专利名称：实时校正信道相位幅度的装置的制作方法
技术领域：
本发明属信号检测技术领域。
技术背景精确测向是一项衡量接收机质量的最重要的技术指标。由相位干涉仪测向误差公式W-^^:可知，当频率一定(即X—定)且天线之间的间距L一定时，测向误差取决于两信道的相位差w，因此精确测向就是保证两信道的相位 差w最小。当前普遍采取的措施是补偿系统的误差或者用软件的方法补偿两路 的相位差，但这些方法做不到动态实时补偿。因为测向信道中的有源器件，甚 至无源器件受温度和噪声的影响，其两路的相位差在随机的变化。因此必须采 取有效的方法，实时动态补偿两路的相位差才能实现高精度的测向。发明内容本发明涉及一种相位干涉仪精确测向，使测向误差w = ~^—公式中的w2pLcos0最小，以实现高精度测向的实时校正信道相位与幅度的装置及方法。本发明的目的是这样实现的本发明的实时校正信道相位与幅度的装置由开关3、开关4、开关16、锁相源17、混频器18、功放19、 0-60dB衰减器20、 频综器25、扫频源21、放大器22、滤波器23、 0-60dB衰减器24和信号处理器 组成；开关3、开关4连接天线1和天线2;信号处理器12的两路输出控制开 关3、开关4的两端；锁相源17和频综器25信号作为本振源；混频器18经过 衰减器20，通过信号处理器连接控制开关16和开关3、开关4;信号处理器12 的一路输出连接控制扫频源21，扫频源21的输出经放大器22、滤波器23，再 经由信号处理器12控制的0-60dB的衰减器24连接控制开关16，再同时输入到 信号处理器12控制开关3、开关4。基于实时校正信道相位与幅度的装置的校正方法为其校正装置由开关3、
开关4、开关16、锁相源17、混频器18、功放19、 0-60dB衰减器20、频综器 25、扫频源21、放大器22、滤波器23、 0-60dB衰减器24和信号处理器12组 成；开关3、开关4通常接通由天线1和天线2输入的信号，其测向装置对信号 进行测向；当信号脉冲宽度^0.6^时，信号脉冲过后，信号处理器12用其脉冲 后沿延迟0.2-0.5tis产生一个大于0.3^is的脉冲关闭接通信号的开关3、开关4的一 端，而接通同一个校准源的开关3、开关4的另一端，同时接通宽脉冲0.3ns以后 的0.3jxs的脉宽内的信号进行校准；当信号脉宽<0.6^时，采用锁相源厶17和频 综器/51_225信号作为本振源，由混频器18混频出信号/S1—2-厶=/5即与输入信号 频率相同，经过衰减器20，其衰减量由信号处理函数根据信号输入的大小，控 制衰减器，使这个信号的功率与输入信号基本相同，通过信号处理器选通开关 16，选通这个信号同时输入到开关3、开关4，由信号处理器12保证开关3、开 关4同时接通这个信号，对信道的相位幅值进行校准；或者利用由信号处理器 12控制的扫频源21，使扫频源振荡的频率为天线1、天线2输入到开关3、开 关4的信号频率，这个信号经放大器22放大、滤波器23的滤波，再经由信号 处理器12控制的0-60dB的衰减器20衰减成与输入信号功率相似的程度，将这 个信号经信号控制的开关16选通这个信号，再同时输入到由信号处理器12控 制选通的开关3、开关4，同时输入这个信号，以进行信道的相位幅度校准。所述的信号处理器12，当信号脉冲为宽脉冲、即Q0.6^时，则在0、s之后， 延迟0.2-0.5ps，产生一个0.3ps的脉冲控制开关3、开关4，接通校准信号，并产 生控制开关16的信号，将0.3ps的脉冲调制的信号，同时输入到开关3、开关4， 进行信道相位幅度校准；则信号处理器12和信号脉冲的后沿延迟(U-0.5jxs产生 一个0.3ns的脉冲，打开开关3、开关4，选通校准信号，同时信号处理器12产 生控制开关16，选通衰减器20和衰减器24输入信号，使这个信号同时输入到 开关3、开关4 ，并且由信号处理器12产生控制0-60dB衰减器20或24的6Bit 信号，控制其衰减器将信号衰减到与输入到开关3、开关4信号相同的功率。