一種用于脈沖多普勒雷達中零距離標定系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微波毫米波雷達技術領域，通過將技術成熟的聲體波延遲線(L波段)應用于微波、毫米波脈沖多普勒雷達零距離標定系統中，實現在雷達調試時對零距離進行標定的一種新技術。
【背景技術】
[0002]現有的雷達零距離標定系統是通過雷達對預先設定的近區某固定目標進行跟蹤測距后，以此固定目標(通常選擇調試現場周圍的某一固定鐵塔)作為雷達零距離標定的基準值，對脈沖多普勒雷達進行零距離標定。該系統主要缺陷有:一是由于受天氣、風力等外界環境影響，固定目標搖動會影響標定精度；二是固定目標的距離是通過GPS等定位方法進行距離標定的，精度只能達到米級；三是固定目標比較大，回波信號位置不固定，每次標定的數值有偏差，標定一致性不高；四是固定目標回波易受周圍建筑物的影響，產生干擾，導致標定誤差大。
[0003]聲體波(BAW:Bulk Acoustic Wave)延遲技術是通過聲體波延遲器件實現對高頻信號的傳播時間進行延遲。聲體波延遲線(BAW Delay Line)是一種聲體波延遲器件，一般由輸入和輸出薄膜換能器、傳聲介質、輸入和輸出匹配網絡構成，其中薄膜換能器由底電極、氧化鋅(ZnO)薄膜和上電極組成。其工作原理是:當微波信號通過輸入匹配網絡到達輸入薄膜換能器時，通過壓電薄膜的逆壓電效應將電信號轉變為聲信號在傳聲介質中傳播。當聲信號到達輸出薄膜換能器時，再通過壓電效應將聲信號變成為電信號，通過輸出匹配網絡輸出。由于聲信號的傳播速度比電信號慢14量級，因此可以在較短傳聲介質內獲得較長的延時。聲體波延遲線的優點是結構簡單、體積小、重量輕、溫度穩定性好，與同軸電纜延遲線相比，聲體波延遲線可以在較小的體積實現較長延遲。
[0004]脈沖多普勒雷達零距離標定是雷達實現精確測距功能的重要環節，可以測量目標距離也是雷達的一個突出優點。測距的原理是當雷達工作時，發射機經天線向空間發射一串重復周期一定的高頻脈沖，如果在電磁波傳播的途徑上有目標存在，那么雷達就可以接收到由目標反射回來的回波。由于回波信號往返于雷達和目標之間，它將滯后于發射脈沖一個時間。然后，通過雷達信號處理機計算出回波與零距離的時間間隔，就可得到雷達與目標間的距離。因此，在雷達測距中零距離的準確標定將直接影響距離測量的精度。

【發明內容】

[0005]要解決的技術問題
[0006]針對原標定方法中存在的標定精度不高、標定系統復雜、工作效率不高和調試場地易受氣候影響等問題和缺陷，通過采用聲體波延遲線、射頻綜合協理技術和收發一體化設計技術，本發明提出一種新的用于脈沖多普勒雷達調試中零距離標定系統及方法，提高雷達的測距精度和標定效率。
[0007]技術方案
[0008]一種用于脈沖多普勒雷達中零距離標定系統，包括環形器、限幅器、低噪聲放大器、隔離器、混頻器、延遲線、上變頻器、第一放大器、第二放大器、功分器和天線；其中依次串聯的天線、環形器、限幅器、隔離器、低噪聲放大器、隔離器、混頻器組成了接收通道；延遲線及前后的阻抗匹配網絡組成了延遲通道；依次串聯的上變頻器、隔離器、第一放大器、隔離器、第二放大器、環形器和天線組成了發射通道；混頻器的輸出端連接延遲通道的輸入阻抗匹配，延遲通道的輸處阻抗匹配連接發射通道的上變頻器；接收通道和發射通道通過環形器共用一個天線，功分器的兩個輸出端分別連接混頻器和上變頻器，將本振信號一分為二分別輸入到混頻器和上變頻器。
[0009]所述的天線采用矩形喇叭天線。
[0010]一種利用用于脈沖多普勒雷達中零距離標定系統實現的零距離標定方法，步驟如下:
[0011]步驟1:雷達的發射信號從環行器進入接收通道，經過限幅、隔離、放大、隔離后進入混頻器，與本振信號混頻后將雷達的發射信號的頻譜搬移到延遲線的工作頻段；
[0012]步驟2:經過頻譜搬移后的發射信號在延遲線輸入端經過阻抗匹配后轉化為聲信號在傳聲介質中進行時間延遲傳播，在延遲線輸出端又轉化為電信號經過阻抗匹配后輸出；
[0013]步驟3:將時間延遲后的電信號送入上變頻器，與本振信號混頻后將電信號頻譜搬移到雷達工作頻段，通過隔離、放大到雷達所需的信號幅度，然后經過隔離器和環形器，送至天線發射回雷達，作為標定信號。
[0014]有益效果
[0015]本發明提出的一種用于脈沖多普勒雷達中零距離標定系統及方法，具有如下優占.V.
[0016]1、采用該技術研制的標定系統，電路簡單可靠，對雷達信號的處理穩定可靠，延時精度高(精度能達到50ns)，而且該系統可在標準計量站進行準確標定，保證標定系統性能指標的一致性，從而保證雷達系統標定的精度。
[0017]2、該系統在雷達調試場地就可進行，可全天候工作，不需專人值守，操作簡便，大大縮短調試時間，提高了工作效率和經濟效益。該系統已成功應用于某型雷達，實現了預期的性能要求，解決了雷達零距離標定的難題。
[0018]3、解決了脈沖多普勒雷達零距離標定的難題，提高了標定精度，實用價值高，具有一定的通用性。
【附圖說明】
[0019]圖1標定系統工作原理框圖
[0020]圖2聲體波延遲線原理圖
【具體實施方式】
[0021]現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述:
[0022]本發明采用技術成熟的聲體波延遲線來實現雷達信號的時間延遲，該聲體波延遲線工作于I?2GHz射頻信號，延遲線在此工作頻段的插入損耗小，延遲精度高，制造工藝和實現技術都比較成熟，而雷達的工作頻率在C (中心頻率為6.5GHz)、X波段(中心頻率為10.5GHz)，延遲線直接應用于雷達的工作頻率顯然不能滿足要求。為了解決此難題，該技術提出通過頻譜搬移技術和射頻匹配技術將雷達信號頻譜搬移到延遲線的工作頻率(中心頻率為1.5GHz，帶寬200MHz)，在完成時間延遲后，再將信號頻譜搬移到雷達的工作頻率，從而實現了雷達信號的時間延遲，也即在距離上實現了準確標定。
[0023]在接收通道電路的設計中，采用了寬帶、高動態、低噪聲匹配的設計技術，接收前端采用耐高功率的寬帶限幅器，擴大接收通道的動態范圍