连续波雷达泄漏信号动态对消方法

2015-03-20徐彤司国斌

焦作大学学报 2015年3期

关键词：压控衰减器焦作

徐彤司国斌

（1.焦煤集团焦作神华重型机械制造有限公司，河南焦作 454003；2.焦作大学机电工程学院，河南焦作 454003）

连续波雷达泄漏信号动态对消方法

徐彤1司国斌2

（1.焦煤集团焦作神华重型机械制造有限公司，河南焦作 454003；2.焦作大学机电工程学院，河南焦作 454003）

文章从原理和实现方法上介绍了连续波雷达泄漏信号的对消方法，并在中频频率上进行了试验验证。

动态对消环路；矢量信号产生；泄漏信号对消

1.概述

在连续波雷达体制下，反射式工作的雷达有很强的来自发射机的信号直接耦合到接收机，使得接收机指标下降甚至使接收机饱和。由于泄漏信号的存在会严重影响连续波雷达的性能，甚至使雷达不能正常工作。因此，在设计连续波雷达时，要解决发射信号直接泄漏到接收机上的问题，使反射式连续波雷达的优势得以应用。

为了抑制发射信号直接泄漏到接收机，可采取多项措施解决，如增加收发天线的空间隔离度，在微波频段进行泄漏信号动态对消，在中频频段进行泄漏信号动态对消等。本文讨论的是易于实现的中频泄漏信号动态对消方法。

在中频频率上，可建立一个反馈对消环路来对消载波泄漏信号，可获得较窄的阻带宽度，从而对消掉载波泄漏信号，而有用的回波信号不受损失。这种方法的优点是可在中频放大器的前端进行泄漏对消，实现起来容易。

2.载波泄漏信号动态对消工作原理

载波泄漏信号动态对消环路框图见图1。

载波泄漏信号不含fd信息，而回波信号含fd信息，载波泄漏信号与本振同源。为对消泄漏信号，就要产生一个与泄漏信号幅度相等、相位一致的信号与其相减合成，并使该矢量时刻跟踪泄漏信号的变化[1]。

图1 载波泄漏信号动态对消环路框图

由图1可知，本振信号、鉴相器、矢量产生器、合成器构成完整的锁相环。在该环路中，矢量产生器输出的信号动态对消泄漏信号，并以对消剩余送鉴相器与本地参考信号进行鉴相，输出正交的控制电压VI、VQ去控制矢量产生器。环路的核心部件为矢量产生器。

在环路内，各点信号表达如下：

为便于分析，设功分器和90°移相器对信号的传输系数为1。

设本振信号为：u0（t）＝U0ω0t（1）

U0为u0（t）的幅值，ω0为本振信号的角频率

设泄漏信号为：u1（t）＝U1cos（ω0t＋φ）（2）

U1为u1（t）的幅值，φ为泄漏信号初相位

设矢量信号产生器输出的信号为：

要使泄漏信号完全对消，则要u1（t）＝u2（t）

则要：kx=U1cos φ，ky=-U1sinφ（U1、φ为随机变量，kx、ky为受控变量），只要使得该式成立，就可对消掉泄漏信号。

u3（t）经功分器后送入同相鉴相器PD1和正交鉴相器PD2。送给PD1、PD2的参考信号分别为u4（t）、u5（t）。

在鉴相器PD1中，u4（t）和u3（t）相乘，即：

取直流分量并经积分得：

k1为积分增益

当k1＝U1cosφ时，VI＝0，泄漏信号的I分量被对消。

同理可得：

取直流分量并经积分得：

k2为积分增益

当ky=-U1sinφ时，VQ＝0，泄漏信号的Q分量被对消。

VI、VQ为矢量信号产生器的控制信号。

3.矢量信号产生器的工作原理

矢量信号产生器框图见图2。

矢量信号产生器以本振信号为基准，经过分路、移相分别送四个电控衰减器，衰减器的输出再分别送合成器A、合成器B，这两个合成器的输出相互正交，再次合成后即可得到幅值、初相可控的矢量信号。

在矢量信号产生器中，本振信号先经0°二功分器，分路后的信号一路直接送到180°二功分器再分成u6（t）、u7（t），之后分别送压控衰减器A、压控衰减器B，其中压控衰减器A只受正电压控制，电压越高，衰减越大，压控衰减器B只受负电压控制，负电压越大，衰减越大，两个衰减器的输出信号u10（t）、u11（t）同时送给合成器A合成，合成后的信号为u14（t）。

本振信号分路后的另一路信号经90°移相、放大后送180°二功分器，分路后的信号u8（t）、u9（t）分别送压控衰减器C、压控衰减器D。其中压控衰减器C与压控衰减器A的性能相同；压控衰减器D与压控衰减器B的性能相同。衰减后的信号u12（t）、u13（t）送给合成器B合成，合成后的信号为u15（t），u15（t）再与u14（t）合成、放大（放大倍数为k5）后输出的u2（t）信号即为可控的矢量输出信号。

由此可以看出该矢量信号是由I分量u14（t）和Q分量u15（t）合成而实现的。分量的大小、极性受控于VI,Q分量的大小、极性受控于VQ。