脉冲雷达的相参测量
雷达基本信号概念：相参，积累，采样率，IQ数据
雷达基本信号概念：相参，积累，采样率，IQ数据相参相参 ⼜称为相⼲, 定义为***脉冲之间存在确定的相位关系***。
简单来说，脉冲间的相位可以互相对照，知道其中⼀个相位就有办法知道另外⼀个。
相参处理的意义在于脉冲积累时提⾼信噪⽐，提⾼多普勒频率的准确度。
相参是指脉冲之间的初始相位具有确定性（第⼀个脉冲的初相可能是随机的，但后序的脉冲和第⼀个脉冲之间的相位具有确定性，这是提取多普勒信息的基础。
第⼀个脉冲初始相位的随机性并不影响后序的信号检测，因为检测前是要进⾏取模的），⾮相参是指脉冲之间的初始相位都是随机的，彼此不相关。
相参和⾮相参是⼀个与硬件发展相关的⼀组概念。
原来的脉冲产⽣⽅式是让振荡器通过⼀个精度不⾼的开关，由于开关的精度不⾼，微⼩的时延误差就会导致⾼频信号的初相出现⼤的差异，因此产⽣出来的脉冲信号初始相位可以看作是在[0,2*pi]之间的均匀分布，下⼀个脉冲也是如此。
现在的信号产⽣⼀般采⽤⾼精度晶体振荡器加直接数字频率合成（DDS）。
当然，这种信号产⽣⽅式也是有相位误差的，衡量相参性能好坏的指标好像有频率稳定度、相位噪声等。
积累积累分为相参积累和⾮相参积累,⾮相参积累⼜称视频积累。
雷达回波中存在噪声，雷达的主要⽬的就是要把微弱的⽬标信号从噪声中分离出来，即设法提⾼信号和噪声的⽐值（信噪⽐)。
⽬标信号是放⼤⼀种直接办法，但会同时放⼤，并且放⼤电路⾃⼰本⾝也有噪声，不利。
进⾏积累,我们可以对n个回波进⾏累加,由于噪声是随机的,累加的结果是信号变强（理想状态是提⾼到n倍）,⽽噪声因是随机的,强度反⽽变⼩，这样信号与噪声⽐就提⾼了。
、相参积累⼜称中频积累，它是最理想的积累，因为中频积累保存了相位信息即是相参信号，所以理论上积累后信噪⽐可提⾼到n倍，但这相对来说对雷达体制的要求较⾼；视频积累⼜称⾮相参积累，也称检波后积累，它是将已变为中频的回波信号经包络检波后进⾏累加，由于检波后相位信息丢失，回波变为⾮相参的,成为纯粹的视频信号,故称⾮相参积累。
分布式相参雷达多脉冲积累相参参数估计方法
第18卷 第6期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1.18，No.6 2020年12月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Dec.，2020 文章编号：2095-4980(2020)06-1003-07分布式相参雷达多脉冲积累相参参数估计方法王雪琦，涂刚毅，吴少鹏(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，江苏南京 211106)摘 要：分布式相参雷达(DCAR)是目前国内外雷达领域的重要研究方向，精确的参数估计是实现其良好相参性能的前提和核心。
基于动目标模型，提出一种基于多脉冲积累的相参参数估计方法。
该方法通过对多脉冲信号进行快、慢时间匹配滤波处理，实现多脉冲相参积累；再利用互相关法进行相参参数估计。
仿真分析对比了不同脉冲个数和不同输入信噪比下的参数估计性能和相参性能，仿真结果表明，该方法具有可行性，且可以有效提高低信噪比情况下的参数估计性能和相参性能。
关键词：分布式相参；参数估计；动目标；多脉冲积累中图分类号：TN957.51文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2019182Coherent parameters estimation method for distributed coherent radarbased on multi-pulse accumulationWANG Xueqi，TU Gangyi，WU Shaopeng(No.724 Research Institute of CSIC，Nanjing Jiangshu 211106，China)Abstract：Distributed