徐彤 司國(guó)斌

（1.焦煤集團(tuán)焦作神華重型機(jī)械制造有限公司，河南焦作 454003；2.焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南焦作 454003）

連續(xù)波雷達(dá)泄漏信號(hào)動(dòng)態(tài)對(duì)消方法

徐彤1司國(guó)斌2

（1.焦煤集團(tuán)焦作神華重型機(jī)械制造有限公司，河南焦作 454003；2.焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南焦作 454003）

文章從原理和實(shí)現(xiàn)方法上介紹了連續(xù)波雷達(dá)泄漏信號(hào)的對(duì)消方法，并在中頻頻率上進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。

動(dòng)態(tài)對(duì)消環(huán)路；矢量信號(hào)產(chǎn)生；泄漏信號(hào)對(duì)消

1.概述

在連續(xù)波雷達(dá)體制下，反射式工作的雷達(dá)有很強(qiáng)的來(lái)自發(fā)射機(jī)的信號(hào)直接耦合到接收機(jī)，使得接收機(jī)指標(biāo)下降甚至使接收機(jī)飽和。由于泄漏信號(hào)的存在會(huì)嚴(yán)重影響連續(xù)波雷達(dá)的性能，甚至使雷達(dá)不能正常工作。因此，在設(shè)計(jì)連續(xù)波雷達(dá)時(shí)，要解決發(fā)射信號(hào)直接泄漏到接收機(jī)上的問題，使反射式連續(xù)波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)得以應(yīng)用。

為了抑制發(fā)射信號(hào)直接泄漏到接收機(jī)，可采取多項(xiàng)措施解決，如增加收發(fā)天線的空間隔離度，在微波頻段進(jìn)行泄漏信號(hào)動(dòng)態(tài)對(duì)消，在中頻頻段進(jìn)行泄漏信號(hào)動(dòng)態(tài)對(duì)消等。本文討論的是易于實(shí)現(xiàn)的中頻泄漏信號(hào)動(dòng)態(tài)對(duì)消方法。

在中頻頻率上，可建立一個(gè)反饋對(duì)消環(huán)路來(lái)對(duì)消載波泄漏信號(hào)，可獲得較窄的阻帶寬度，從而對(duì)消掉載波泄漏信號(hào)，而有用的回波信號(hào)不受損失。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可在中頻放大器的前端進(jìn)行泄漏對(duì)消，實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易。

2.載波泄漏信號(hào)動(dòng)態(tài)對(duì)消工作原理

載波泄漏信號(hào)動(dòng)態(tài)對(duì)消環(huán)路框圖見圖1。

載波泄漏信號(hào)不含fd信息，而回波信號(hào)含fd信息，載波泄漏信號(hào)與本振同源。為對(duì)消泄漏信號(hào)，就要產(chǎn)生一個(gè)與泄漏信號(hào)幅度相等、相位一致的信號(hào)與其相減合成，并使該矢量時(shí)刻跟蹤泄漏信號(hào)的變化[1]。

圖1 載波泄漏信號(hào)動(dòng)態(tài)對(duì)消環(huán)路框圖

由圖1可知，本振信號(hào)、鑒相器、矢量產(chǎn)生器、合成器構(gòu)成完整的鎖相環(huán)。在該環(huán)路中，矢量產(chǎn)生器輸出的信號(hào)動(dòng)態(tài)對(duì)消泄漏信號(hào)，并以對(duì)消剩余送鑒相器與本地參考信號(hào)進(jìn)行鑒相，輸出正交的控制電壓VI、VQ去控制矢量產(chǎn)生器。環(huán)路的核心部件為矢量產(chǎn)生器。

