多载波信号恒定包络调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于相控阵雷达的阵列信号处理技术领域，具体来说是一种基于数字阵列 天线的多载波信号调制技术及其实现方法。
【背景技术】
[0002] 相控阵雷达广泛用于多目标搜索、跟踪和武器制导，现有的相控阵雷达采用单一 载波调制的波形，搜索、跟踪、成像、指令制导等工作模式分时使用天线，由于指令制导占用 雷达的时间资源，影响雷达的多目标能力，因此，很多跟踪制导火控雷达系统中，有专用的 指令制导发射天线，保证目标搜索、跟踪占用的时间资源最大化。但是，增加指令制导发射 天线，增加了硬件设备，降低了系统的可靠性，也不便于平台的机动和隐身，还可能产生电 磁兼容的问题。即使雷达的时间资源全部用于目标搜索、跟踪或成像模式，雷达多目标处理 能力也很有限，这就是所有相控阵雷达都有的多目标饱和问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决雷达、通信、电子对抗集成系统的多载波信号的交调、互 调问题。提出了基于多相处理以及幅度相位转换的技术产生恒定包络多载波信号的方法。 该方法有效地解决了数字电路工作频率的限制，充分利用DAC芯片的工作频率，以及信号 功率放大问题，满足恒定包络多载波信号的产生要求。
[0004] 为此，本发明采用如下的技术方案：
[0005] -种多载波信号恒定包络调制方法，包含以下步骤：
[0006] 步骤1、分四相产生基带线性调频信号的同向分量和正向分量，具体包括：
[0007] (la)分四相产生基带线性调频信号的相位；
[0008] 首先，将基带线性调频信号的同向分量和正交分量用公式（1)来表示，
[0009]rb_i(n) =cos(πμnTs2-πBnTs)
[0010] (1)
[0011]rb_q(n) =sin(πμnTs2-πBnTs)
[0012] 其中，rb_i(η)为基带线信调频信号的同向分量，rb_q(η)为基带线性调频信号的 正交分量，
为基带线性调频信号的调频斜率，Τ为基带线性调频信号的脉冲宽度，Β为 基带线性调频信号的带宽：
为基带线性调频信号的采样频率，Ts为信号的采样周期， η为第采样时刻序号且0彡η彡fsT-l;
[0013] 再将基带线性调频信号的同向分量和正交分量分四项用式（2)来表示，
[0014]rb_i(4m+n, ) =cos(jty((4m+n, )Ts)2-πB(4m+nr )TS)
[0015] (2)
[0016]rb_q(4m+n, ) =sin(3Ty((4m+n, )Ts)2-πB(4m+nr )TS)
[0017] 其中，rb_i(4m+n')为分四相表示的基带线性调频信号的同向分量，rb_ q(4m+n')为分四相表示的基带线性调频信号的正交分量η' =0，1，2,3分别代表信号的 第一、二、三、四相；
[0018] 然后将调频斜率控制字kfn?送第一级累加器，累加输出与频率控制字?送第二 级累加器，累加输出与固定相位控制字爲〃相加输出基带线性调频信号的四相相位；
[0019] 其中，四相信号的频率控制字、调频斜率控制字kfn(和初始相位控制字办的 计算公式为：
[0023] 其中，N为相位量化位数。
[0024] (lb)将基带线性调频信号四相相位转换为幅度，生成基带线性调频型号的同向分 量和正交分量，具体为：将产生的四相基带线性调频信号的相位送给C0RDIC模块，C0RDIC 模块米用圆周旋转模式，同时输出信号的同相分量和正交分量。
[0025] 步骤2、对雷达信号进行子载波调制，具体包括：
[0026] (2a)分四相产生雷达子载波的相位，具体为：
[0027] 令穿部-纖·；，雷达子载波频率为&，将频率控制字送累加器，累加输 出与固定相位控制字相加输出最终相位，频率控制字kn(和固定相位控制字#?·的计算公式 如下：
