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CN115575909A - 基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法及系统 - Google Patents

基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法及系统 Download PDF

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CN115575909A
CN115575909A CN202211053766.7A CN202211053766A CN115575909A CN 115575909 A CN115575909 A CN 115575909A CN 202211053766 A CN202211053766 A CN 202211053766A CN 115575909 A CN115575909 A CN 115575909A
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CN
China
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radio frequency
data
array
amplitude
digital signal
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Application number
CN202211053766.7A
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徐啸
柴娟芳
陆戈辉
王立权
张业鑫
黄杉
韩志强
史松伟
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Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
Original Assignee
Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
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Abstract

本发明提供了一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法及系统，包括：获取目标参数信息并处理，生成三路数字信号数据；光纤数据接收单元将所述三路数字信号数据进行封包处理；射频阵列瞬时带宽扩展单元对封包后的数字信号数据进行解包、幅相补偿滤波处理，并将处理后的数据传输至阵列馈电单元；阵列馈电单元对所述处理后的数据进行幅度相位控制后，得到调制后的射频信号；天线阵列辐射所述射频信号，并在空间上模拟目标位置的回波信号。本发明在传统射频仿真系统基础上增加了射频阵列瞬时带宽扩展模块完成系统瞬时带宽扩展，降低了仿真系统的复杂度和构建成本，并能够缩短研制周期，提高了半实物仿真试验系统的瞬时带宽覆盖面。

Description

基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法及系统
技术领域
本发明涉及宽带射频目标模拟的技术领域，具体地，涉及一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法及系统。
背景技术
在军事应用中，对雷达的作用距离、分辨能力、测量精度等性能指标提出了越来越搞得要求。宽带线性调频信号具有良好的脉冲压缩特性,在现代雷达系统中得到了广泛应用。为应对各种宽带雷达信号存在的战场环境高逼真电磁环境内场重构的需求，提升瞬时大带宽的雷达信号模拟能力，需要一种可以进行宽带信号目标信号模拟的半实物仿真方法。
传统的宽带射频仿真系统多为瞬时窄带系统，即工作带宽可以涵盖C～ka，但是只能模拟瞬时窄带的雷达信号或者雷达回波信号。传统的射频阵列系统主要由馈电控制系统、射频馈电通道以及天线阵列组成。控制原理采用波音公司提出的幅度重心公式，即通过控制三元组天线输出信号的幅度相位实现三元组内目标角位置的精确模拟。三元组天线的三个链路的幅相主要受射频馈电通道，即控制系统解算出馈电通道各个支路上的衰减器、移相器的控制字发送给馈电通道，最终合成精确的角位置。由于射频馈电通道的衰减器、移相器均为仅能用单一频点控制的窄带射频器件，其他非控制字频点上存在非理想的传输特性，宽带信号经过系统后会产生严重的失真现象，难以实现有效带宽内的幅相调制，因此传统的射频仿真系统均多为瞬时窄带系统。
