專利名稱：P波段射頻寬開數(shù)字接收與測向一體機及測向方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是無線電測向裝置。本發(fā)明還涉及一種利用本發(fā)明的測向裝置 的測向方法。
(二)
背景技術(shù)：
對于寬頻帶測向系統(tǒng)來說，由于信號覆蓋的頻率范圍較大，實現(xiàn)寬帶信號的 射頻采樣是不現(xiàn)實的。面對這樣寬的頻率范圍以及A/D采樣器件的限制，通常 釆用窄帶中頻數(shù)字接收或?qū)拵е蓄l數(shù)字接收的方法，這無疑需要增加微波前端， 提高了系統(tǒng)的體積和成本。然而對于P波段信號，采用射頻寬開低通采樣則無需 復(fù)雜的模擬前端，可以極大地節(jié)省了系統(tǒng)的成本。
中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫中2006年公開的哈爾濱工程大學(xué)的碩士 論文"數(shù)字信道化瞬時測頻接收技術(shù)的研究"、電子科技大學(xué)的碩士論文"信道 化數(shù)字接收機硬件實現(xiàn)技術(shù)研究"、中國專利申請?zhí)枮?0811882.5的專利文件 中公開的"靈活和高效的信道化器結(jié)構(gòu)"等，雖然介紹了數(shù)字信道化方法，但是 多數(shù)是基于中頻采樣的，且沒有將數(shù)字接收和測向結(jié)合與一身的。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無需復(fù)雜的模擬前端，減少天線與A/D之間的 模擬信號處理環(huán)節(jié)，將數(shù)字接收與測向結(jié)合于一體的P波段射頻寬開數(shù)字接收與 測向一體機。本發(fā)明的目的還在于提供一種基于本發(fā)明的P波段射頻寬開數(shù)字接
收與測向一體機的測向方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明的P波段射頻寬開數(shù)字接收與測向一體機的組成包括高速A/D I 1、 高速A/DI12、參考時鐘3、系統(tǒng)采樣時鐘4、 FPGA5和DSP6;兩路射頻信號分 別送入髙速A/D I 1和高速A/DII2，髙速A/D I 1和高速A/D II2通過LVDS接 口與FPGA5相連，參考時鐘3與系統(tǒng)采樣時鐘4相連，系統(tǒng)采樣時鐘4分別與 高速A/D I 1和高速A/DII2互連，F(xiàn)PGA5通過配置總線與系統(tǒng)采樣時鐘4相連， FPGA5通過數(shù)據(jù)線和地址線與DSP6互連?；诒景l(fā)明的一種P波段射頻寬開數(shù)字接收與測向裝置的側(cè)向方法為兩路 射頻信號分別由被高速A/D I 1和高速A/DII2采樣，通過LVDS接口送入FPGA 中，F(xiàn)PGA根據(jù)P波段內(nèi)預(yù)處理信號的頻譜分布，在FPGA內(nèi)部完成高效數(shù)字信 道化，針對其預(yù)處理波段對應(yīng)的子帶信道，對應(yīng)的釆用數(shù)字鑒相算法實現(xiàn)瞬時相 位提取，并將兩路信號的瞬時相位做差求取相位差，將相位差送給DSP6完成來 波入射角度計算。
所述的高效數(shù)字信道化方法為根據(jù)P波段預(yù)處理信號頻譜分布特點，確定 合適的子信道帶寬，利用原型低通濾波器W )和調(diào)制復(fù)指數(shù)『^將P波段均勻劃
分為K個子帶，并對每個子帶進行D倍抽取7、實數(shù)轉(zhuǎn)復(fù)數(shù)8后送入對應(yīng)的子 帶濾波器9，對各子帶輸出乘以對應(yīng)的復(fù)系數(shù)10后，送入DFT模塊ll。
本發(fā)明采用多相FFT算法代替DFT實現(xiàn)高效數(shù)字信道化，節(jié)省了 FPGA的 資源。
本發(fā)明將數(shù)字接收與測向融于一身，其實現(xiàn)方法為數(shù)字信道化后采用了