Coherent Aperture Radar(DCAR) is an important research direction in the field of radar at home and abroad. Accurate parameter estimation is the premise and core of good coherenceperformance. Based on the moving target model, a coherent parameter estimation method based onmulti-pulse accumulation is proposed. The method performs fast-time and slow-time match filtering formulti-pulse signals, and obtains the results of multi-pulse coherent accumulation. Then thecross-correlation method is utilized to estimate the coherent parameters. The performance of parameterestimation and correlation under different numbers of pulses and different input signal-to-noise ratios arecompared by simulation analysis. The simulation results show that the method is feasible and caneffectively improve the performance of parameter estimation and coherence in low signal-to-noise ratio.Keywords：distributed coherence；parameter estimation；moving target；multi-pulse accumulation分布式相参雷达(DCAR)因具有较好的探测性能、高角度分辨力、灵活性和机动性等一系列技术优势而成为目前国内外雷达领域研究热点[1-5]。
游标测距在LFM全相参脉冲雷达中的应用
【 ｅ ｏｄ 】 ｒ ｇ ｒ ｅ； ｏｐ ｒ ｈ ｅ ｐｌ ｍ ｒ ｓ ｎ ｓ ｕ ｔｎ Ｋ ｙｗ ｒｓ ａ ｅ ｅ ｉ Ｄ ｐｌ ａ ； ｕ ｅ ｏ ｐｅ ｉ ； ｉ ｌｉ ｎ ｖ ｎｒ ｅ ｐｓ ｓｃ ｓ ｏ ｍ ａｏ
０ 引 言
游标测距一般应用于单载频 脉冲全相参雷达 ， 它 将相位测距技术应用于脉 冲全相参 雷达， 而提高脉 从 冲雷达的测距精度¨ 。 Ｊ
游标 测距 的基本 原 理是 ¨ 游标 距 离 ＝基 准距 离 ＋相对距 离
误 差是小 于 １ ４波 长 的。 ／
ｌ 游标测距 应用 于线 性调 频（ Ｆ 脉 冲全 相 Ｌ Ｍ）
参雷达 的可行性讨论
现代雷达的信号形式很多 ， 中线性调频信号的 其 应用较广。本文将讨论在线性调频脉冲全相参雷达中
【 ．Ｎ ｎｉ ｎｖｒｉ ． ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃｎ ｌｇ ， Ｎ ｎｉｇ２ ０ ９ ，Ｃ ｉａ １ ａｊ ｇＵ ｉ ｓｙｏ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ ｎ ｅ ｔ ｆ ｅ ｏ ａ ｊ １０ ４ ｈｎ ） ｎ 【 ．Ｎ ｎｉｇＲ ｓａｃ ｎｔｕｅｏ ｌ ｔ ｎｃ ｅｈ ｏ ｇ ， Ｎ ｎｉ １ １ ， ｈｎ ） ２ ａ ｊ ｅｅｒｈＩｓ ｔ ｆ ｅ ｒ ｉｓ ｃ ｎｌ ｙ ｎ ｉｔ Ｅ ｃ ｏ Ｔ ｏ． ． ａｊ ｇ２ ￣ ３ Ｃ ｉａ ｎ