传统的射频仿真系统升级为瞬时宽带系统，理论上可以通过将馈电系统中的所有窄带器件全部替换成宽带器件，但是目前宽带衰减器及移相器等器件还未能达到工程级别，且价格昂贵、系统改造成本急剧增加。
专利文献为CN111562553A的中国发明专利公开了一种提高射频半实物仿真宽带信号角模拟精度的方法，包括如下步骤：信号模拟单元生成仿真用的宽带射频信号，并可根据所需要模拟的角度对相应通道的信号幅度相位进行控制；天线阵列馈电通道将信号模拟单元生成的宽带信号传输到天线阵列的不同辐射位置；测量单元对信号模拟单元和天线阵列馈电通道单元共同构成的射频链路进行参数测量，其中包括幅频特性测量和相频特性测量，为信号模拟单元控制宽带信号的幅相提供参考数据。
但是专利文献为CN111562553A仅是针对模拟雷达辐射信号的射频半实物仿真系统，无法提高模拟雷达回波信号的射频半实物仿真系统的宽带角模拟精度。系统引入了数字化平台，但幅相补偿方式依然是采用传统幅相表，补偿后的角模拟精度主要有表中的频率步进Δf决定。想要获得较高的角模拟精度，需要选择步进较小，而较小的频率步进会极大的提高校准的工作量，效率较低，且大规模推广应用于主流的射频半实物仿真系统中，普适性差。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法及系统。
根据本发明提供的一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法，包括：
步骤S1：信号处理模块获取目标参数信息并处理，生成三路数字信号数据；
步骤S2：光纤数据收发模块对所述三路数字信号数据进行封包处理，得到封包后的数字信号数据并发送至射频阵列瞬时带宽扩展单元；
步骤S3：射频阵列瞬时带宽扩展单元对所述封包后的数字信号数据进行解包、幅相补偿滤波处理，得到处理后的数据；
步骤S4：阵列馈电单元对所述处理后的数据进行幅度相位控制，得到调制后的射频信号；
步骤S5：天线阵列辐射所述射频信号，并在空间上模拟目标位置的回波信号。
优选地，所述目标参数信息包括目标的位置信息、功率信息、信号特征、主振耦合信号；
所述光纤数据收发模块与信号处理模块的通讯接口连接，能够将信号处理模块产生的三路数字信号数据合成一路数据，通过光纤发送给射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块；
所述射频阵列瞬时带宽扩展单元包括光纤数据收发模块、宽带射频阵列补偿系数存储单元、多路复系数FIR幅相补偿滤波器组
所述多路复系数FIR幅相补偿滤波器组能够实时接收更新滤波器数据并进行补偿滤波处理；
所述宽带射频阵列补偿系数存储单元能够接收并存储相应的滤波器数据并按照仿真节拍实时下发给多路复系数FIR补偿滤波器组。
优选地，所述封包处理为将所述三路信号数据进行字节拼接，合并成一路数据；
优选地，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：光纤数据收发模块发送所述封包后的数字信号数据流给多路复系数FIR幅相补偿滤波器组；
步骤S3.2：根据宽带射频阵列补偿系数存储单元中的滤波器数据，通过幅相滤波处理后得到三路补偿后数据；
步骤S3.3：将所述三路补偿后数据经过DA数模转换后成三路中频信号后发送给信号模拟器的上变频输入端；
步骤S3.4：对所述三路中频信号进行变频处理后输出至阵列馈电单元。
优选地，所述滤波器数据是幅相参数预处理后存入射频阵列补偿系数存储单元，根据最大瞬时带宽将全频段的幅相校准数据进行多维数字频分处理，获取射频阵列幅相频特性信息，并根据所述射频阵列幅相频特性信息生成相应幅相补偿滤波器系数的数据库。
根据本发明提供的一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，包括信号处理模块、光纤数据收发模块、射频阵列瞬时带宽扩展单元、阵列馈电单元、阵列天线：
信号处理模块获取目标参数信息并处理，生成三路数字信号数据；
光纤数据收发模块将所述三路数字信号数据进行封包处理，得到封包后的数字信号数据并发送至射频阵列瞬时带宽扩展单元；
射频阵列瞬时带宽扩展单元对所述封包后的数字信号数据进行解包、幅相补偿滤波处理，得到处理后的数据；
阵列馈电单元对所述处理后的数据进行幅度相位控制，得到调制后的射频信号；
阵列天线辐射所述射频信号，并在空间上模拟目标位置的回波信号。