CORDIC算法實現(xiàn)數(shù)字鑒相，并將相位差送入DSP6進行角度計算。其中對P波 段中預(yù)處理信號首先根據(jù)其頻率和相位差計算出角度存放于數(shù)據(jù)FLASH中，無 需每次重復(fù)計算，只需一次讀取便可得到最終角度值，提高了角度解算的效率。 本發(fā)明利用高速A/D完成對射頻信號的采樣，無需復(fù)雜的模擬前端，減少 了天線與A/D之間的模擬信號處理環(huán)節(jié)，同時將數(shù)字接收與測向結(jié)合于一體。
(四)


圖l本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成框圖2本發(fā)明的高效數(shù)字信道化結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述
結(jié)合圖1，本發(fā)明的P波段射頻寬開數(shù)字接收與測向一體機的組成包括高速 A/DI1、高速A/DI12、參考時鐘3、系統(tǒng)采樣時鐘4、 FPGA5禾卩DSP6;兩路射 頻信號分別送入高速A/D I 1和高速A/DI12，高速A/DI 1和高速A/DII2通過 LVDS接口與FPGA5相連，參考時鐘3與系統(tǒng)采樣時鐘4相連，系統(tǒng)采樣時鐘4 分別與高速A/D I 1和高速A/DII2互連，F(xiàn)PGA5通過配置總線與系統(tǒng)采樣時鐘 4相連，F(xiàn)PGA5通過數(shù)據(jù)線和地址線與DSP6互連?；诒景l(fā)明的一種p波段射頻寬開數(shù)字接收與測向裝置的側(cè)向方法為兩路 射頻信號分別由被高速A/D I 1和高速A/DII2采樣，通過LVDS接口送入FPGA 中，F(xiàn)PGA根據(jù)P波段內(nèi)預(yù)處理信號的頻譜分布，在FPGA內(nèi)部完成高效數(shù)字信 道化，針對其預(yù)處理波段對應(yīng)的子帶信道，對應(yīng)的采用數(shù)字鑒相算法實現(xiàn)瞬時相 位提取，并將兩路信號的瞬時相位做差求取相位差，將相位差送給DSP6完成來 波入射角度計算。同時結(jié)合圖2，所述的高效數(shù)字信道化方法為根據(jù)P波段預(yù)
處理信號頻譜分布特點，確定合適的子信道帶寬，利用原型低通濾波器/Kw)和調(diào) 制復(fù)指數(shù)『;J將P波段均勻劃分為K個子帶，并對每個子帶進行D倍抽取7、實
數(shù)轉(zhuǎn)復(fù)數(shù)8后送入對應(yīng)的子帶濾波器9，對各子帶輸出乘以對應(yīng)的復(fù)系數(shù)10后， 送入DFT模塊ll。
兩路射頻信號分別被高速A/D1和2采樣，其采樣頻率由系統(tǒng)采樣時鐘4提 供，參考時鐘3為系統(tǒng)采樣時鐘4提供基準時鐘；系統(tǒng)采樣時鐘4的輸出頻率由 FPGA5通過配置總線控制；高速A/D1和2采樣后的數(shù)字信號由于數(shù)據(jù)率可達數(shù) 百兆，因此利用FPGA5自身的LVDS接口實現(xiàn)高數(shù)據(jù)率接收。對于數(shù)百兆的數(shù) 據(jù)率，F(xiàn)PGA5內(nèi)部需要將數(shù)據(jù)率降低后處理，因此在FPGA5內(nèi)部采用了高效數(shù) 字信道化來實現(xiàn)數(shù)字接收，對于P波段預(yù)處理信號的對應(yīng)子帶信道，采用 CORDIC算法實現(xiàn)數(shù)字鑒相，并將相位差送入DSP6進行角度計算。
圖2給出了本發(fā)明的高效數(shù)字信道化結(jié)構(gòu)框圖，該高效結(jié)構(gòu)由濾波器組的低 通實現(xiàn)形式等效而得。其組成包括抽取模塊7、實數(shù)轉(zhuǎn)復(fù)數(shù)模塊8、子帶濾波 模塊9、復(fù)系數(shù)乘法模塊10、 D點復(fù)數(shù)FFT模塊11 。根據(jù)P波段預(yù)處理信號頻
譜分布特點，確定合適的子信道帶寬，利用原型低通濾波器/K")和調(diào)制復(fù)指數(shù)
