連續(xù)波雷達直達波對消子系統(tǒng)設(shè)計
2 對消子系統(tǒng)設(shè)計
2.1 對消子系統(tǒng)模型分析
對消系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示,本振信號S0(t)通過相位調(diào)節(jié)電路和幅度調(diào)節(jié)電路產(chǎn)生對消估計信號S1(t),對消估計信號S1(t)和回波信號的直達波干擾信號Sr(t)進行對消,檢波電路把功率檢測結(jié)果反饋給單片機控制電路,單片機控制程序根據(jù)檢波結(jié)果自動調(diào)節(jié)相位和幅度
控制信號,最終得到最佳的對消效果,對消輸出信號為Sout(t)進入下一級信號處理單元。本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/153516.htm
程序控制算法對最優(yōu)搜索算法進行簡化,設(shè)定搜索步長,依次進行單一變量調(diào)節(jié),達到最佳實際對消狀態(tài),程序持續(xù)輸出最佳的相位和最佳幅度控制信號。設(shè)定控制算法重復(fù)運行限制條件,當(dāng)環(huán)境改變超過限定條件時,控制程序自動進行下一次幅度和相位的最佳控制信號的搜索。
2.2 主要模塊硬件原理圖設(shè)計介紹
本振信號使用發(fā)射機提供的2.4 GHz連續(xù)波RF信號,回波信號由接收機提供,兩者通過SMA接頭連接進入對消子系統(tǒng)。程序控制處理模塊及外圍A/D,D/A轉(zhuǎn)換電路由STM32F103型基于ARM核心的微控制器和相應(yīng)的線性電壓放大器及外圍電路、接口匹配電路組成。對消子系統(tǒng)射頻模塊主要由射頻模擬移相器HMC928LP5E,射頻模擬衰減器MAX19790,HPP2F型3 dB無源耦合器,對數(shù)檢波器AD8313及各自的外圍電路組成,如圖4所示為對消射頻模塊的原理圖。
綜合各個模塊的指標,該子系統(tǒng)的工作頻率為2.3~2.5 GHz,RF輸入最大功率為10 dBm,幅度連續(xù)調(diào)節(jié)范圍為40 dBm,相位連續(xù)調(diào)節(jié)范圍為450°。由于幅度和相位調(diào)節(jié)都是射頻連續(xù)調(diào)節(jié)模擬芯片,所以精度更高。
3 對消實驗調(diào)試與分析
基于連續(xù)波雷達實際工作情況,為了方便操作,直接進行單一頻率發(fā)射信號模塊和對消子系統(tǒng)組成實驗系統(tǒng)聯(lián)調(diào),發(fā)射信號通過一定的衰減,用來模擬回波信號中的直達波信號,兩路信號接入對消子系統(tǒng)進行對消,對消前后的信號通過頻譜儀觀察。
首先在不連接對消模塊,用頻譜儀測得對消前模擬直達波信號的頻率和大小。再連接對消模塊,測得對消后的輸出信號的頻率和大小。圖5為對消前后的頻譜圖,對消前的信號大小為-15.05 dBm,對消后的信號大小為-62.59 dBm,頻率相同,此時對消比為47.54dB。對消后的信號非常接近噪聲信號,測試過程中對消后的信號甚至可以淹沒在噪聲信號中。通過頻譜儀觀察對消實驗結(jié)果表明對消子系統(tǒng)能獲得較明顯的對消效果。
4 結(jié)語
本文根據(jù)直達波對消的基本思想,分析了對消的基本數(shù)學(xué)原理和對消系統(tǒng)效果評價。結(jié)合對消子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊,用RF集成電路進行硬件設(shè)計。通過微處理器程序進行控制,實現(xiàn)自動對消。最后進行了2.4.GHz的RF信號對消測試實驗,驗證了系統(tǒng)的有效性。
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