优选地，所述目标参数信息包括目标的位置信息、功率信息、信号特征、主振耦合信号；
所述光纤数据收发模块与信号处理模块的通讯接口连接，能够将信号处理模块产生的三路数字信号数据合成一路数据，通过光纤发送给射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块；
所述射频阵列瞬时带宽扩展单元包括光纤数据收发模块、宽带射频阵列补偿系数存储单元、多路复系数FIR幅相补偿滤波器组
所述多路复系数FIR幅相补偿滤波器组能够实时接收更新滤波器数据并进行补偿滤波处理；
所述宽带射频阵列补偿系数存储单元能够接收并存储相应的滤波器数据并按照仿真节拍实时下发给多路复系数FIR补偿滤波器组。
优选地，所述封包处理为将所述三路信号数据进行字节拼接，合并成一路数据；
优选地，所述射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块接收并发送所述封包后的数字信号数据流给多路复系数FIR幅相补偿滤波器组；
多路复系数FIR幅相补偿滤波器组根据宽带射频阵列补偿系数存储单元中的滤波器数据，通过幅相滤波处理后得到三路补偿后数据；并将所述三路补偿后数据经过DA数模转换后成三路中频信号后发送给信号模拟器的上变频输入端；对所述三路中频信号进行变频处理后输出至阵列馈电单元。
优选地，所述滤波器数据是对幅相参数预处理后存入射频阵列补偿系数存储单元，根据最大瞬时带宽将全频段的幅相校准数据进行多维数字频分处理，获取射频阵列幅相频特性信息，并根据所述射频阵列幅相频特性信息生成相应幅相补偿滤波器系数的数据库。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明在传统射频仿真系统基础上增加了射频阵列瞬时带宽扩展模块完成系统瞬时带宽扩展，降低了仿真系统的复杂度和构建成本，并能够缩短研制周期，提高了半实物仿真试验系统的瞬时带宽覆盖面。
2、本发明将瞬时带宽内信号链路的所有幅相误差在数字端进行补偿，实现宽带高分辨目标的模拟，简化了扩展仿真系统带宽工作。
3、本发明同时适用于雷达信号模拟系统和雷达回波信号模拟系统，具有更高的适用性和兼容性。
4、本发明较传统基于扫频校准数据的阵列带宽扩展方法具有更高的瞬时带内平坦度，可以精确地模拟高分辨雷达系统的目标空间位置。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为传统射频仿真系统组成框图；
图2为本发明的射频仿真系统组成框图；
图3为本发明的射频仿真系统改造连接示意图；
图4为信号模拟器组成框图；
图5为本发明与传统方法对阵列幅相校准后的幅频特性对比示意图；
图3和图4中，Signal_in表示信号输入，CH1_out表示通道1的输出，CH2_out表示通道2的输出，CH3_out表示通道3的输出。
图3中CHX_out表示信号模拟器通道X的信号输出。
图5中横轴坐标f表示频率，纵轴坐标A表示幅度，B表示带宽，△f表示频率步进。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种射频阵列瞬时带宽扩展方法，在传统射频仿真系统基础上外接基于数字信号处理的瞬时带宽扩展模块，对仿真系统瞬时带宽内的幅相误差进行补偿，实现高分辨成像目标位置的精确模拟，提高提高半实物仿真试验系统的瞬时带宽覆盖面，减少瞬时大带宽半实物仿真系统的构建或改造成本。其中，传统射频仿真系统如图1所示，在传统射频仿真系统基础上外接基于数字信号处理的瞬时带宽扩展方法模块的射频仿真系统如图2所示。
本发明通过射频仿真系统中的光纤收发模块将信号模拟器的回波信息调制后信号传输至射频阵列瞬时带宽扩展模块，并通过射频阵列瞬时带宽扩展模块宽带实时幅相补偿滤波处理校准阵列系统的幅相误差，保证三元组辐射的射频宽带信号幅度相位一致性，实现对雷达半实物仿真系统在瞬时大带宽下模式下的模拟辐射目标的空间位置精确模拟，最终实现对雷达制导系统在一维、二维高分辨等模式下的探测、跟踪目标等能力进行检测。
根据本发明提供的一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法，如图2至图4所示，包括：
步骤S1：信号处理模块获取目标参数信息并处理，生成三路数字信号数据；所述目标参数信息包括目标的位置信息、功率信息、信号特征、主振耦合信号；
步骤S2：光纤数据收发模块对所述三路数字信号数据进行封包处理，得到封包后的数字信号数据并发送至射频阵列瞬时带宽扩展单元；所述封包处理为将所述三路信号数据进行字节拼接，合并成一路数据；