ｅｒ ｒ ｌｓ ｈ ｎ ｏ ｒ ｆｗ ｖ ｌｎ ｔ ．Ｆ ｒｆ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓｔ ｅ ｆａ ｉ ｉ ｔ ｆ ｐ ｌｉ ｇ Ｒａ ｇ ｅ ｉｒｔ ｉｅ ｒｆ ｑ ｅ ｃ ｄ ｌ ｔ ｎ ｒ ｅ ｓ ｔ ａ ｏ ｅ ｆ ｕ ｈ ｏ ａ ｅｅ ｇｈ ｉ ｌ ｗ ｉｃ ｓ ｈ ｅ ｓ ｂｌ ｙ ｏ ｐｙ ｎ ｎ ｅ Ｖ ｒ ｅ ｌ ａ ｅ ｕ ｎ ｙ ｍｏ ｕ ａｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｙ ｉ ａ ｎ ｏ ｎ ｒ ｏ
相参雷达与非相参雷达的差异分析
相参雷达与非相参雷达的差异分析作者：叶昊儒来源：《现代电子技术》2010年第03期摘要:针对相参雷达和非相参雷达的概念进行阐述。
通过详细分析两种体制雷达在应用上的主要区别,侧重介绍相参雷达的优点。
相参性方面重点介绍多普勒效应具有的特性,从信号接收和信号处理上重点讨论了相参性雷达拥有的速度测量功能,在速度模糊和距离模糊上详细比较了两者的差别。
通过实践证明,相参雷达的应用范围比非相参雷达的范围广阔得多,但价格不菲。
关键词:相参;非相参;多普勒效应;速度测量中图分类号:TN95 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)03-017-03Coherent Radar and Non-coherent Radar Difference AnalysisYE Haoru(206 Research Institute,China North Industries Group Corporation,Xi′an,710100,China)Abstract:The concept of coherent and non-coherent radar is explained.Through a detailed analysis of the two systems on the radar,the main difference in the application,focusing on the advantages of coherent radar.Coherent Doppler effect in terms of highlighting has characteristics of the signal received and a letter from a good treatment focused on the coherent nature of radar,owned by the velocity measurement function,in terms of speed and distance blur on a detailed comparison of the differences between the two.Practice has proved that through the application of coherent radar,which has wide range than noncoherent radar.Keywords:coherent;non-coherent;Doppler effect;speed measurement在雷达的应用中,非相参雷达在早期运用于发现目标和测定目标的空间位置,但对于哨所类雷达,这样的功能远远不够。
脉冲相参应答机
脉冲相参应答机脉冲相参应答机是一种电子设备，用于接收和处理脉冲信号。
它的主要功能是在接收到特定的脉冲信号后，给出预设的相应动作。
下面将详细介绍脉冲相参应答机的原理、应用和发展。
一、原理脉冲相参应答机是基于脉冲信号的相参原理设计的。
脉冲信号是一种短暂且高能量的信号，它的特点是持续时间很短，频率很高。
