一种并行输出的多通道瞬时测频系统

技术领域

本发明涉及雷达电子战侦察技术领域，特别是一种并行输出的多通道瞬时测频系统。

背景技术

现代雷达侦察系统面临着密集、复杂和捷变的电子信号环境，它必须全频段、全方位、实时、准确、高分辨地测量雷达信号的各项参数，其中对雷达载频的测量是一项十分重要的内容。瞬时测频模块采用的是数字式多通道延迟线鉴频体制的瞬时测频技术，它是建立在相位干涉原理上，所采用的自相关技术是波的干涉原理的一种具体应用，目前瞬时测频技术为成熟技术。

在各种体制的测频接收机中，瞬时测频技术在国内外已经非常成熟并得到广泛应用，其具有宽开(1个或多个倍频程)的瞬时频率覆盖、100％的截获概率、较高的分辨率和测频能力，极快的测频通过时间(百纳秒级)以及适中的结构复杂程度和造价，但是瞬时测频技术只能同时处理一部信号，不具备同时到达信号处理能力；而数字信道化测频技术具有同时多信号到达测量能力，但其测频通过时间过长，在需要快速测频的领域无法使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种并行输出的多通道瞬时测频系统，不但具备同时处理多部同时到达信号的能力，而且保留了瞬时测频技术快速测频的优点。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种并行输出的多通道瞬时测频系统，包括电源模块、滤波放大频分模块、综合处理模块和多路瞬时测频模块；所述电源模块用于将交流转为直流电源，供其它模块使用；滤波放大频分模块将输入的单路射频信号进行滤波和频率分路，输出射频信号给瞬时测频模块；瞬时测频模块对输入射频信号进行频率测量，输出频率码给综合处理模块；综合处理模块将接收的频率码进行融合、处理，最终输出并行频率码。

进一步地，所述电源模块、滤波放大频分模块、综合处理模块和多路瞬时测频模块，通过母板连接在一起，并安装于一个标准6U机箱内。

进一步地，所述电源模块的功能为将AC220V交流转为DC±5V和DC±12V电源，供其它模块使用；

滤波放大频分模块将输入的单路射频信号进行滤波放大和频率分路，输出10路射频信号给瞬时测频模块；综合处理模块最终输出3路并行频率码。

进一步地，所述滤波放大频分模块包括滤波器、低噪声放大器、第一～第十环形器、第一～第十滤波器、负载；其中滤波器将输入射频信号进行带通滤波，并输出至低噪声放大器；低噪声放大器将输入射频信号进行放大，以补偿后续链路的插损；第一～第十环形器、第一～第十滤波器相结合，实现对输入射频信号的频率分路；负载用于吸收未处理的射频信号。

进一步地，所述多路瞬时测频模块每块功能完全相同，分别包括2个功能独立、完全一样的瞬时测频组件；

每个瞬时测频组件包括顺次设置限幅放大器、微波鉴相器、频率编码板；所述限幅放大器用于将输入的射频信号进行限幅放大并输出至微波鉴相器；微波鉴相器用于将接收的射频信号进行射频处理，将频率信息转变为相位信息，实现对信号频率的瞬时测量，并通过视频检波输出视频信号至频率编码板；频率编码板将收到的视频信号进行放大、调理、编码运算，最终输出频率码。

进一步地，所述微波鉴相器包括第一功分器、延迟线、第二功分器、3个3dB90°电桥、4个平方律检波器以及2个差分视频放大器组成；其中第一功分器的输出分别输入至第一3dB90°电桥、第二功分器，第二功分器及3个3dB90°电桥组成相关器。

进一步地，所述综合处理模块为一块标准6U尺寸的印制板，包括FPGA和接口芯片；其中接口芯片用于输入输出的驱动和隔离，FPGA对接收的频率码信号融合、处理，输出并行频率码。

