自適應最大中頻能量跟蹤雷達接收系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型專利涉及非相參船用導航雷達技術領域，具體地說，是自適應最大中頻能量跟雷達接收系統。
【背景技術】
[0002]船用導航雷達主要用于海上目標的探測與跟蹤，輔助船舶導航避碰，保障航行安全。隨著船舶航行環境的日益復雜，導航雷達的性能直接關系到船舶的航行安全和船上人員的生命安危。
[0003]目前船用導航雷達普遍采用雷達磁控管作為雷達發射機的微波功率放大器件，由于磁控管的發射頻率會隨時間和溫度變化而發生改變，這使得下變頻后的最佳中心頻率點偏離固定頻率，如果雷達接收系統無法跟蹤磁控管的頻率變化，還是把跟蹤最佳頻率穩定在固定頻率，這時的雷達中頻回波并不處于最佳調諧位置，回波能量會減弱，影響雷達對小目標的探測能力，增加船只航行中的安全隱患。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提出了一種自適應最大中頻能量跟蹤雷達接收系統，其目的之一在于，改進傳統導航雷達接收系統僅把由混頻器下變頻后的中頻信號的中心頻率穩定在固定頻率的自動頻率跟蹤方法，設計一基于最大中頻能量跟蹤的全新的接收系統，使雷達中頻回波始終處于最佳調諧位置；其目的之二在于，雷達接收系統把處于最大中頻能量處的雷達中頻回波信號進行對數放大檢波，產生雷達視頻回波信號，并發送到雷達顯示器進行顯不ο
[0005]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是:
[0006]自適應最大中頻能量跟蹤雷達接收系統，包括射頻前端、觸發板、中頻放大器板、雷達終端，射頻前端和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發板的各路信號和中頻放大器板之間通過線纜相連，雷達終端和觸發板之間通過串口線連接，射頻前端包括低噪聲放大器、雙平衡混頻器、本地振蕩器，觸發板包括微處理器、可編程門陣列、信號緩沖處理模塊、模數轉換模塊、數模轉換模塊，中頻放大器板包括能量電壓轉換電路、低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數放大檢波電路、推完輸出電路，雷達終端包括一終端處理顯示模塊，由導航雷達發射機發射的部分射頻脈沖信號通過環形器進入雷達接收系統成為射頻漏脈沖信號，該射頻漏脈沖信號進入射頻前端，并經過低噪聲放大器放大后，與本地振蕩器發出的本地振蕩器信號混頻后下變頻為中頻漏脈沖信號，然后進入中頻放大器板的能量電壓轉換電路，能量電壓轉換電路根據中頻漏脈沖信號的能量大小，轉化為對應的模擬電壓信號并傳被輸到觸發板，該模擬電壓信號被模數轉換電路采樣成為數字電壓信號，該數字電壓信號進入微處理器進行自動頻率跟蹤算法處理，經處理后的信號被輸送到數模轉換電路產生本振控制電壓信號，本振控制電壓信號改變了射頻前端的本振頻率，即改變了下變頻后的中頻漏脈沖信號的頻譜，觸發板的微處理器中的最大能量跟蹤算法會不斷地改變本振控制電壓信號直到下變頻后的中頻漏脈沖信號通過能量電壓轉換模塊后輸出的電壓值最大，此時的中頻漏脈沖信號為最大能量處。
[0007]進一步，由目標反射后進入雷達接收系統的雷達射頻回波信號進入中頻放大器板，并通過低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數放大檢波電路變成了雷達視頻回波信號，該雷達視頻回波信號經過推完輸出電路，最后被輸送到終端處理顯示模塊進行顯示。
[0008]進一步，所述雙平衡混頻器可實現射頻輸入端、本地振蕩器端和中頻輸出端之間的有效隔離，有效抑制雷達射頻回波信號和本地振蕩器中的偶次諧波，減小了混頻損耗，提尚了射頻如端的性能。
[0009]進一步，所述能量電壓轉換電路把雷達發射機發射的漏脈沖信號的能量轉換成電壓信號，其能量和電壓間的轉換效率高，轉換時間短，最大化了自適應中頻能量跟蹤的性會泛。
[0010]進一步，所述對數放大檢波電路用于對雷達中頻回波進行對數放大和檢波，對數放大可以最大化整個雷達接受系統的動態范圍。
[0011]進一步，所述推完輸出電路提高了對雷達視頻回波信號的驅動能力。
