专利名称：直接解调与去调频兼容多模接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及机载合成孔径(SAR)雷达接收技术，为一种直接解调与去 调频兼容多模接收机，典型应用于无人机载(UAV)合成孔径雷达或星载合 成孔径雷达。
背景技术：
无人机载(UAV)合成孔径雷达(SAR)侦察系统由于其全天候、全天 时、安全系数高等特点，正被国际市场广泛关注。长续航、高分辨率、大 测绘带、实时信息传送是高性能无人机载SAR系统所期望的，因此微型化、 大带宽工作、实时成像处理是无人机载SAR关键技术，受UAV载荷性能的 限制，雷达系统的微型化是一切的前提，制约着UAV SAR系统的设计和应 用。常规的采用直接解调接收的高分辨率SAR系统要求具有高速成像处理 功能，而目前该类处理器的功耗、重量、成本无人机平台均难以接受。采 用去调频接收的高分辨率SAR系统可以采用低速成像处理器获得高分辨率， 遗憾的是此时雷达系统的测绘带是较小的，难以满足实际需要。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种直接解调与去调频兼容多模接 收机，该接收机可使雷达系统采用低速实时成像处理系统，既可进行低分 辨率大测绘带探测又可对测绘带内的敏感区域开窗实现高分辨率探测。本发明所采用的技术方案是直接解调与去调频兼容多模接收机，由多模脉冲调频信号产生器l、脉 冲功率放大器2、脉冲变频器3、连续波本振源4、模式选择5、接收变频 器6、正交解调器7、系统控制器8组成；系统控制器8输出控制信号分别连接多模脉冲调频信号产生器1、脉冲 功率放大器2、脉冲变频器3、模式选择5，多模脉冲调频信号产生器1的输出分别连接脉冲功率放大器2、脉冲变频器3，连续波本振源4的输出分 别连接脉冲变频器3、模式选择5，模式选择5的输出连接接收变频器6， 接收变频器6的输出连接正交解调器7。 本发明的积极效果是本发明采用直接解调与去调频兼容实现多模SAR接收功能，采用微型 化低速实时成像处理系统(如100MHz)就可获得多种大测绘带、相对低分 辨率(如3m)的实时图像(直接接调模式)和高分辨率(如0.5m)，测绘 带相对较小的实时图像(去调频模式)。采用了电路的融合设计，实现直接解调与去调频电路兼容，最大限度 简化电路结构，实现自身微型化。本发明主要应用于小型化平台的合成孔径雷达侦察系统中，典型如无 人机载侦察系统。该技术可推广应用于多种小平台侦察系统中，如直升机 载、弹载、星载等系统中。具有很高的工程实用价值，其社会价值和经济 价值十分可观。
图l为本发明的结构原理图。
具体实施方式
本发明的设计思想是，采用直接解调与去调频兼容实现多模SAR接收 功能，在小带宽时采用直接解调接收，在大带宽时采用去调频接收对大带 宽回波信号进行带宽压縮，此时雷达系统依然采用廉价、微型的低速实时 成像处理器，工作原理是在对大区域进行大测绘带搜索时，由点频连续波本振对窄带回波信号下变频，采用直接解调接收实现较低分辨率、大测 绘带(系统此时为窄带工作状态)，当发现敏感区域时，由脉冲(脉冲宽 度确定了测绘带的大小)宽带调频信号对宽带回波信号进行开窗下变频， 即对局部去调频接收实现高分辨探测(系统此时为宽带工作状态)，这种 综合性能在实际中是非常实用和有效的。本发明系统方案设计采用直接解调与去调频兼容实现多模SAR接收 功能，降低系统实时成像处理器的工作速率，实现处理器微型化；UAV SAR系统为实现多模式工作(低分辨率大测绘带，高分辨小测绘带)，发射信 号为多种信号模式，即发射信号带宽根据分辨率要求设计为多种带宽形式，带宽范围可达80MHz 500MHz，分辨率提高则发射信号带宽相应增加，而接 收机通过直接解调和去调频兼容体制，使80MHz 500MHz的不同带宽回波 信号均处理为单一窄带信号，此时采用微型化低速实时成像处理器(如 lOOMHz)就可获得多种大测绘带、相对低分辨率(如3m)图像(直接接调 模式)和高分辨率(如0.5m)，测绘带相对较小图像(去调频模式)。本发明的硬件的组成如图1所示多模脉冲调频信号产生器1，脉冲功 率放大器2，脉冲变频器3，连续波本振源4，模式选择5，接收变频器6， 正交解调器7，系统控制器8。其中，系统控制器8输出控制信号分别连接多模脉冲调频产生器1、脉冲功率 放大器2、脉冲变频器3、模式选择5，多模脉冲调频信号产生器1的输出 分别连接脉冲功率放大器2、脉冲变频器3，连续波本振源4的输出分别连 接脉冲变频器3、模式选择5，模式选择5的输出连接接收变频器6，接收 变频器6的输出连接正交解调器7。在该方案中特别增加了模式选择5，通 过系统控制8选择接收变频器6的本振类型，来确定接收机的工作模式， 当本振信号为来自连续波本振源4的点频连续波，则接收机为直接解调模 式，当本振信号为来自脉冲变频器3的脉冲宽带调频信号，则接收机为去 调频模式。