值控制，且將兩信號進行倒相疊加，完成“0”與“1”兩種數字識別信號反饋至信號差分合成處理模塊中進行鑒相識別，從而得出動目標信號與靜目標信號的特征信號。

所述腔體濾波器至少為兩個，每個腔體濾波器將濾波后的信號分成兩路信號后同時進行放大，該兩路放大的信號同時輸入一合成濾波放大模塊構成“與非門”關系，并形成一路信號，然后再將該路信號耦合至信號差分合成處理模塊。

所述信號差分合成處理模塊對接收到的信號進行差分，差分出四路相位不同的信號，并通過“與非門”進行合成處理，再通過倒相放大器倒相放大后合成為兩路信號，并耦合至A/D數模檢測模塊。

所述A/D數模檢測模塊將動目標信號與靜目標信號的抽樣信號通過電容耦合至信號反饋控制比較模塊，所述信號反饋控制比較模塊通過信號門限設置Cpk-1耦合輸入有基準信號，將兩種抽樣信號同時與基準信號進行幅值與相位比較，若基準信號與任意一種抽樣信號的幅值不同或相位不同時，信號反饋控制比較模塊輸出兩路電平不等的信號，若基準信號與兩種抽樣信號的幅值與相位均相同時，信號反饋控制比較模塊輸出兩路電平相同的信號。

所述基準信號為雷達開機后多次掃描周圍環境并去掉動目標信號后所形成的背景信號，將該背景信號與周圍任何動目標反映到面陣相掃天饋中的動目標信號進行比對差減，即|靜目標信號—動目標信號|=Δ靜目標信號，將這個Δ靜目標信號進行編碼分類構成Δ靜目標信號脈沖串，在Δ靜目標信號脈沖中進行等距離的加入督元碼脈沖△動目標信號作為控制監控脈沖信號，經Δ靜目標信號+△動目標信號得到Φ復合信號，這個Φ復合信號就是雷達在掃描過程中的實際動目標信號。

所述電橋平衡控制預掃描識別電路包括多個電阻，多個電阻之間采用串聯和并聯的方式連接而成，并分別輸出VA、VB、VC、VD、VE五個特征信號電平；當電橋平衡控制預掃描識別電路接收到信號反饋控制比較模塊輸出的信號后，電橋平衡控制預掃描識別電路輸出三個脈沖觸發信號至信號差分合成處理模塊，信號差分合成處理模塊根據該三個脈沖觸發信號確定出動目標信號與靜目標信號的特征信號。

采用本發明的優點在于：

一、本發明實現了動目標信號與靜目標信號的差分的特征信號，體現了雷達在低空監視中區分出背景信號與低慢小目標信號的特征，形成雷達發現目標的點跡凝聚，能夠在復雜的地形及強雜波淹沒的狀態中取舍分割算出動目標的特征信號，從而對動目標進行監控識別。

二、本發明發現低空目標的靈敏度高，提高了雷達的虛警率（檢知率）。

三、本發明適用于3000米以下貼近地面和海平面的目標的監控識別。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖；

圖2為本發明的電路原理圖。

具體實施方式

一種面陣相掃低空雷達信號處理系統，包括面陣相掃天饋、腔體濾波器、合成濾波放大模塊、信號差分合成處理模塊、A/D數模檢測模塊、信號反饋控制比較模塊和電橋平衡控制預掃描識別電路，其中，

所述面陣相掃天饋用于發射信號和接收信號；

所述腔體濾波器用于對面陣相掃天饋接收信號的中心頻率濾波，并將中心頻率濾波后的信號耦合至合成濾波放大模塊；

所述合成濾波放大模塊用于對濾波后的信號進行“與非門”電路識別放大，并將放大的各路信號耦合至信號差分合成處理模塊進行比較；

所述信號差分合成處理模塊用于對經合成濾波模塊放大后的各路信號進行差分，然后耦合出四路信號并進行合成處理，再倒相放大后合成為兩路信號，并耦合至A/D數模檢測模塊；

所述A/D數模檢測模塊用于對兩路差分放大信號進行數模轉換放大，并對該兩路信號進行加權處理，分出動目標信號與靜目標信號的門限處理，判決出動目標信號與靜目標信號，并將兩種信號抽樣輸出耦合至信號反饋控制比較模塊；

所述信號反饋控制比較模塊用于對抽樣的動目標信號和抽樣的靜目標信號進行差錯控制，差錯控制后由信號反饋控制比較模塊輸出信號至電橋平衡控制預掃描識別電路中進行鑒相識別；

所述電橋平衡控制預掃描識別電路用于完成信號反饋控制比較模塊中動目標信號與靜目標信號的幅值控制，且將兩信號進行倒相疊加，完成“0”與“1”兩種數字識別信號反饋至信號差分合成處理模塊中進行鑒相識別，從而得出動目標信號與靜目標信號的特征信號。

本發明中，所述腔體濾波器至少為兩個，腔體濾波器的數量與面陣雷達的數量相同，且腔體濾波器與雷達為一一對應關系，每個腔體濾波器將其對應雷達接收到的信號進行濾波后，再分成兩路信號輸出并同時進行放大，該兩路放大的信號同時輸入一合成濾波放大模塊構成“與非門”關系，并形成一路信號，然后再將該路信號耦合至信號差分合成處理模塊。

本發明中，所述信號差分合成處理模塊對接收到的信號進行差分，差分出四路相位不同的信號，并通過“與非門”進行合成處理，再通過倒相放大器倒相放大后合成為兩路信號，并耦合至A/D數模檢測模塊。