锁相源17和频综器25，经混频器18，将这两信号进行混频产生与其输入 信号相同频率的信号，作为校准信号；由于频综器受信号处理器12控制，根据 瞬时测频接收机接收到的频率，经过选择，选其跟踪频率，控制频综的频率作 为本振信号，与锁相源17产生的高中频信号混频，由混频器将这两个信号混频 产生与输入信号相同频率的信号，再经放大器19的放大，输入到由信号处理器 12控制的衰减器20，使其幅度衰减到与输入信号幅度相同。本发明的目的是当用系统误差补偿或根据某种状态的软件补偿不能实现动 态补偿时，采用一种实时补偿的系统，校准两信道的相位差v^，对其随温度、 信噪比、相位噪声的随机变化而变化，以实现高精度的测向。本发明的实质就是在测量每一个雷达脉冲信号或脉冲信号的前部分相位 (或幅度)之后，用脉冲后沿或脉冲的前部分的后沿产生一个波门打开前端的 开关，对比相的两信道同时输入同一个校准脉冲信号测两信道的相位差。两信 道对信号脉冲测两信道的相位为P-W+Vi// ，而同一个脉冲信号测得的两路信号 相位差为-Vy、如果脉冲信号和标准脉冲信号相隔时间V,很小，则伸=￥—，这 时通过信号处理器，将两次测得的相位相加，则<formula>formula see original document page 6</formula>伸很小，这样就达到校正两路相位差的目的。本发明的具体工作过程结合图1进行说明。天线1、 2接收的信号经过由微波前端5和6、高中频组合7和8、中频与视频组合9和10和锁相11组成的测向装置，进行鉴相和幅度处理，输入到信号处理器，解算出信号入射角^，完成测向以及检测出幅值的大小，其测角误差为<formula>formula see original document page 6</formula>本发明就是使动态的Vp最小，其工作过程是这样的①图1给出了本发明的装置的组成，它由开关3、开关4、开关16、扫频源 21、放大器22、滤波器23、衰减器24、锁相源17、频综器25、混频器18、功 放19、衰减器20、信号处理器12组成。开关16是选通校准源的开关，由信号
处理器控制，当信号20.6^时，则选通信号脉冲0.3ns以后的0.3ps脉宽作校准信 号；当信号脉冲<0.6^时选通扫频源或由锁相源与频综器经混频后产生的信号作 为校准信号。扫频源21受信号处理器的控制，信号处理器根据所跟踪信号的频 率控制扫频源工作在输入信号的频率上，该信号再经放大器22放大和滤波器23 滤波输入到衰减器24，信号处理器根据输入信号的大小，控制衰减器，使其输 出的信号与输入的信号的幅度相等。锁相源17的信号与频综器25的信号输入 到混频器18,经过混频后取其下边带，正好为输入信号的频率，再经过功放19 放大后输入到衰减器20，由信号处理器根据输入信号的大小控制衰减器20，使 其输出信号的幅度与输入信号相同。②工作过程当输入信号是宽脉冲时"0.6ns)，信号脉冲的前(Uns通过开 关l、 2分别进入两个通道进行测向，0.3ps过后，由信号处理器用0.3ns的后沿延 迟0，2ns产生一个0.3jis的波门脉冲，打开开关3、 4，关闭天线1、 2敏感的信号 进入信道，并由信号处理器控制开关16，选通由开关1敏感的信号同时输入到 开关3 、 4对应的两个信道。