所述光纤数据收发模块与信号处理模块的通讯接口连接，能够将信号处理模块产生的三路数字信号数据合成一路数据，通过光纤发送给射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块；
步骤S3：射频阵列瞬时带宽扩展单元对所述封包后的数字信号数据进行解包、幅相补偿滤波处理，得到处理后的数据；所述射频阵列瞬时带宽扩展单元包括光纤数据收发模块、宽带射频阵列补偿系数存储单元、多路复系数FIR幅相补偿滤波器组所述多路复系数FIR幅相补偿滤波器组能够实时接收更新滤波器数据并进行补偿滤波处理；所述宽带射频阵列补偿系数存储单元能够接收并存储相应的滤波器数据并按照仿真节拍实时下发给多路复系数FIR补偿滤波器组。所述步骤S3包括：
步骤S3.1：光纤数据收发模块发送所述封包后的数字信号数据流给多路复系数FIR幅相补偿滤波器组；
步骤S3.2：根据宽带射频阵列补偿系数存储单元中的滤波器数据，通过幅相滤波处理后得到三路补偿后数据；所述滤波器数据是幅相参数预处理，根据最大瞬时带宽将全频段的幅相校准数据进行多维数字频分处理，获取射频阵列幅相频特性信息，并根据所述射频阵列幅相频特性信息生成相应幅相补偿滤波器系数的数据库。
步骤S3.3：将所述三路补偿后数据经过DA数模转换后成三路中频信号后发送给信号模拟器的上变频输入端；
步骤S3.4：对所述三路中频信号进行变频处理后输出至阵列馈电单元。
步骤S4：阵列馈电单元对所述处理后的数据进行幅度相位控制，得到调制后的射频信号；
步骤S5：天线阵列辐射所述射频信号，并在空间上模拟目标位置的回波信号。
具体地，射频阵列瞬时带宽扩展单元包括光纤数据收发模块、宽带射频阵列补偿系数存储单元、多路复系数FIR补偿滤波器组，工作机制如下：
首先，光纤数据收发模块与信号模拟器的通讯接口连接，使其能够与信号模拟器进行接口适配、数据交互，设计数据流封包模块，将信号模拟器中的信号处理模块进行距离、多普勒调制后的产生的三路数字信号合成一路数据通过光纤发送给光纤接收模块；
然后，根据系统所需模拟的最大瞬时带宽设计光纤接收模块的传输带宽，使其满足系统信号传输的速率要求，通过数据流解包模块，从光纤信号提取出三个通道的信号数据流；
接着，通过仿真系统幅相参数预处理单元，根据系统所需模拟的最大瞬时带宽将全频段的幅相校准数据进行多维数字频分处理，建立射频阵列幅相频特性模型；基于深度学习算法的复系数FIR幅相补偿滤波器系数生成方法，并根据幅相频特性模型生成相应幅相补偿滤波器系数数据库。通过接收仿真系统下发的目标位置指令，调取相应的滤波器参数下发给宽带射频阵列补偿系数存储单元；
再接着，在宽带射频阵列补偿系数存储单元中，接收相应的滤波器参数并按照仿真节拍实时下发给多路复系数FIR补偿滤波器组；
然后，根据系统所需模拟的最大瞬时带宽，建立多路复系数FIR补偿滤波器组，能够接收光纤接收模块发送的三路信号数据流，并能够根据仿真系统节拍实时接收更新滤波器参数，对数据流进行补偿滤波处理，处理后的数据流经三路DA数模转换成中频信号之后发送给信号模拟器的上变频输入端；
最后，信号模拟器的上变频链路对接收到的三路中频信号进行变频处理后送至阵列馈电单元的三个路的输入口，进行幅相控制并最终送至阵列天线单元，信号经过三元组天线辐射之后在完成高分辨目标回波模拟。
进一步地，通过举例对本发明进一步描述：
假设被试雷达制导舱的发射耦合信号为St(t)，带宽为2GHz，经过电缆传输至信号模拟器输入端，考虑传输损耗输入信号为a*St(t)，计算机实时控制模块根据需要模拟的目标位置解算出A、B、C三个支路需要的信号功率值P1、P2、P3下发给目标模拟器，信号模拟器根据计算机实时控制模块下发的目标参数，对输入信号进行下变频、采样、基带调制，得到A、B、C三个支路分别对应的回波中频信号SIF_1(n)、SIF_2(n)、SIF_3(n)，经过信号模拟器数字信号处理之后的三路数字信号流的速度为4Gsps的16bit量化数据，本发明中的此处16bit为传统信号模拟器常用量化位数，取其他位数进行量化亦可，比如48bit、64bit。将三路数据进行字节拼接，合并成一路数据SIF(n)，如下式所示：
SIF_1(n)＝{…a-2,a-1,a0,a1,a2…}
SIF_2(n)＝{…b-2,b-1,b0,b1,b2…}
SIF_3(n)＝{…c-2,c-1,c0,c1,c2…}
SIF(n)＝{…d-2,d-1,d0,d1,d2…},di＝[aibici]
