多載波信號恒定包絡調制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于相控陣雷達的陣列信號處理技術領域，具體來說是一種基于數字陣列 天線的多載波信號調制技術及其實現方法。
【背景技術】
[0002] 相控陣雷達廣泛用于多目標搜索、跟蹤和武器制導，現有的相控陣雷達采用單一 載波調制的波形，搜索、跟蹤、成像、指令制導等工作模式分時使用天線，由于指令制導占用 雷達的時間資源，影響雷達的多目標能力，因此，很多跟蹤制導火控雷達系統中，有專用的 指令制導發射天線，保證目標搜索、跟蹤占用的時間資源最大化。但是，增加指令制導發射 天線，增加了硬件設備，降低了系統的可靠性，也不便于平臺的機動和隱身，還可能產生電 磁兼容的問題。即使雷達的時間資源全部用于目標搜索、跟蹤或成像模式，雷達多目標處理 能力也很有限，這就是所有相控陣雷達都有的多目標飽和問題。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是為了解決雷達、通信、電子對抗集成系統的多載波信號的交調、互 調問題。提出了基于多相處理以及幅度相位轉換的技術產生恒定包絡多載波信號的方法。 該方法有效地解決了數字電路工作頻率的限制，充分利用DAC芯片的工作頻率，以及信號 功率放大問題，滿足恒定包絡多載波信號的產生要求。
[0004] 為此，本發明采用如下的技術方案：
[0005] -種多載波信號恒定包絡調制方法，包含以下步驟：
[0006] 步驟1、分四相產生基帶線性調頻信號的同向分量和正向分量，具體包括：
[0007] (la)分四相產生基帶線性調頻信號的相位；
[0008] 首先，將基帶線性調頻信號的同向分量和正交分量用公式（1)來表示，
[0009]rb_i(n) =cos(πμnTs2-πBnTs)
[0010] (1)
[0011]rb_q(n) =sin(πμnTs2-πBnTs)
[0012] 其中，rb_i(η)為基帶線信調頻信號的同向分量，rb_q(η)為基帶線性調頻信號的 正交分量，
為基帶線性調頻信號的調頻斜率，Τ為基帶線性調頻信號的脈沖寬度，Β為 基帶線性調頻信號的帶寬：
為基帶線性調頻信號的采樣頻率，Ts為信號的采樣周期， η為第采樣時刻序號且0彡η彡fsT-l;
[0013] 再將基帶線性調頻信號的同向分量和正交分量分四項用式（2)來表示，
[0014]rb_i(4m+n, ) =cos(jty((4m+n, )Ts)2-πB(4m+nr )TS)
[0015] (2)
[0016]rb_q(4m+n, ) =sin(3Ty((4m+n, )Ts)2-πB(4m+nr )TS)
[0017] 其中，rb_i(4m+n')為分四相表示的基帶線性調頻信號的同向分量，rb_ q(4m+n')為分四相表示的基帶線性調頻信號的正交分量η' =0，1，2,3分別代表信號的 第一、二、三、四相；
[0018] 然后將調頻斜率控制字kfn?送第一級累加器，累加輸出與頻率控制字?送第二 級累加器，累加輸出與固定相位控制字爲〃相加輸出基帶線性調頻信號的四相相位；
[0019] 其中，四相信號的頻率控制字、調頻斜率控制字kfn(和初始相位控制字辦的 計算公式為：
[0023] 其中，N為相位量化位數。
[0024] (lb)將基帶線性調頻信號四相相位轉換為幅度，生成基帶線性調頻型號的同向分 量和正交分量，具體為：將產生的四相基帶線性調頻信號的相位送給C0RDIC模塊，C0RDIC 模塊米用圓周旋轉模式，同時輸出信號的同相分量和正交分量。
[0025] 步驟2、對雷達信號進行子載波調制，具體包括：
[0026] (2a)分四相產生雷達子載波的相位，具體為：
[0027] 令穿部-纖·；，雷達子載波頻率為&，將頻率控制字送累加器，累加輸 出與固定相位控制字相加輸出最終相位，頻率控制字kn(和固定相位控制字#?·的計算公式 如下：
[0030]
[0031] (2b)用產生的四相子載波相位將產生的四相雷達基帶線性調頻信號調制到雷達 子載波頻率上，具體為：
[0032] 將每相雷達子載波相位與每相雷達基帶線性調頻信號的同相分量和正交分量送 C0RDIC模塊，C0RDIC模塊采用圓周旋轉模式，四相四個C0RDIC模塊實現雷達子載波調制， 調制后輸出雷達信號：
[0033]