本发明的工作分两个状态，即去调频模式(高分辨工作状态)和直接 解调模式(低分辨工作状态)，具体工作原理是 去调频模式(即高分辨工作状态)此时系统为宽带工作模式，由系统控制器8信号控制多模脉冲调频产 生器l (多模即有多种不同带宽和时宽，以获得多种探测模式〕，在发射期 内产生期望的宽带脉冲调频信号如500MHz，经脉冲功率放大器放大送至雷 达发射机，此时系统控制器8信号使脉冲变频器关闭；在去调频接收期内 产生宽带去调频信号如580MHz，该信号与脉冲变频器变频为去调频本振信 号，此时系统控制器8信号使脉冲功率放大器关闭。同时系统控制器8信号控制模式选择5选择去调频本振即脉冲宽带调频信号对宽带回波信号进 行开窗变频接收。此时雷达回波信号为宽带信号如500MHz，在接收变频器6中与去调频 本振信号即脉冲宽带调频信号进行去调频，使回波信号中心频率变频至解 调器工作频率，并使宽带回波信号的带宽进行大幅度压縮如500MHz压縮至 80MHz。接收机仅在脉冲调频本振脉冲期间内对回波进行开窗接收工作，实 现开窗高分辨，而多模脉冲调频信号产生器1在一个工作周期内产生两种 宽带信号，分别为发射信号和接收去调频信号，其中发射信号带宽决定系 统距离分辨率，接收去调频信号的时宽确定了高分辨测绘带的大小，由于 发射信号的调频斜率与接收去调频信号的调频斜率严格同步，因此接收去 调频信号的时宽确定了去调频信号带宽和去调后接收机带宽，因此系统不 易实现大测绘带。直接解调模式(即低分辨工作状态)-此时系统为窄带工作模式，由系统控制器8信号控制多模脉冲调频信 号产生器l (多模即有多种不同带宽和时宽，以获得多种探测模式〕，在发 射期内产生期望的窄带脉冲调频信号如80MHz，经脉冲功率放大器放大送至 雷达发射机，此时系统控制器8信号使脉冲变频器关闭；系统控制器8信 号控制模式选择5，使接收变频器6的变频本振信号选择为连续波本振4的 点频连续波本振信号，使回波信号中心频率变频至解调器工作频率，而回 波信号带宽不变，此时接收机为直接解调模式，接收机为准全时域接收发 射期内不工作，实现大测绘带，而多模脉冲调频信号产生器1在一个工作周 期内只产生一种窄带发射信号，信号带宽决定系统距离分辨率，接收本振 信号为连续波，因此不对测绘带大小形成制约，测绘带大小由系统处理器 容量、探测距离、天线波束宽带等限制，易实现大测绘带。本发明的系统电路采用兼容设计，其兼容原理是接收变频器6在去调频模式时，进行宽带去调频，使测绘带内目标的 距离信息转化为频率信息后级成像处理采用快速付里叶FFT;在直接解调模 式时，进行宽带常规变频后级成像处理采用脉冲压縮，设计使宽带高分辨模式去调频本振带宽与发射带宽正好差拍一个低分辨的带宽，这样接收机 去调频后解调处理带宽与窄带模式接收直接解调处理带宽相同，电路结构 上实现了多种兼容。兼容一多模脉冲调频信号产生器l,硬件完全兼容，只对软件进行兼 容设计；通过系统控制器8使多模脉冲调频信号产生器1在一个工作周期 内产生一种或两种脉冲调频信号。兼容二系统控制器8，硬件完全兼容，只对软件进行兼容设计，产生 系列兼容控制信号。兼容三接收变频器6完全兼容，通过设计使直接解调接收的连续波 本振和去调频接收的脉冲调频本振均使回波信号中心频率变换至统一频 率，且带宽相同。兼容四正交解调器7完全兼容，不论是直接解调或去调频模式回波 在接收变频器6均变换为中心频率相同，带宽相同仅信号特征不同，因此 后级的正交解调器7两种模式下电路结构和参数完全相同。总结较常规单一去调频体制，系统仅增加了一个点频本振由连续波 本振4产生和模式选择5，较常规直接解调体制，系统仅增加了脉冲变频器 3和模式选择5，硬件和成本增加均很小，便于自身的微型化。
权利要求
1、直接解调与去调频兼容多模接收机，由多模脉冲调频信号产生器(1)、脉冲功率放大器(2)、脉冲变频器(3)、连续波本振源(4)、模式选择(5)、接收变频器(6)、正交解调器(7)、系统控制器(8)组成，其特征在于系统控制器(8)输出控制信号分别连接多模脉冲调频信号产生器(1)、脉冲功率放大器(2)、脉冲变频器(3)、模式选择(5)，多模脉冲调频信号产生器(1)的输出分别连接脉冲功率放大器(2)、脉冲变频器(3)，连续波本振源(4)的输出分别连接脉冲变频器(3)、模式选择(5)，模式选择(5)的输出连接接收变频器(6)，接收变频器(6)的输出连接正交解调器(7)。
全文摘要
本发明涉及机载合成孔径(SAR)雷达接收技术，为一种直接解调与去调频兼容多模接收机。由多模脉冲调频信号产生器、脉冲功率放大器、脉冲变频器、连续波本振源、模式选择、接收变频器、正交解调器、系统控制器组成，采用直接解调与去调频兼容实现多模SAR接收功能。本发明克服了现有技术中去调频接收方式系统测绘带小，而直接解调接收方式在低速采样率时无法获得高分辨图像的缺陷，使雷达系统采用低速实时处理系统可实现低分辨率大测绘带探测和高分辨率小测绘带探测，使系统实现微型化，以适应类似无人机等小型运动平台侦察系统。
文档编号G01S13/90GK101334468SQ20081002131
公开日2008年12月31日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者吉宗海, 方立军, 李桂萍, 勇 柳, 骏 马 申请人:中国电子科技集团公司第三十八研究所