其中，a、b、c分别表示A、B、C三路信号的采样时刻的幅值，d为48bit数据表示合成一路数据后的采样时刻的幅值，i表示采样时刻，i＝0时表示当前时刻，i为负数时表示当前时刻前的第i个时刻，i为正数时表示当前时刻后的第i个时刻，计算总的传输数据速率为24GB/s，确定光纤收发模块采用PCIE5.0x16通道进行数据传输。将光纤收发模块插在信号模拟器主机板的PCIE5.0x16通道上，接收SIF(n)信号。
光纤收发模块兼顾更大的带宽需求选择速率为200G标准工业级光纤网卡，用于将数据SIF(n)传输至射频阵列瞬时带宽扩展模块。射频阵列瞬时带宽扩展模块也内置有200G标准工业级光纤网卡用于接收信号SIF(n)，并且也通过PCIE5.0x16通道将数据传输给射频阵列瞬时带宽扩展模块中的多路复系数FIR幅相补偿滤波器组进行幅相滤波处理得到三路补偿后数据，其中幅相补偿滤波器组的滤波器数据由计算机实时控制模块提前下发存于宽带射频阵列补偿系数存储单元中，系数的格式如表1所示：
Figure BDA0003824756130000081
幅相补偿滤波器组根据计算机实时控制模块下发的天线序号M1、M2、M3从存储单元中选择相应的滤波器系数。其中，M1、M2、M3为从宽带射频阵列补偿系数存储单元选取的三个天线；
补偿后三路数据，如下所示：
Y1(n)＝SIF_1(n)×h1(n)
Y2(n)＝SIF_2(n)×h2(n)
Y3(n)＝SIF_3(n)×h3(n)
其中，Y1(n)、Y2(n)、Y3(n)分别表示选取的三个天线一一对应的补偿后数据；h1(n)、h2(n)、h3(n)分别表示选取的三组滤波器系数一一对应的传递函数；
将上述补偿后的三路数据Y1(n)、Y2(n)、Y3(n)经过DA数模转换后得到Y1(t)、Y2(t)、Y3(t)，再经过上变频之后分别传输至馈电阵列系统的A、B、C三个链路，馈电系统接收计算机实时控制模块下发的控制指令选通指定的支路，将信号传输至天线阵列系统中对应的三元组天线。
具体地，如图3所示，工作流程如下：
首先，将光纤收发模块安装到信号模拟器的PCIE5.0x16的卡槽中，通过光纤将光纤收发模块与射频阵列瞬时带宽扩展模块相连，其中信号模拟器如图4所示；
然后，信号模拟器通过射频电缆接收被测雷达发射耦合的射频信号，进行下变频、AD采集，回波参数调制后得到三路数字回波中频信号；并通过PCIE口将三路数字回波中频信号传输给光纤收发模块；
接着，光纤收发模块通过光纤将数字回波中频信号发送给射频阵列瞬时带宽扩展模块；
再接着，射频阵列瞬时带宽扩展模块对数字回波中频信号进行光纤接收、幅相补偿滤波、DA数模转换之后生成三路回波中频模拟信号；并通过射频电缆将三路回波中频模拟信号分别发送至信号模拟器三路上变频模块的输入口；
然后，信号模拟器接收三路回波中频模拟信号，并通过三路上变频模块将信号变至发射频段生成三路回波射频模拟信号，并发送至馈电控制单元A、B、C三个支路；馈电控制单元接收三路射频信号，分别进行幅度相位控制，并将信号发送至相应的阵列天线；
最后，计算机实时控制模块实时控制其它各个模块的工作时序和信息交互。
如图5所示，本发明校准后的阵列幅度特性明显比传统方法校准后的阵列幅度特性更平稳。射频阵列瞬时带宽扩展方法仅仅需要光纤收发装置和射频阵列瞬时带宽扩展模块即可实现，仿真系统瞬时带宽升级改造代价相对低廉。同时传统依靠提升器件带宽内平坦特性来扩展系统瞬时方法目前较难实现，一般难以找到满足指标的器件，而近年来出现的基于数字域幅相预调制的方法有只针对于雷达信号而非雷达回波信号，较为局限。本文发明的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法不仅可以对雷达信号进行补偿，对雷达回波信号同样适用，系统的通用性更强。
本发明还提供了一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，本领域技术人员可以通过执行所述基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法的步骤流程实现所述基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，即可以将所述基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法理解为所述基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统的优选实施方式。
根据本发明提供的一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，包括信号处理模块、光纤数据收发模块、射频阵列瞬时带宽扩展单元、阵列馈电单元、阵列天线：