天线1 、 2对敏感的信号/《进行测向，其p为^ = ^ 而0.3ps以后的由一个天线敏感0.3jis的脉冲信号同时进入两信道测向，其V一，信号处理器将两次测向相加得到的相位为w+^-y+W-V一-y+Vp当W-0.2ps时，V^ V—,则Vp-V^-V一很小，则V(9^ ， 也很小，测角精度就必2兀Lcos6然很高。当输入信号脉宽〈0.6ns时，由于打开关需要时间，不能再用前(U戶对信号 测向，用后0.3戸进行校准。而是采用扫频源21或锁相源17产生的信号作为校 准信号，分别叙述他们的工作过程。当输入信号的脉宽r〈0.6ps时，由信号脉冲通过开关3、 4输入到相应的两信道中，进行测向，其相位p,为^=^+V^,当<0.6^脉冲过后，由信号处理器 用其后沿延迟0.2pts，产生一个(Ufis的波门脉冲，控制开关3、 4，关闭信号脉冲 输入端，开启校准信号的输入端，这时信号处理器控制开关16选通锁相源产生的信号支路。锁相源产生的信号乂7与频综器信号/25进行混频，其输出信号为/,=/7-/25，正好等于信号的频率，输入到放大器，再输入到0—60dB的衰减器20，由信号处理器根据信号幅度的大小，控制衰减器20，使衰减器输出的信号与天线l、 2敏感的信号幅度基本一致，通过开关16，将这个信号同时输入到两个信道，进行测向，这时的相位为化=-丫^信号处理器将伊1和％相加，则伊为p = A+p2 =V/+V^—Vv/由V,-0.2^is, Vp与Vv/相差4艮小，艮卩p-y+Vp，其Vp很小，也就是\^ = ，7做到了动态的相位校准，实现了高精度测向。 2兀Lcos9当输入信号的脉冲宽度<0.6^时，用扫频源产生的信号作为校准信号，工作过程是这样的7<0.6^的信号脉冲，由天线l、 2敏感后，通过开关3、 4输入到两个信道进行测向，其^为A=^+V^，扫频源信号由信号处理器控制，使其扫频源的信号与天线l、 2输入的信号的频率相同，再经放大器22放大，滤波器23滤波，输入到0—60dB的衰减器24，由信号处理器根据天线1、 2敏感信号的幅值，控制衰减器，使衰减器24输出的信号的幅度与天线1、 2敏感的信号幅度相同，通过开关16，同时输入到开关3、 4，并通过两个信道测向，其相位^为％ = -M/，信号处理器将p,和^相加，得出伊-A+朽^^+V^-M/，由于V^0,2ns， V^和V^基本相等，艮卩炉-^+V伊，其中V炉-V^-V^很小，从而^ = _^_也很小，做到了动态相位校准，实现高精度测向。 27dLcos6本发明是在每个输入信号脉冲0.2ns后，用校准信号进行校准，由于只有 0.2ns，两个信道的状态变化不大，可视为两个状态基本相同，而且保证了两种信号的实时频率相同和幅度相同，因此Vp很小，这就保证了V(9-^^也很小，2兀Lcos9做到了实时动态校准，实现了高精度测向。
图l是本发明的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步详细说明。结合图1，它有开关3、开关4、开关16、信号处理器12，锁相源17、频 综器25、混频器18、功率放大器19、 0-60dB的衰减器20，扫频源21、放大器 22、滤波器23、 0-60dB的衰减器24、信号处理器12等组成。开关3、开关4 为单刀单掷开关，接通天线l、天线2输入的信号，开关16单刀三掷开关，校 准信号源有三种①信号脉冲的后半部分；②由锁相源和频综器经混频器产生 的信号；③由扫频源产生的信号。工作过程是这样的由天线l、天线2接收的 信号，经开关3、开关4输入到两信道对输入信号进行测向，输入到信号处理器 的相位P,-^ + A^。