脉冲相参原理是指当两个脉冲信号的相位差为固定值时，它们之间会发生相参现象，即两个信号的特定部分会相互干涉，产生特定的响应。
脉冲相参应答机利用这一原理，通过接收到的脉冲信号进行相参处理，从而实现预设的功能。
它通常包括接收模块、处理模块和输出模块。
接收模块用于接收脉冲信号，处理模块用于进行相参处理，输出模块用于输出响应信号。
二、应用脉冲相参应答机在许多领域有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用示例：1. 通信领域：脉冲相参应答机可以用于解调和调制脉冲信号，实现数据传输和通信。
它可以在无线电通信、卫星通信等系统中起到关键作用。
2. 雷达系统：脉冲相参应答机可以用于雷达系统中的目标检测和跟踪。
当雷达接收到目标发射的脉冲信号后，脉冲相参应答机可以判断目标的位置和速度，并做出相应的响应。
3. 医学领域：脉冲相参应答机可以用于医学诊断和治疗。
例如，它可以用于心电图的测量和分析，帮助医生判断心脏的功能状态。
4. 工业控制：脉冲相参应答机可以用于工业控制系统中的信号处理和控制。
例如，它可以用于自动化生产线的控制和监测，提高生产效率和质量。
三、发展脉冲相参应答机作为一种重要的电子设备，随着科技的发展和应用需求的增加，正在不断发展和改进。
以下是一些脉冲相参应答机的发展趋势：1. 高速化：随着通信技术的快速发展，对脉冲相参应答机的速度要求也越来越高。
未来的脉冲相参应答机将更加注重提高处理速度和响应时间。
2. 高精度：在很多应用领域，对脉冲相参应答机的精度要求也越来越高。
未来的脉冲相参应答机将更加注重提高信号处理的精度和准确性。
3. 多功能化：随着技术的进步，未来的脉冲相参应答机将具备更多的功能和应用。
雷达信号测量原理
雷达信号测量原理
雷达信号的测量原理主要基于电磁波的发射、反射和接收。
雷达通过天线发射一束电磁波，这些电磁波在遇到目标物后会发生反射。
反射回来的电磁波会被雷达接收并处理，从而获取目标物的位置、速度、形状等信息。
具体来说，雷达信号的测量原理可以分为以下几个步骤：
1. 发射：雷达系统通过天线发射一束电磁波，通常使用微波波段的频率。
发射功率和频率根据应用环境和目标物体的要求进行选择。
2. 脉冲方式：雷达系统通常使用脉冲方式发射电磁波，即以一定时间间隔连续发送短时间的高功率电磁波脉冲。
脉冲的宽度和重复周期根据应用需求进行设置。
3. 接收：发射出去的电磁波遇到目标物后发生反射，其中一部分反射能量会返回雷达装置，被雷达接收。
4. 信号处理：雷达系统对接收到的信号进行处理，提取出有用的信息，如目标物的距离、速度、方位角等。
5. 显示：处理后的信号通过显示设备呈现出来，提供给操作人员使用。
以上就是雷达信号的测量原理，这个过程涉及到很多复杂的物理和工程问题，需要多个领域的专业知识和技术。
一种相参脉冲信号频率的估计方法
第２ 卷 第３ ０ 期 ２０ 年 ９月 ０６
文 章 编号 ： Ｎ ２１６ （０６０ —１００ Ｃ ４ ．５４２０）３０８ —３
空 军 雷 达 学 院 学 报
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｒ ｏ ｃ ｏ ｒ ａ ｏ Ａｉ Ｆ ｒ ｅＲａ ａ ｄ ｒＡｃ ｄ ｍｙ ａｅ
中图分类号： Ｎ９ １ ３ Ｔ １， ２ 文献标识码 ： Ａ
电子 侦察 、 干扰 、 抗 、 对 隐身及 精 确 打击 武器 等技 术 的发 展 ， 有源探 测 系统 的工 作 和生 存构 对
成 了严重 的威胁 ，因而 无源 探测 系统 的研究 受 到
法 不 需要解 相 位模 糊 ， 且运 算量 小 ． 并
号 的中频 离散 形式 ｓ ＋ ） ｅｐｊ ｎ ， ） ｏ ＋Ｄ ， ） （ ＝ ｘ ｛２ ｆ（ ＋ ＋ 】 ［２ ｎ ［ ２ ） （ ＋ 】
Ｐ＝０…， ， Ｐ一１ ｎ＝０ …， 一１ ， （） ３
糊 且频 率 估计 精 度 依赖 于 其 它参 数 的估 计 精 度 ．
ｐ＝０ ‘ Ｐ ，