本发明与现有技术对比，其显著优点在于：

(1)本发明利用现有瞬时测频技术，采用多路频分组件和多路瞬时测频模块的组合，不但保留了瞬时测频技术快速测频的优点，而且克服了瞬时测频技术无法处理同时到达信号的缺点，提高了瞬时测频技术同时到达信号的处理能力；

(2)本发明中多路频分组件的设计，具有频率分段细的优点，提高了瞬时测频接收机信号处理密度能力。

附图说明

图1为本发明并行输出的多通道瞬时测频系统的组成框图。

图2为本发明中滤波放大频分模块组成框图。

图3为本发明中单个瞬时测频组件组成框图。

图4为本发明中所用微波鉴相器组成框图。

图5为本发明中综合处理模块工作流程图。

具体实施方式

本发明一种并行输出的多通道瞬时测频系统，包括电源模块、滤波放大频分模块、综合处理模块和多路瞬时测频模块；所述电源模块用于将交流转为直流电源，供其它模块使用；滤波放大频分模块将输入的单路射频信号进行滤波和频率分路，输出射频信号给瞬时测频模块；瞬时测频模块对输入射频信号进行频率测量，输出频率码给综合处理模块；综合处理模块将接收的频率码进行融合、处理，最终输出并行频率码。

进一步地，所述电源模块、滤波放大频分模块、综合处理模块和多路瞬时测频模块，通过母板连接在一起，并安装于一个标准6U机箱内。

进一步地，所述电源模块的功能为将AC220V交流转为DC±5V和DC±12V电源，供其它模块使用；

滤波放大频分模块将输入的单路射频信号进行滤波放大和频率分路，输出10路射频信号给瞬时测频模块；综合处理模块最终输出3路并行频率码。

进一步地，所述滤波放大频分模块包括滤波器1、低噪声放大器2、第一～第十环形器3～12、第一～第十滤波器13～22、负载23；其中滤波器1将输入射频信号进行带通滤波，并输出至低噪声放大器2；低噪声放大器2将输入射频信号进行放大，以补偿后续链路的插损；第一～第十环形器3～12、第一～第十滤波器13～22相结合，实现对输入射频信号的频率分路；负载23用于吸收未处理的射频信号。

进一步地，所述多路瞬时测频模块每块功能完全相同，分别包括2个功能独立、完全一样的瞬时测频组件；

每个瞬时测频组件包括顺次设置限幅放大器、微波鉴相器、频率编码板；所述限幅放大器用于将输入的射频信号进行限幅放大并输出至微波鉴相器；微波鉴相器用于将接收的射频信号进行射频处理，将频率信息转变为相位信息，实现对信号频率的瞬时测量，并通过视频检波输出视频信号至频率编码板；频率编码板将收到的视频信号进行放大、调理、编码运算，最终输出频率码。

进一步地，所述微波鉴相器包括第一功分器、延迟线、第二功分器、3个3dB90°电桥、4个平方律检波器以及2个差分视频放大器组成；其中第一功分器的输出分别输入至第一3dB90°电桥、第二功分器，第二功分器及3个3dB90°电桥组成相关器。

进一步地，所述综合处理模块为一块标准6U尺寸的印制板，包括FPGA和接口芯片；其中接口芯片用于输入输出的驱动和隔离，FPGA对接收的频率码信号融合、处理，输出并行频率码。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。同时，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种并行输出的多通道瞬时测频系统，主要由电源模块、滤波放大频分模块、多路瞬时测频模块和综合处理模块组成，这些模块通过母板连接在一起，并安装于一个标准6U机箱内。电源模块用于将AC220V交流转为直流电源，供其它模块使用；滤波放大频分模块将输入的单路射频信号进行滤波放大和频率分路，输出10路射频信号给测频模块；测频模块对输入射频信号进行频率测量，输出频率码给综合处理模块；综合处理模块将接收的频率码进行融合、处理，最终输出三路并行频率码。