信号处理模块获取目标参数信息并处理，生成三路数字信号数据；
光纤数据收发模块将所述三路数字信号数据进行封包处理，得到封包后的数字信号数据并发送至射频阵列瞬时带宽扩展单元；所述封包处理为将所述三路信号数据进行字节拼接，合并成一路数据；
射频阵列瞬时带宽扩展单元对所述封包后的数字信号数据进行解包、幅相补偿滤波处理，得到处理后的数据；
阵列馈电单元对所述处理后的数据进行幅度相位控制，得到调制后的射频信号；
阵列天线辐射所述射频信号，并在空间上模拟目标位置的回波信号。
优选地，所述目标参数信息包括目标的位置信息、功率信息、信号特征、主振耦合信号；
所述光纤数据收发模块与信号处理模块的通讯接口连接，能够将信号处理模块产生的三路数字信号数据合成一路数据，通过光纤发送给射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块；
所述射频阵列瞬时带宽扩展单元包括光纤数据收发模块、宽带射频阵列补偿系数存储单元、多路复系数FIR幅相补偿滤波器组
所述多路复系数FIR幅相补偿滤波器组能够实时接收更新滤波器数据并进行补偿滤波处理；
所述宽带射频阵列补偿系数存储单元能够接收并存储相应的滤波器数据并按照仿真节拍实时下发给多路复系数FIR补偿滤波器组。
所述射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块接收并发送所述封包后的数字信号数据流给多路复系数FIR幅相补偿滤波器组；多路复系数FIR幅相补偿滤波器组根据宽带射频阵列补偿系数存储单元中的滤波器数据，通过幅相滤波处理后得到三路补偿后数据；并将所述三路补偿后数据经过DA数模转换后成三路中频信号后发送给信号模拟器的上变频输入端；对所述三路中频信号进行变频处理后输出至阵列馈电单元。
所述滤波器数据是对幅相参数预处理后，根据最大瞬时带宽将全频段的幅相校准数据进行多维数字频分处理，获取射频阵列幅相频特性信息，并根据所述射频阵列幅相频特性信息生成相应幅相补偿滤波器系数的数据库。
具体地，基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，如图2所示，包括：目标模拟器、光纤数据收发模块、射频阵列瞬时带宽扩展模块、阵列馈电单元、阵列天线、飞行转台、计算机实时控制模块，具体来说，
飞行转台上安装有被测雷达制导舱，雷达天线位于射频阵列回转中心的位置，指向阵列天线；
目标模拟器接收计算机实时控制模块下发的目标参数信息，对被测雷达制导舱发射信号的耦合信号进行数字调试处理生成三路回波信号，并通过PCIE接口将发送给光纤数据收发模块；
光纤数据收发模块对接收到的3路回波信号数据流进行封包处理后通过光纤传输给射频阵列瞬时带宽扩展模块；
射频阵列瞬时带宽扩展模块对回波信号数据流进行解包处理，从光纤信号提取出A、B、C三个通道的信号数据流，并分别对三路数据进行幅相补偿滤波处理，将处理后的数据分别通过三路DA发送至信号模拟器的上变频输入端，经过上变频处理后发送给阵列馈电单元；
阵列馈电单元将接收到的A、B、C三路信号分别接入A、B、C三个支路，并根据计算机实时控制模块发送的控制指令实时调节三个支路的移相器和衰减器对三个支路进行幅相控制；
阵列天线空间接收阵列馈电单元调制后的射频信号，将信号向空间辐射出去。
计算机实时控制模块根据输入目标信息参数实时控制其它各个模块的工作时序和信息交互。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法，其特征在于，包括：
步骤S1：信号处理模块获取目标参数信息并处理，生成三路数字信号数据；
步骤S2：光纤数据收发模块对所述三路数字信号数据进行封包处理，得到封包后的数字信号数据并发送至射频阵列瞬时带宽扩展单元；
步骤S3：射频阵列瞬时带宽扩展单元对所述封包后的数字信号数据进行解包、幅相补偿滤波处理，得到处理后的数据；
步骤S4：阵列馈电单元对所述处理后的数据进行幅度相位控制，得到调制后的射频信号；
步骤S5：天线阵列辐射所述射频信号，并在空间上模拟目标位置的回波信号。
2.根据权利要求1所述的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法，其特征在于，所述目标参数信息包括目标的位置信息、功率信息、信号特征、主振耦合信号；
所述光纤数据收发模块与信号处理模块的通讯接口连接，能够将信号处理模块产生的三路数字信号数据合成一路数据，通过光纤发送给射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块；