式 中 厂 士 ， 为初 始 相位 ， 和 为第 Ｐ ＝ Ａ、
个脉 冲 的调制 幅度 、 始时 刻 和脉 冲宽 度 ， 起 Ｐ为单 次 观测时 间 内接 收到 的脉 冲个数 ， （ 为零 均值 高 Ｄｆ ） 斯 白噪声 ， 并假 设 其实 部 和虚 部相 互 独立 且方 差 都 为 ０ ／ ． 过 滤波 、 频 、 ２ ２经 混 中频采 样 得到 接收 信
摘
要： 在单站无 源定位与跟踪 系统 中， 获取雷 达脉冲信号的 高精度 频率信 息是一 个关键技术． 本丈研 究
了噪声干扰下的相参脉冲信 号频率提取 问题 ， 出了一种新 的频 率估计方法． 提 该方法具有精度 高、 运算量小的
基于相参脉冲串的多普勒雷达回波仿真
ｓ ｌ ｏ ａｇ ｔｅ ｈ ｓｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｂ ｄ ｉ ｇ ＲＣＳ ｕｃｕ ｔｏ ｕｔ ｆｔｒ ｅ ｃ ｏ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｙ ａ ｄ ｎ ｌ ｆ ｔ ａ ｉｎ，ｄｉｔｎｃ ｎ ｐ ｌｒｓ ｉｔｉｆ ｒ ｔ ｎ ｔ ｏ ｅ ｅ ｔｐｕｓ ｓａ ｅａ ｄ ｄｏ ｐ ｅ ｈｆ ｎ ｏ ｍａｉ ｉ ｈｅｃ ｈ ｒ ｎ ｌｅ ｏｎ
ｔａｎ ｓｇ ａ ｓ ｒ ｉ ｉｎ ｌ．Ａｌｏ ｈ ａ ｅｏ ｓ ｏ ｏ ｓ ｆＧａ ｓｉ ｎ ｄ ｓ ｉｕ ｉｎ，Ｅｘ ｏ ｅ ｔｄ ｓ ｉ ｕｉｎ ａ ｄ Ｒａ ｌｉｈ ｄ ｓ ｂ ｔ ｎ ｓ ，ｔ ｅ ｗ ｖ ｆｒ ｆ ｉ ｏ ｕ ｓａ ｉ ｒｂ ｔ ｍ ｎ ｅ ｔ ｏ ｐ ｎ ｎ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｙｅｇ ｉｔ ｕ ｉ ｒ ｏ ｉ ｒ ｏ
ＡＢＳ ＲＡＣＴ： ｈ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ｄ ｒｅ ｈ ｌｙ ｎ ｉ ｏ ａ ｔ ａ ｎ ｓ ｓｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅａ ｓ ｓ ｍｅ ｔ ｅ ａ ｓ ｔ ｓｔ ｅ Ｔ Ｔ ｅｓ ｍｕａ ｉ ｆ ａ ａ ｃ ｏｐ ａ ｓａ ｏ ｒ ｍｐ ｒ ｎ ｒ ｉ ｙ ｔｍ ｅｆ ｍａ ｃ ｓ ｅ ｓ ｎ ｃ ｕ ｅｉ ｉ ｈ ｔ ｐｔ ｏ ｂ
Ｚ Ｏ Ｈｕ —ｆｎ ＸＵ Ｊａ—ｄ ｎ ， ＨＡ ｉ ａ ｇ， ｉ ｏ ｇ ＣＨＥ ａ ｇ Ｎ Ｆｎ
（ ｏ ｅｅ ｆ ｌｃ ｏｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏ ｔｃｎｃＵ ｉ ｒｔ， ｉａ ｈｎｉ １ １９ Ｃ ｉ ） Ｃ ｌ ｇ ｅｔ ｎ ｎｉ ｅ ｎ ， ｏ ｈ ｅｔ ｎＰ ｌ ｅｈ ｉ ｎｖ ｓｙ Ｘ ’ｎＳ ａｘ ７ ０ ２ ， ｈｎ ｌ ｏＥ ｒ ｃ ｎ ｉ ｔ ｅ ｙ ｅｉ ａ
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现代雷达
Vo l. 30 No. 1
Modern Rada r
Janua ry 2008
97
产品应用
3
脉冲雷达的相参测量
张 鹏
(泰克科技中国有限公司 , 北京 100088) 【摘要 】 文中介绍一种脉冲雷达相参测量的方法 ,借助 实时频谱分析仪进行脉冲雷达的相参测量 。 【关键词 】 脉冲雷达 ;相参 ,脉冲压缩 ;实时频谱仪 (R TSA) ;脉冲自动分析测量软件 中图分类号 : TN958 文献 标识码 : A
参 考 文 献
[ 1 ] Jam es T. 宽带数字接 收机 [M ]. 北京 :电子工 业出版社 , 200 2.
[ 2 ] Skolnik M I. 雷达手册 [M ]. 2006. [ 3 ] Tektronix Inc. Tektronix R SA6114A U ser Manual [ G ].