本发明实施例选取射频频段覆盖为15GHz～18GHz为例。下面结合图1～图5对本发明的具体实施例的技术方案予以详细阐述。

本发明实施例中电源模块选取明纬型号为RQ-125D四路输出ACDC电源，其输入交流～220V，输出直流±5V和直流±12V四路电源；

如图2所示，实施例所述滤波放大频分模块包括滤波器1、低噪声放大器2、第一～第十环形器3～12、第一～第十滤波器13～22、负载23；其中滤波器1将输入射频信号进行带通滤波，并输出至低噪声放大器2；低噪声放大器2将输入射频信号进行放大，以补偿后续链路的插损；第一～第十环形器3～12、第一～第十滤波器13～22相结合，实现对输入射频信号的频率分路；负载23用于吸收未处理的射频信号。

图2中低噪声放大器1选取ADI公司的型号为HMC516LC5的放大器，频段覆盖为9GHz～18GHz，其增益为20dB，噪声系数2dB；滤波器为自制带通滤波器(15GHz～18GHz)；实施例所示的图1中，因为通道数多，为降低信号的插损，同时方便实现频率分路，所以选用了环形器配合滤波器的技术方案，而未采用功分器配合滤波器。因为功分器每条支路会增加3dB插损，而环形器支路输入插损只有0.5dB左右。其中环形器选择MECA公司的环行器CS-15.200-1，其工作频段为12.4GHz～18GHz，输入插损0.4dB，隔离度18dB；微波负载23选择Narda公司的负载4370D，其工作频段为DC～18GHz，耐功率峰值1w；在图2中，为保证通道之间的交叠，设计的自制带通滤波器带宽为340MHz，其中心频率间隔300MHz，分别为15.15GHz、15.45GHz、15.75GHz、16.05GHz、16.35GHz、16.65GHz、16.95GHz、17.25GHz、17.55GHz、、17.85GHz；

图3为单个瞬时测频组件组成框图，包括限幅放大器，微波鉴相器和频率编码板；其中限幅放大器的功能是将输入的射频信号限幅放大，针对输入信号的灵敏度和动态范围，选用的型号为ADI公司的HMC462，频段范围为2GHz～20GHz，单片增益为15dB，采用四级级联的方式，合计60dB增益；微波鉴相器的功能是将接收的射频信号进行射频相关处理，将频率信息转变为相位信息，实现对信号频率的瞬时测量。微波鉴相器主要是由功分器、3dB正交耦合器和检波器构成，其主要功能为接收来自接口两路的微波信号，经相关处理和检波后，输出1±SIN和1±COS四路视频信号；微波鉴相器组成如图4所示，由功分器1、延迟线、功分器2、3个3dB90°电桥、4个平方律检波器以及2个差分视频放大器组成；其中功分器2及3个3dB90°电桥组成的部件称为相关器；频率编码板的功能是将收到的多路视频信号进行差分放大、调理、编码运算，最终输出频率码。

综合处理模块为一块标准6U尺寸的印制板，包括FPGA和接口芯片；其中接口芯片选用SN74LS245，实现对输入输出的驱动和隔离功能，FPGA选用EP4SE360，在FPGA内实现对接收到的多路频率码信号融合、处理，输出三路并行频率码。

综合处理模块接收十路测频接收机给出频率码RFCODE、频率RDY、保宽脉冲SP。在综合处理模块，在FPGA内利用保宽脉冲SP到达时间，结合频率码RFCODE、频率RDY信息，进行输出频率码的判断。多路并行频率码输出的逻辑和时序为：当外界接收的信号小于等于3部并落在三个滤波器中时，小于等于三个测频接收机工作，最多给出三路频率码，综合处理模块可以同时最多给出三路频率码。当外界信号大于3部时，超过三个测频接收机工作，综合处理模块将会收到多于三路的频率码及相关信号，此时通过利用保宽脉冲SP的到达时间，结合来自前端测频模块的频率码RFCODE，对接收到的超过三路的测频信息进行判断，只选择三路输出，其工作流程图如图5所示。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。