第一种情况，当输入信号的脉宽>0.6^时，取0.3^s作为信号 测向，而0.3^的下降沿，由信号处理器12，将其延迟0.2 0.5^产生一个0.3ps的 脉冲控制开关3、开关4，关闭天线l、天线2的信号进入信道，打开接校准信 号源的两个开关端子，使同一校准信号进入两信道，并由信号处理器12控制选 通开关16，选通由天线1来的输入信号，开关3、开关4选通0.3ps以后的输入 信号，0.3jLis的宽度信号为校准信号，进行测向，其中％=4^，因为输入信号 与校准信号的时间差只有AM0.2 0.5ns，因此，A^叫-A一，即Vp-V^-V,*0即很小，经信号处理器将两次测得的相位进行相加，得出p = ^ = y +Vp完成了相位校准，幅度校准亦然。第二种情况是当信号脉冲的宽度7<0.6^时。信号处理器12采用信号脉冲后 沿，延迟0.2 0.5ps，产生一个0.3网的脉冲，关闭天线l、天线2信号输入端，打 开接校准信号源的开关3、开关4的端子。这时信号处理器控制开关16，并选 通0-60dB的衰减器20或衰减器24输入的信号，信号处理器12根据输入信号 功率强度，使衰减器20或24输出的信号强度与由天线1、天线2输入信号强度 相同。至于这两个不同信号的产生是这样的①锁相源17产生的信号的频率为
/fflF，而频综器产生的频率为/^-/5，经混频器18混频后产生的频率为 /^-(/w/-/s) = /s即与天线l、天线2输入的信号频率相同，将这个信号，经放 大器19放大和0-60dB衰减器20衰减，同时通过开关16输入开关3、开关4， 再进入比相信道，经信号处理器12将对信号的测向和校准信号测向相加，则p-y+Vp， (Vp是一个很小的值) 完成了相位校准，幅度校准亦然。②扫频源21受信号处理器12的控制，信号处理器根据瞬时测频和信号分 选与跟踪器选定的信号频率控制扫频源的振荡频率为天线1、天线2输入的信号 频率/5，经放大器22放大，滤波器23的滤波，输入到0-60dB衰减器24，衰减 器受信号处理器12控制，使功率与天线l、天线2输出信号的功率相同，将这 个信号，通过开关3、开关4同时输入两通道测向，同样由信号处理器12将两 次测向进行相加得到。p-^+v伊，(v^是一个很小的^S)完成了信道的相位校准，幅度校准亦然。
权利要求
1、 一种实时校正信道相位幅度的装置，其特征是它包括开关(3)、开关(4)、开关(16)、锁相源(17)、混频器(18)、功放(19)、 0-60dB衰减器(20)、频综 器(25)、扫频源(21)、放大器(22)、滤波器(23)、 0-60dB衰减器(24)、信号 处理器(12)组成；开关(3)、开关(4)连接天线(1)和夭线(2);信号处理器(12) 的两路输出控制开关(3)、开关(4)的两端；锁相源(17)和频综器(25)信号作 为本振源；混频器(18)经过衰减器(20)，通过信号处理器连接控制开关(16) 和开关(3)、开关(4);信号处理器(12)的一路输出连接控制扫频源(21)，扫 频源(21)的输出经放大器(22)、滤波器(23)，再经由信号处理器(12)控制的 0-60dB的衰减器(24)连接控制开关(16)，再同时输入到信号处理器(12)控制 开关(3)、开关(4)。
2、 一种基于实时校正信道相位幅度的装置的校正方法，其特征是其校正装置 由开关(3)、开关(4)、开关(16)、锁相源(17)、混频器(18)、功放(19) 、 0-60dB 衰减器(20)、频综器(25)、扫频源(21)、放大器(22)、滤波器(23)、 0-60dB 衰减器(24)、信号处理器(12);开关(3)、开关(4)通常接通由天线(1)和天线 (2)输入的信号，其测向装置对信号进行测向；当信号脉冲宽度^0.6ns时，信 号脉冲过后，信号处理器(12)用其脉冲后沿延迟0.2-0.5ps产生一个大于0.3^ 