Coh er en t M ea su r em en t of Pu lse Rada r
ZHANG Peng ( Tektronix Co. , L td, Be ijing 100088, China)
【Abstra c t】 This pape r introduce s a method for coherent m ea surement of pulse rada r using realtime spectrum ana lyze r. 【 Key word s】 pulse rada r; coherent; pulse compression; realtime spectrum ana lyzer (R TSA) ; pulse m easure suite
( 3)
Δθ( i) = θ(n + i) - θ(n ) = 2π (fi - f0 ) its
式中 :θ ( n)表示 n 时刻的相角 ;Δθ( i)是间隔 i个 ts 时 间单元的两个相角的相位差 。如果可以求得 Δθ( i) , 那么就可以求得出输出信号的频率
( fi -
f0 )
Δθ( i) = 2πins
此方法还可用来分析频率对时间的变化。如果输 入信号只包含单一频率 ,则该方法能够提高频率分辨 率。以 1μs的时间间隔对输入信号进行采样 ,并对输 入信号数据进行 FFT运算 ,则频率分辨率为 1 MHz。如 果采用上述方法并且时间延迟是 1μs,则最大非模糊带 宽为 1 MHz。如果我们用 6位分辨率测量相位角 ,则相 位角的分辨率为 5. 625°(360°/64)。在这种条件下 ,测 得的频率分辨率为 15. 625 kHz,这意味着该方法的频率 分辨率比 FFT的方法提高了 64倍。
1 脉冲雷达中相参的意义
所谓相参 ( coherent)是指两个信号的相位之间有 着确定的关系 ,因此 ,简单的说 ,相参雷达是指发射波 形的相位之间具有确定的关系或者具有统一的参考基 准 。相参雷达也是脉冲雷达的一种 ,这些脉冲是通过 开启和关闭同一个连续波信号得到的 ,如图 1所示 。
图 1 相参信号示意图 相参信号具有很好的相关性 ,能够满足接收机检波 后多普勒处理的需要 。理论上 M 个幅度相等 、相位相 参的信号脉冲相加 ,输出脉冲电压将 M 倍于单脉冲电 压。但是由于相加的噪声脉冲是非相参的 (一般的接收 机脉冲和许多其他噪声均是如此 ) , M 个噪声脉冲相加 后 ,其均方根值仅仅是单个噪声脉冲均方根值的 M倍。 因此 ,在理想情况下 ,信噪电压比改善就等于 M ,单脉 冲最小可检测信噪功率比下降 M 倍 ,因此相参对雷达 接收机的性能的影响是很大的。如果信号的相参不够 好的话 ,直接影响到接收机的灵敏度 ,导致雷达对目标 的跟踪能力大大受到影响。对多普勒雷达信号来说 ,信 号的相参不够好的话 ,对多普勒频偏的处理会出现错 误 ,导致频率偏差 ,丢失目标。
实时频谱仪对脉冲进行相参测量 ,就是测量脉冲 到脉冲的相位差。这个相位差是选择不同脉冲的相同 的位置。对于相参信号只要脉冲 PR I是固定的 , 那么 不同脉冲同一位置的相位一定是相同的或者具有一定 的关系 。所以只要知道脉冲彼此之间的相位差是否很 小 (相位相同 )或者按照一定的规律变化 (相位差按照 一定的 规律 变化 ) 。如 图 2所示 ,不 同的脉 冲 的同一
第 1期
张 鹏 :脉冲雷达的相参测量
99
图 7 被测结果图表
2 实时频谱仪相参测量的理论依据
首先对被测信号进行采集和数字化。实时频谱仪 对相位进行测量是基于数字信号处理的方法 ,所以需 要对被测信号进行 ADC 的高速采集并进行数字下变 频 ,用 I、Q的方式来表示 。如图 2 所示的脉冲信号的 时域包络由采样点所构成。被采集的信号在接受处理 和计算之前先要通过滤波器 ,滤波器的类型可以选择 高斯或者 no filter(直通 )等 ,因为滤波器的选择会对脉 冲包络的上升时间和信号的信噪比产生影响 ,所以选 择合适的滤波器是正确测量脉冲到脉冲相位的必要条 件 。数字相位测量方法如图 8所示 。
式中 : ts 是数字化时间间隔 。 为测量信号的相位 ,需要处理器完成以下工作 : 1.