所述射频阵列瞬时带宽扩展单元包括光纤数据收发模块、宽带射频阵列补偿系数存储单元、多路复系数FIR幅相补偿滤波器组；
所述多路复系数FIR幅相补偿滤波器组能够实时接收更新滤波器数据并进行补偿滤波处理；
所述宽带射频阵列补偿系数存储单元能够接收并存储相应的滤波器数据并按照仿真节拍实时下发给多路复系数FIR补偿滤波器组。
3.根据权利要求1所述的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法，其特征在于，所述封包处理为将所述三路信号数据进行字节拼接，合并成一路数据。
4.根据权利要求2所述的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：光纤数据收发模块发送所述封包后的数字信号数据流给多路复系数FIR幅相补偿滤波器组；
步骤S3.2：根据宽带射频阵列补偿系数存储单元中的滤波器数据，通过幅相滤波处理后得到三路补偿后数据；
步骤S3.3：将所述三路补偿后数据经过DA数模转换后成三路中频信号后发送给信号模拟器的上变频输入端；
步骤S3.4：对所述三路中频信号进行变频处理后输出至阵列馈电单元。
5.根据权利要求4所述的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法，其特征在于，所述滤波器数据是幅相参数预处理后存入射频阵列补偿系数存储单元，根据最大瞬时带宽将全频段的幅相校准数据进行多维数字频分处理，获取射频阵列幅相频特性信息，并根据所述射频阵列幅相频特性信息生成相应幅相补偿滤波器系数的数据库。
6.一种基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，其特征在于，包括信号处理模块、光纤数据收发模块、射频阵列瞬时带宽扩展单元、阵列馈电单元、阵列天线：
信号处理模块获取目标参数信息并处理，生成三路数字信号数据；
光纤数据收发模块将所述三路数字信号数据进行封包处理，得到封包后的数字信号数据并发送至射频阵列瞬时带宽扩展单元；
射频阵列瞬时带宽扩展单元对所述封包后的数字信号数据进行解包、幅相补偿滤波处理，得到处理后的数据；
阵列馈电单元对所述处理后的数据进行幅度相位控制，得到调制后的射频信号；
阵列天线辐射所述射频信号，并在空间上模拟目标位置的回波信号。
7.根据权利要求6所述的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，其特征在于，所述目标参数信息包括目标的位置信息、功率信息、信号特征、主振耦合信号；
所述光纤数据收发模块与信号处理模块的通讯接口连接，能够将信号处理模块产生的三路数字信号数据合成一路数据，通过光纤发送给射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块；
所述射频阵列瞬时带宽扩展单元包括光纤数据收发模块、宽带射频阵列补偿系数存储单元、多路复系数FIR幅相补偿滤波器组；
所述多路复系数FIR幅相补偿滤波器组能够实时接收更新滤波器数据并进行补偿滤波处理；
所述宽带射频阵列补偿系数存储单元能够接收并存储相应的滤波器数据并按照仿真节拍实时下发给多路复系数FIR补偿滤波器组。
8.根据权利要求6所述的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，其特征在于，所述封包处理为将所述三路信号数据进行字节拼接，合并成一路数据。
9.根据权利要求7所述的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展系统，其特征在于，所述射频阵列瞬时带宽扩展单元中的光纤数据收发模块接收并发送所述封包后的数字信号数据流给多路复系数FIR幅相补偿滤波器组；
多路复系数FIR幅相补偿滤波器组根据宽带射频阵列补偿系数存储单元中的滤波器数据，通过幅相滤波处理后得到三路补偿后数据；并将所述三路补偿后数据经过DA数模转换后成三路中频信号后发送给信号模拟器的上变频输入端；对所述三路中频信号进行变频处理后输出至阵列馈电单元。
10.根据权利要求9所述的基于数字信号处理的射频阵列瞬时带宽扩展方法，其特征在于，所述滤波器数据是对幅相参数预处理后存入射频阵列补偿系数存储单元，根据最大瞬时带宽将全频段的幅相校准数据进行多维数字频分处理，获取射频阵列幅相频特性信息，并根据所述射频阵列幅相频特性信息生成相应幅相补偿滤波器系数的数据库。
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