[0012]進一步，所述觸發板具有采樣自檢功能，可以檢測自身和中頻放大器板上的供電電壓以及其他接收系統的狀態，并把檢測結果通過信號緩沖處理模塊傳輸到雷達終端進行顯示，雷達終端通過串口控制，實時發送指令到觸發板，控制整個接收系統的工作狀態，從而實現了整個雷達接收系統的數字化。
[0013]進一步，所述推完輸出電路包括共基極放大器、推完放大器，共基極放大器可克服密勒效應，提高共基極放大器的帶寬。
[0014]有益效果:本實用新型設計了一基于最大中頻能量跟蹤的全新的接收系統，徹底改變了傳統導航雷達接收系統的自動頻率控制方式，有效克服了傳統頻率跟蹤方式由于雷達發射機磁控管頻譜變化，導致的小目標發現能力的下降問題。于此同時，中頻放大器板上設計了三種不同的帶通濾波器，這可以針對不同發射脈寬合理對應不同的接收帶寬，從而增強了整個接收系統的靈敏度。此外，新型導航雷達接收系統實現了接收系統的數字化，可以實時監測接收系統的多項參數，把監測到的性能參數通過串口發送給雷達終端，實現了雷達終端對雷達接收系統的實時自檢，確保接收系統工作正常。與此同時，雷達終端可以把各種控制信號通過串口發送至觸發板，實現了對雷達接收系統的實時控制。雷達接收系統的數字化，極大提高了其可靠性和擴展性。
[0015]本實用新型的設計原理:自動頻率跟蹤技術，采用雷達接收系統對磁控管發射的漏脈沖信號進行頻率檢測，進而改變接收系統中的本地振蕩器，使得雷達射頻回波信號混頻后的中頻信號頻率穩定，是現代高端船用導航雷達必備配置。本實用新型是對船用導航雷達發射漏脈沖下變頻后的中頻漏脈沖信號進行自適應的頻率跟蹤，補償雷達磁控管的頻率漂移，使導航雷達接收系統的動態范圍最大化，增強導航雷達小目標發現能力。
[0016]在實現最大中頻能量跟蹤的同時，雷達的回波信號也由目標反射后進入雷達接收系統，由于雷達視頻回波信號和雷達漏脈沖的頻譜具有相同的特性，這時雷達射頻回波信號也位于最強中頻能量處。由目標反射后進入雷達接收系統的雷達射頻回波信號進入中頻放大器板，并通過低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數放大檢波電路變成了雷達視頻回波信號，該雷達視頻回波信號經過推完輸出電路，最后被輸送到終端處理顯示模塊進行顯示。
[0017]本實用新型的雷達接收系統還實現了對雷達射頻回波信號的低噪聲放大和下變頻，下變頻后的中頻信號再由中頻放大器對數放大檢波后變為視頻信號，視頻信號被送到雷達終端進行顯示處理。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型自適應最大中頻能量跟蹤雷達接收系統的模塊結構示意圖。
[0019]圖2為傳統導航雷達接收機處于自動頻率跟蹤時的雷達回波顯示效果圖。
[0020]圖3為本實用新型的自適應最大中頻能量跟蹤時的雷達回波顯示效果圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明:本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0022]實施例:
[0023]如圖1所示，圖中虛線框內為本實用新型的自適應最大中頻能量跟蹤雷達接收系統，包括射頻前端、觸發板、中頻放大器板，射頻前端和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發板的各路信號和中頻放大器板之間通過線纜相連，觸發板通過串口線連接雷達終端。
[0024]射頻前端包括低噪聲放大器、雙平衡混頻器、本地振蕩器。
[0025]觸發板包括微處理器、可編程門陣列、信號緩沖處理模塊、模數轉換模塊、數模轉換模塊，觸發板是整個自適應最大中頻能量跟蹤雷達接收系統的控制中樞。主要采樣由中放板能量電壓轉換電路產生的電壓信號，實現最大能量跟蹤。中頻放大器板包括能量電壓轉換電路、低噪聲中頻放大電路、帶通濾波器電路、對數放大檢波電路、推完輸出電路，中頻放大器板是實現自適應最大中頻能量跟蹤和成就雷達接收系統小目標探測性能的核心部分。雷達終端包括一終端處理顯示模塊。
[0026]X波段導航雷達發射機發射的射頻脈沖信號通過環形器經雷達天線向外輻射，由于環形器的隔離度有限，一部分射頻脈沖信號泄漏進入雷達接收系統，即射頻漏脈沖信號。射頻漏脈沖信號進入射頻前端后