的脉冲关闭接通信号的开关(3)、开关(4)的一端，而接通同一个校准源的开 关(3)、开关(4)的另一端，同时接通宽脉冲0.3^以后的0.3ns的脉宽内的信号 进行校准；当信号脉宽<0.6^时，采用锁相源A(17)和频综器/sw(25)信号 作为本振源，由混频器(18)混频出信号/51_2-厶=/5即与输入信号频率相同， 经过衰减器(20)，其衰减量由信号处理函数根据信号输入的大小，控制衰减 器，使这个信号的功率与输入信号基本相同，通过信号处理器选通开关(16)， 选通这个信号同时输入到开关(3)、开关(4)，由信号处理器(12)保证开关(3)、 开关(4)同时接通这个信号，对信道的相位幅值进行校准；或者利用由信号处 理器(12)控制的扫频源(21)，使扫频源振荡的频率为天线(l)、天线(2)输入到开关(3)、开关(4)的信号频率，这个信号经放大器(22)放大、滤波器(23) 的滤波，再经由信号处理器(12)控制的0-60dB的衰减器(20)衰减成与输入信 号功率相似的程度，将这个信号经信号控制的开关(16)选通这个信号，再同 时输入到由信号处理器(12)控制选通的开关(3)、开关(4)，同时输入这个信 号，以进行信道的相位幅度校准。
3、 根据权利要求2所述的基于实时校正信道相位与幅度的装置的校正方法，其 特征是所述的信号处理器(12)，当信号脉冲为宽脉冲、gPr20.6ns时，则在 0.3ps之后，延迟0.2-0.5ps，产生一个0.3ns的脉冲控制开关(3)、开关(4)，接 通校准信号，并产生控制开关(16)的信号，将0.3ps的脉冲调制的信号，同时 输入到开关(3)、开关(4)，进行信道相位幅度校准；则信号处理器(12)和信 号脉冲的后沿延迟0.2-0.5ns产生一个0.3Ms的脉冲，打开开关(3)、开关(4)， 选通校准信号，同时信号处理器(12)产生控制开关(16)，选通衰减器(20)和 衰减器(24)输入信号，使这个信号同时输入到开关(3)、开关(4)，并且由信 号处理器(12)产生控制0-60dB衰减器(20)或(24)的6Bit信号，控制其衰减 器将信号衰减到与输入到开关(3)、开关(4)信号相同的功率。
4、 根据权利要求2或3所述的基于实时校正信道相位与幅度的装置的校正方法， 其特征是..锁相源(17)和频综器(25)、经混频器(18)，将这两信号进行混频 产生与其输入信号相同频率的信号，作为校准信号；由于频综器受信号处理 器(12)控制，根据瞬时测频接收机接收到的频率，经过选择，选其跟踪频率， 控制频综的频率作为本振信号，与锁相源(17)产生的高中频信号混频，由混 频器将这两个信号混频产生与输入信号相同频率的信号，再经放大器(19)的 放大，输入到由信号处理器(12)控制的衰减器(20)，使其幅度衰减到与输入信号幅度相同。
全文摘要
本发明提供的是一种实时校正信道相位与幅度的装置与方法。由开关3、开关4、开关16、锁相源17、混频器18、功放19、0-60dB衰减器20、频综器25、扫频源21、放大器22、滤波器23、0-60dB衰减器24和信号处理器组成。本发明采用实时的动态的校准，克服了当前用系统补偿或用软件根据某种状态的补偿，不能实现动态校准，校准v<sub>φ</sub>随时间温度漂移、信噪比变化，相位噪声随机变换的系统，实现高精度测向。
文档编号H04B17/00GK101145860SQ20071007248
公开日2008年3月19日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者司锡才, 郜丽鹏, 郭立民 申请人:哈尔滨工程大学