本發明中，所述A/D數模檢測模塊將動目標信號與靜目標信號的抽樣信號通過電容耦合至信號反饋控制比較模塊，所述信號反饋控制比較模塊通過信號門限設置Cpk-1耦合輸入有基準信號，將兩種抽樣信號同時與基準信號進行幅值與相位比較，若基準信號與任意一種抽樣信號的幅值不同或相位不同時，信號反饋控制比較模塊輸出兩路電平不等的信號至電橋平衡控制預掃描識別電路，若基準信號與兩種抽樣信號的幅值與相位均相同時，信號反饋控制比較模塊輸出兩路電平相同的信號至電橋平衡控制預掃描識別電路。

其中，所述基準信號為雷達開機后多次掃描周圍環境并去掉動目標信號后所形成的背景信號，將該背景信號與周圍任何動目標反映到面陣相掃天饋中的動目標信號進行比對差減，即|靜目標信號—動目標信號|=Δ靜目標信號，將這個Δ靜目標信號進行編碼分類構成Δ靜目標信號脈沖串，在Δ靜目標信號脈沖中進行等距離的加入督元碼脈沖△動目標信號作為控制監控脈沖信號，經Δ靜目標信號+△動目標信號得到Φ復合信號，這個Φ復合信號就是雷達在掃描過程中的實際動目標信號。這個Φ復合信號在軟控分流中進行編碼，形成的數據流可以與其他雜波信號有效地進行“對沖”差錯控制，糾錯雜波信源與動目標信源進行分割、梯度算法、微積分卷積算法，從而得出濾掉強大的背景雜波信號，凸現出雷達在復雜的地形及強雜波淹沒的狀態中取舍分割算出動目標的特征信號。所述的多次掃描一般是3—5次。

本發明中，所述電橋平衡控制預掃描識別電路包括多個電阻，多個電阻之間采用串聯和并聯的方式連接而成，并分別輸出VA、VB、VC、VD、VE五個特征信號電平；當電橋平衡控制預掃描識別電路接收到信號反饋控制比較模塊輸出的信號后，電橋平衡控制預掃描識別電路輸出三個脈沖觸發信號至信號差分合成處理模塊，信號差分合成處理模塊根據該三個脈沖觸發信號確定出動目標信號與靜目標信號的特征信號。

本發明中，所述信號差分合成處理模塊為信號差分合成處理IC—101模塊，所述A/D數模檢測模塊為A/D數模檢測芯片IC—102模塊。

下面結合圖1和圖2來具體說明本發明的實施原理：

設定腔體濾波器的數量為3個，分別為TR-1、TR-2和TR-3，TR-1、TR-2和TR-3進行濾波處理后的信號，分別經合成濾波放大模塊中的IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9進行和差波束A/D轉換數字放大的信號經電容C1、C2、C3耦合至信號差分合成處理模塊中進行信號差分與合成疊加處理，處理后的信號分為四路輸出。其中，C4、C5耦合出的信號經IC-01與IC-02整形放大后與倒相放大器IC10形成“與門”放大，該放大的信號形成一路動目標信號（ETR-1），這種動目標信號（ETR-1）輸入至A/D數模檢測模塊中進行奇偶判決與數據重排。同理，C6、C7耦合出的信號經IC-03與IC-04整形放大，放大的信號與倒相放大器IC11形成或“與門”放大，形成一路靜目標信號（ETR-2）至A/D數模檢測模塊中進行奇偶判決與數據重排。

然后，由A/D數模檢測模塊將動目標信號（ETR-1）與靜目標信號（ETR-2）的抽樣信號通過電容C9耦合至信號反饋控制比較模塊，信號反饋控制比較模塊通過信號門限設置Cpk-1耦合輸入有基準信號，將兩種抽樣信號同時與基準信號進行幅值與相位比較，且同步由RJ-1與RJ-2輸出至IC05與IC06數字放大器進行放大輸出至電橋平衡控制預掃描識別電路中進行判決輸出觸發脈沖信號，其中，電橋平衡控制預掃描識別電路包括電阻R3、R4、R5、R6、Rk-1和Rk-2，R3、R4、R5、R6、Rk-1和Rk-2采用串聯和并聯的方式連接而成，并分別輸出VA、VB、VC、VD、VE五個特征信號電平。

當基準信號與任意一種抽樣信號的幅值不同或相位不同時，Vc9≠Vcpk-1，IC05與IC06數字放大器放大的倍數與電平幅值不等，即VB≠VA（A、B兩點的電平不相等）時，信號反饋控制比較模塊通過RJ-1與RJ-2輸出兩路電平不等的信號至電橋平衡控制預掃描識別電路，由R3、R4、R5、R6、Rk-1、Rk-2組成的電橋平衡進入“不平衡狀態”，此時，C01、C04、C03將含有觸發脈沖耦合輸出，這時C點的電壓不等于0，即VC≠0，VD≠0，VE≠0，C01就會產生一個觸發脈沖耦合至Tr放大器進行放大，發射一個脈沖經C02至信號差分合成處理模塊進行差分比較判決。同時，C04、C03也輸出一個“提醒”信號經信號差分合成處理模塊進行軟判決的“奇偶”校正，從而得出動目標信號與靜目標信號的特征信號。

當基準信號與兩種抽樣信號的幅值與相位均相同時，Vc9=Vcpk-1，即VB=VA（A、B兩點的電平相等），信號反饋控制比較模塊輸出兩路電平相同的信號，相應地，VC=0，VE=0，VD=0，C01無輸出觸發脈沖，C04、C03也無輸出的耦合信號，相當于由電橋平衡控制預掃描識別電路輸出一個“睡眠”信號給信號差分合成處理模塊，由信號差分合成處理模塊內部自動執行信號差分合成處理，表明此時無動目標信號。