在環(huán)路內(nèi)，各點(diǎn)信號(hào)表達(dá)如下：

為便于分析，設(shè)功分器和90°移相器對(duì)信號(hào)的傳輸系數(shù)為1。

設(shè)本振信號(hào)為：u0（t）＝U0ω0t（1）

U0為u0（t）的幅值，ω0為本振信號(hào)的角頻率

設(shè)泄漏信號(hào)為：u1（t）＝U1cos（ω0t＋φ）（2）

U1為u1（t）的幅值，φ為泄漏信號(hào)初相位

設(shè)矢量信號(hào)產(chǎn)生器輸出的信號(hào)為：

要使泄漏信號(hào)完全對(duì)消，則要u1（t）＝u2（t）

則要：kx=U1cos φ，ky=-U1sinφ（U1、φ為隨機(jī)變量，kx、ky為受控變量），只要使得該式成立，就可對(duì)消掉泄漏信號(hào)。

u3（t）經(jīng)功分器后送入同相鑒相器PD1和正交鑒相器PD2。送給PD1、PD2的參考信號(hào)分別為u4（t）、u5（t）。

在鑒相器PD1中，u4（t）和u3（t）相乘，即：

取直流分量并經(jīng)積分得：

k1為積分增益

當(dāng)k1＝U1cosφ時(shí)，VI＝0，泄漏信號(hào)的I分量被對(duì)消。

同理可得：

取直流分量并經(jīng)積分得：

k2為積分增益

當(dāng)ky=-U1sinφ時(shí)，VQ＝0，泄漏信號(hào)的Q分量被對(duì)消。

VI、VQ為矢量信號(hào)產(chǎn)生器的控制信號(hào)。

3.矢量信號(hào)產(chǎn)生器的工作原理

矢量信號(hào)產(chǎn)生器框圖見圖2。

矢量信號(hào)產(chǎn)生器以本振信號(hào)為基準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)分路、移相分別送四個(gè)電控衰減器，衰減器的輸出再分別送合成器A、合成器B，這兩個(gè)合成器的輸出相互正交，再次合成后即可得到幅值、初相可控的矢量信號(hào)。

在矢量信號(hào)產(chǎn)生器中，本振信號(hào)先經(jīng)0°二功分器，分路后的信號(hào)一路直接送到180°二功分器再分成u6（t）、u7（t），之后分別送壓控衰減器A、壓控衰減器B，其中壓控衰減器A只受正電壓控制，電壓越高，衰減越大，壓控衰減器B只受負(fù)電壓控制，負(fù)電壓越大，衰減越大，兩個(gè)衰減器的輸出信號(hào)u10（t）、u11（t）同時(shí)送給合成器A合成，合成后的信號(hào)為u14（t）。

本振信號(hào)分路后的另一路信號(hào)經(jīng)90°移相、放大后送180°二功分器，分路后的信號(hào)u8（t）、u9（t）分別送壓控衰減器C、壓控衰減器D。其中壓控衰減器C與壓控衰減器A的性能相同；壓控衰減器D與壓控衰減器B的性能相同。衰減后的信號(hào)u12（t）、u13（t）送給合成器B合成，合成后的信號(hào)為u15（t），u15（t）再與u14（t）合成、放大（放大倍數(shù)為k5）后輸出的u2（t）信號(hào)即為可控的矢量輸出信號(hào)。

由此可以看出該矢量信號(hào)是由I分量u14（t）和Q分量u15（t）合成而實(shí)現(xiàn)的。分量的大小、極性受控于VI,Q分量的大小、極性受控于VQ。

圖2 矢量信號(hào)產(chǎn)生器框圖

在矢量信號(hào)產(chǎn)生器中，各點(diǎn)信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)如下：

本振信號(hào)依然為：u5（t）＝U0cosω0t

k3、k4、k5、k6分別為衰減器A、B、C、D的衰減系數(shù)，k3、k4受控于VI；k5、k6受控于VQ。 k7：末級(jí)放大器的增益。

u2（t）＝kxcosω0t+kysinω0t即為矢量信號(hào)的表達(dá)式，式中第一項(xiàng)為同相分量，第二項(xiàng)為正交分量。

由（8）、（9）、（21）式得，為使環(huán)路對(duì)消泄漏信號(hào)，則要：

TN95

A

1008－7257（2015）03－0068－02

2015－03－09

徐彤（1968-），男，河北昌黎人，焦煤集團(tuán)焦作神華重型機(jī)械制造有限公司工程師，研究方向：電氣技術(shù)；司國(guó)斌（1979－），男，河南焦作人，焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院講師，工程碩士，研究方向：自動(dòng)化。