取 Q ( n) / I ( n)的反正切 , 得到相位 θ ( n ) ; 2. 求出不
同时刻之间的相位差 。这两步可以写为
θ( n )
= a rc tan Q ( n ) I ( n)
= 2π ( fi - f0 ) n ts +Φ
3 收稿日期 : 2007212212 修订日期 : 2007212229
98
现代雷达
30 卷
个位置的相位都和第一个参考脉冲相比较 ,就会得到 相对第一个脉冲 的相 位差。在捕获下 来的时域信号 中 ,可能包括几十个甚至几百个脉冲 ,所选择分析时域 信号的区域里面第一个脉冲作为参考脉冲 。
图 4 多 域测 量中加上光标的结果
式中 : A和 fi 分别为输入信号的幅度和频率 ; f0 为频谱 仪本振的频率 ; Φ 为信 号的初始相位 。用 I ( n) 和 Q
( n)表示数字化信号 , n为整数 。式 (1 )可以写为
I ( n) = Aco s〔2π (fi - f0 ) n ts +Φ 〕
( 2)
Q ( n ) = A sin〔2π ( fi - f0 ) n ts + ts 〕
图 2 实时 频谱仪的相参测试
1. 2. 2 相参的测量 使用实时频谱仪进行脉冲间的相位测量可以借助
实时频谱仪中的脉冲测量套件 ,该套件不仅仅可以进 行相参测量 ,同时可以进行多种脉冲参数的测量和分 析 ,比如脉宽 、峰 值功率 、PR I、占空比 、上 升时 间等 。 在这里我们只讨论脉冲相位到相位的测量 。
利用时间相关的多域分析和能对长的采集数据分 析的能力 ,加上合适的计算方法 ,可以完成脉冲到脉冲 的相位差测量 。
针对 图 3所示 的脉 冲压 缩的 信 号 , 打开 脉 冲测
图 6 脉冲 分析套件屏幕显示
该脉冲分析套 件可以支 持最多分 析 10000 个脉 冲 ,图 6是将脉冲分析套件屏幕最大化后的结果 ,上面 的实例中被分析的脉冲达 40多个 。当被分析的脉冲 数量太多的时候 ,也许会不方便观察 ,实时频谱仪可以 将被测结果输出能 CSV文件或者 TXT文件以及 mat2 lab可以直接分析的文件格式 。对被测结果输出 CSV 文件后 Excel生成的图表如图 7 所示 ,图中所显示的 横坐标是脉冲的次序 ,纵坐标是相位差 (和第一个脉 冲相比 ) 。这种输出后的分析对脉冲个数比较多的时 候十分方便 。
1. 1 实时频谱分析仪概述 实时频谱分析仪是一台将被测信号数字化并进行
实时频谱运算和分析的仪器 。其优势在于高速 、高动 态范围的 ADC对信号进行实时采集并可以进行实时 的 FFT处理 。实 时频 谱仪具有对信号的实时观测和 实时捕获的功能。同时由于实时频谱仪具有将捕获的 信号数字化并存储下来的功能 ,所以其强大的分析软 件可以对整个捕获下来的信号进行分析。最长可以分 析 10 000个脉冲 。
图 3 时 间相关多域观测
实时频谱仪允许打开若干窗口来进行时间相关的 多域测量 。图中可以看到对该雷达信号分别进行了 : 频谱显示 (右上图 ) ,时域脉冲包络的显示 (右下图 ) , 某个脉冲的脉内频率对 时间的显示 (左下图 )和该脉 冲相位变化的显示 (左上图 ) ,实时频谱仪的多域测量 是在相同的时间参考上面的 ,如加上光标 ,那么该光标 会在不同域的同一个时刻上显示 ,即不同域的光标在 时间轴上是同一个光标 。这种分析手段给了雷达研发 工程师一个排查故障 、分析故障最有效的手段 。如图 4所示 ,加光标可同时显示不同分析域里且 具有相同 的时刻 。
20 06.
张 鹏 男 , 1 976年生 ,高级 工程 师 。研究 方向 为雷达 信 号测量与分析 。
实时频谱仪可以对内存中的所有数据进行分析 ,具 有同时分析多个脉冲并对多个脉冲同时进行各种参数 的测量的功能 ,如每个脉冲的脉宽 、峰值功率和脉冲到 脉冲之间的相位信息等 。传统的可数字化的频域分析 仪如矢量信号分析仪 ,能同时分析的数据有限 ,对于脉 冲信号来讲无法进行多个脉冲的同时分析 ,无法完成多 个脉冲的测量功能 ,也无法完成脉冲间的相位测量 。 1. 2 如何利用实时频谱分析仪进行相参测量 1. 2. 1 实时频谱仪如何定义相参测试
3 结束语
相参技术是抑制海、地固定杂波、箔条等体分布慢动 杂波和提取运动目标的最有效的技术措施 ,对提高雷达 低空探测能力和提高机载雷达下视工作有重要的作用 , 在现代雷达中广泛的使用。实时频谱仪的相参测试解决 了以往无法直接对相参信号进行测量的难题 ,大大提高 了雷达研发工程师对雷达系统相参性的评估能力。
图 8 数字相位的测量方法
输入信号分成两路 ,并进行下变频 ,两个输出信道 相位相差 90°,称做为 I路输 出和 Q 路输出 。假如这