[0034]r_i(4m+n')為雷達基帶線性調頻信號的同向分量經過雷達子載波調制后輸出 的雷達信號、r_q(4m+n')為雷達基帶線性調頻信號的正交分量經過雷達子載波調制后輸 出的雷達信號，其中m代表四相處理的第m個采樣時刻。
[0035] 步驟3、對通信信號進行子載波調制，包括：
[0036] (3a)對通信碼元信號進行映射，串并轉換和碼變換，并將變換后的信號升余弦濾 波后輸出通信基帶信號的同相分量和正交分量，具體為：
[0037] 對通信碼元信號進行正交差分相移鍵控（QDPSK)星座圖映射，通過串并轉換將一 路信號轉換為兩路信號輸出，通過碼變換將絕對碼轉換為相對碼，將碼變換后的信號經過 升余弦濾波器輸出兩路碼元信號cb_i(4m+n' )、cb_q(4m+n')，分別作為通信基帶信號的 同相分量和正交分量。
[0038] (3b)將通信的基帶信號調制到通信的子載波頻率上，具體為：
[0039] 將通信基帶信號的同向分量和正交分量以及每相的子載波相位送到C0RDIC模 塊，進行通信基帶信號同相分量和正交分量的QDPSK調制，調制后輸出的通信信號為：
[0040]c_i(4m+n')
[0041] = cos(2πfq (4m+n, )Ts)cb_i(4m+nr)-sin(2πfq (4m+n, )Ts)cb_q(4m+nr )
[0042] = cos (2πfq (4m+n'）Ts) cos ( Θ k)-sin (2πfq (4m+n'）Ts) sin ( Θk)
[0043] =cos(2πfq (4m+n, )Ts+Θk)
[0044] (6)
[0045]c_q(4m+n')
[0046] = sin(2πfq (4m+n, )Ts)cb_i(4m+nr)+cos(2πfq (4m+n, )Ts)cb_q(4m+nr )
[0047] = sin(2πfq(4m+n, )Ts)cos(Θk)+c〇s(2πfq (4m+n, )Ts)sin(9k)
[0048] =sin(2πfq (4m+n, )Ts+Θk)
[0049] 其中，c_i(4m+r^ )為調制后的通信信號同向分量，c_q(4m+r^ )為調制后的通信
信號正交分量； Θk為調制后通信信號的初始相位，fq為通信子 載波頻率。
[0050] 步驟4、合并雷達信號和通信信號，實現合并信號的恒包絡調制，包括：
[0051] (4a)將雷達信號和通信信號合并，并做歸一化處理，具體為：
[0052] 將雷達信號和通信信號的I路和Q路四相信號分別相加，并做歸一化處理，輸出合 并信號的同相分量s_i(4m+n')和正交分量s_q(4m+n')，其中，
[0053]
[0054] (4b)對合并后的信號同向分量和正交分量進行幅度相位轉換，生成4路中頻信 號；
[0055] 對合成后的信號的同向分量s_i(4m+r^ )和正交分量s_q(4m+r^ )進行幅度相 位轉換，輸出同向分量轉換后的相位P_i(4m+r^ )和正交分量轉換后的相位p_q(4m+r^ )， 產生 4 路中頻信號I_1 (4m+Y)、I_2 (4m+Y)、Q_1 (4m+Y)和Q_2 (4m+Y)。
[0056]p_i(4m+n, ) =cos1 (s_i(4m+n,))
[0057] (8)
[0058]p_q(4m+n, ) =cos1 (s_q(4m+n,))
[0059] I_1 (4m+n' ) = cos (2nf〇 (4m+n' )Ts+p_i(4m+n'))
[0060]I_2 (4m+n' ) = cos (2πf0(4m+n' )Ts-p_i(4m+n'))
[0061] (9)
[0062] Q_l(4m+n, ) = sin(2πf0(4m+n, )Ts+p_q(4m+nr ))
[0063] Q_2(4m+n, ) = sin(2πf0(4m+n, )Ts-p_q(4m+nr ))
[0064] 根據中頻采樣定理，把采樣頻率
帶入式（9)得到：
[0083] 由上所述，要產生最終的四路中頻信號，我們只需要對產生的信號s_i(4m+n') 和S_q(4m+n')，進行一些數學運算，就可以產生最終的4路恒定包絡中頻信號的采樣序 列，避免了求相位的過程。
[0084] 步驟5、數模轉換，具體包括：
[0085] (5a)對4路中頻信號進行兩倍的數據率轉換變成兩路信號送至數模轉換模塊；