壞t將P波段均勻劃分為K個子帶，每個子帶的帶寬取決于原型低通濾波器的帶
寬。對每個子帶進行D倍抽取后送入對應(yīng)的子帶濾波器，其中各個子帶濾波器 是由原型低通濾波器的多相結(jié)構(gòu)得來，并且各個子帶濾波器的總階數(shù)等于原型低 通濾波器的階數(shù)，和濾波器組的低通實現(xiàn)形式相比，該高效結(jié)構(gòu)的濾波器的階數(shù) 將為1/K。對各子帶輸出乘以對應(yīng)的復(fù)系數(shù)后，送入DFT模塊，該模塊可以采 用多相FFT算法代替DFT實現(xiàn)高效數(shù)字信道化，節(jié)省了 FPGA的資源。
權(quán)利要求
1、一種P波段射頻寬開數(shù)字接收與測向一體機，組成包括高速A/D I(1)、高速A/DII(2)、參考時鐘(3)、系統(tǒng)采樣時鐘(4)、FPGA(5)和DSP(6)；其特征是兩路射頻信號分別送入高速A/D I(1)和高速A/D II(2)，高速A/D I(1)和高速A/D II(2)通過LVDS接口與FPGA(5)相連，參考時鐘(3)與系統(tǒng)采樣時鐘(4)相連，系統(tǒng)采樣時鐘(4)分別與高速A/D I(1)和高速A/DII(2)互連，F(xiàn)PGA(5)通過配置總線與系統(tǒng)采樣時鐘(4)相連，F(xiàn)PGA(5)通過數(shù)據(jù)線和地址線與DSP(6)互連。
2、 一種基于權(quán)利要求1的P波段射頻寬開數(shù)字接收與測向一體機的測向方 法，其特征是兩路射頻信號分別被高速A/DI (1)和高速A/DI1 (2)采樣， 通過LVDS接口送入FPGA (5)中，F(xiàn)PGA根據(jù)P波段內(nèi)預(yù)處理信號的頻譜分 布，在FPGA內(nèi)部完成高效數(shù)字信道化，針對其預(yù)處理波段對應(yīng)的子帶信道， 對應(yīng)的采用數(shù)字鑒相算法實現(xiàn)瞬時相位提取，并將兩路信號的瞬時相位做差求 取相位差，將相位差送給DSP (6)完成來波入射角度計算。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于P波段射頻寬開數(shù)字接收與測向一體機的測 向方法，其特征是所述的高效數(shù)字信道化方法為根據(jù)P波段預(yù)處理信號頻譜分布特點，確定合適的子信道帶寬，利用原型低通濾波器/ (n)和調(diào)制復(fù)指數(shù)壞將P波段均勻劃分為K個子帶，并對每個子帶進行D倍抽取(7)、實數(shù)轉(zhuǎn)復(fù)數(shù)(8)后送入對應(yīng)的子帶濾波器(9)，對各子帶輸出乘以對應(yīng)的復(fù)系數(shù)(10) 后，送入DFT模塊(11)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種P波段射頻寬開數(shù)字接收與測向一體機及側(cè)向方法。組成包括高速A/D I1、高速A/D II2、參考時鐘3、系統(tǒng)采樣時鐘4、FPGA5和DSP6；兩路射頻信號分別送入高速A/D I1和高速A/D II2，高速A/D I1和高速A/D II2通過LVDS接口與FPGA5相連，參考時鐘3與系統(tǒng)采樣時鐘4相連，系統(tǒng)采樣時鐘4分別與高速A/D I1和高速A/D II2互連，F(xiàn)PGA5通過配置總線與系統(tǒng)采樣時鐘4相連，F(xiàn)PGA5通過數(shù)據(jù)線和地址線與DSP6互連。本發(fā)明利用高速A/D完成對射頻信號的采樣，無需復(fù)雜的模擬前端，減少了天線與A/D之間的模擬信號處理環(huán)節(jié)，同時將數(shù)字接收與測向結(jié)合于一體。
文檔編號G01S3/02GK101408608SQ200810137589
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者張文旭, 張春杰, 蔣伊琳 申請人:哈爾濱工程大學(xué)