一種雷達接收信號空域功率數字測量方法

黎文杰

摘要：本文通過提供一種功率測量方法，采用FPGA+DSP的數字化處理架構對接收的雷達信號的空域功率進行實時測量，并按一定比例以電壓的形式直觀表征空域功率，以判斷雷達信號接收系統是否工作在要求的靈敏度點以內。本文所提供的空域功率測量方法設計簡單，運算量小，測量時間短，測量精度高，測量動態范圍大，可靠性高，易于工程實現。

關鍵詞：功率測量 雷達 FPGA DSP

中圖分類號：TN972 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

現有雷達信號接收系統[1，2]中，一般包括射頻、前中單元、帶通濾波器、中頻放大器等，由于接收信號檢測通道的中放單元工作于限幅狀態，使得在后續處理時無法實現在特定功率段內對接收信號功率進行線性測量，導致無法知道到達接收系統射頻前端的信號功率變化。通過對中放單元工作狀態的改進及對傳統模擬處理的數字化，本文提供一種數字化方式實現對雷達接收信號空域功率的測量。

1信號處理流程

雷達接收信號空域功率測量的信號處理流程如圖1所示。

雷達接收信號與微波本振混頻，對混頻后的中頻信號進行放大后濾波，其中中放單元工作于線性狀態，且使用自動增益控制（AGC），由FPGA進行控制。為滿足功率測量范圍的要求，對中放后的信號再進行窄帶濾波，提取第二中頻信號，將此信號經過A/D轉換后送FPGA進行正交化處理，然后將處理后的數據通過總線送DSP進行數值計算，最后按一定的比例尺將功率數據轉換成電壓通過D/A送出顯示。

FPGA正交化處理[3，4]過程：將AD變換得到的數據分別與正交的兩路數字本振sin（ωt）、cos（ωt）進行混頻，然后利用數字低通濾波器濾除高頻分量以獲得兩路基帶正交信號數據，最后進行抽取操作以降低后續處理的數據率。采用特殊選擇的采樣頻率，可以將混頻時的乘法操作替換為符號操作，在進行數字下變頻時可以大大節省乘法器等資源。數字混頻后的數據經過抗混疊低通濾波器濾除高頻分量（鏡頻），并進行抽取處理以適應后續信號處理的速率要求。輸出信號為兩路正交的I、Q信號，傳輸給DSP時將兩路信號打包為一個數據。

DSP數值計算過程：在DSP中對FPGA輸出的正交化處理數據I、Q兩路數據計算平方和，依據功率檢測端的阻抗計算功率值，并補償掉前中和中頻通道的增益即可得到照射信號接收系統輸入端功率，可認為該功率就是照射信號的瞬時功率。為了直觀的表征當前照射信號的空域功率，將得到的功率按一定的比例尺轉換成電壓輸出，電壓由D/A轉換器輸出，應注意電壓不能超過D/A轉換器的輸出界限。

2電壓顯示比例尺

在本文中，選定功率裝換為電壓的比例尺為-25dBmW/V，則功率和顯示電壓對應的關系如表1所示。

從表1的數據可以看出，在實現對照射信號的空域功率進行實時測量的同時，該測量系統能夠實現80dB以上的照射信號的動態范圍測量，保證至少5dB的功率測量精度。

3結語

通過將功率測量通道數字化，可實現對雷達接收信號空域功率的快速測量，且運算量小，測量時間短，易于工程實現，對判斷雷達信號接收系統是否工作在要求的靈敏度點以內有重要意義，也可為雷達接收系統故障排除工作提供一定的技術支撐。

參考文獻

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