[0030]
[0031] (2b)用产生的四相子载波相位将产生的四相雷达基带线性调频信号调制到雷达 子载波频率上，具体为：
[0032] 将每相雷达子载波相位与每相雷达基带线性调频信号的同相分量和正交分量送 C0RDIC模块，C0RDIC模块采用圆周旋转模式，四相四个C0RDIC模块实现雷达子载波调制， 调制后输出雷达信号：
[0033]
[0034]r_i(4m+n')为雷达基带线性调频信号的同向分量经过雷达子载波调制后输出 的雷达信号、r_q(4m+n')为雷达基带线性调频信号的正交分量经过雷达子载波调制后输 出的雷达信号，其中m代表四相处理的第m个采样时刻。
[0035] 步骤3、对通信信号进行子载波调制，包括：
[0036] (3a)对通信码元信号进行映射，串并转换和码变换，并将变换后的信号升余弦滤 波后输出通信基带信号的同相分量和正交分量，具体为：
[0037] 对通信码元信号进行正交差分相移键控（QDPSK)星座图映射，通过串并转换将一 路信号转换为两路信号输出，通过码变换将绝对码转换为相对码，将码变换后的信号经过 升余弦滤波器输出两路码元信号cb_i(4m+n' )、cb_q(4m+n')，分别作为通信基带信号的 同相分量和正交分量。
[0038] (3b)将通信的基带信号调制到通信的子载波频率上，具体为：
[0039] 将通信基带信号的同向分量和正交分量以及每相的子载波相位送到C0RDIC模 块，进行通信基带信号同相分量和正交分量的QDPSK调制，调制后输出的通信信号为：
[0040]c_i(4m+n')
[0041] = cos(2πfq (4m+n, )Ts)cb_i(4m+nr)-sin(2πfq (4m+n, )Ts)cb_q(4m+nr )
[0042] = cos (2πfq (4m+n'）Ts) cos ( Θ k)-sin (2πfq (4m+n'）Ts) sin ( Θk)
[0043] =cos(2πfq (4m+n, )Ts+Θk)
[0044] (6)
[0045]c_q(4m+n')
[0046] = sin(2πfq (4m+n, )Ts)cb_i(4m+nr)+cos(2πfq (4m+n, )Ts)cb_q(4m+nr )
[0047] = sin(2πfq(4m+n, )Ts)cos(Θk)+c〇s(2πfq (4m+n, )Ts)sin(9k)
[0048] =sin(2πfq (4m+n, )Ts+Θk)
[0049] 其中，c_i(4m+r^ )为调制后的通信信号同向分量，c_q(4m+r^ )为调制后的通信
信号正交分量； Θk为调制后通信信号的初始相位，fq为通信子 载波频率。
[0050] 步骤4、合并雷达信号和通信信号，实现合并信号的恒包络调制，包括：
[0051] (4a)将雷达信号和通信信号合并，并做归一化处理，具体为：
[0052] 将雷达信号和通信信号的I路和Q路四相信号分别相加，并做归一化处理，输出合 并信号的同相分量s_i(4m+n')和正交分量s_q(4m+n')，其中，
[0053]
[0054] (4b)对合并后的信号同向分量和正交分量进行幅度相位转换，生成4路中频信 号；
[0055] 对合成后的信号的同向分量s_i(4m+r^ )和正交分量s_q(4m+r^ )进行幅度相 位转换，输出同向分量转换后的相位P_i(4m+r^ )和正交分量转换后的相位p_q(4m+r^ )， 产生 4 路中频信号I_1 (4m+Y)、I_2 (4m+Y)、Q_1 (4m+Y)和Q_2 (4m+Y)。
[0056]p_i(4m+n, ) =cos1 (s_i(4m+n,))
[0057] (8)
[0058]p_q(4m+n, ) =cos1 (s_q(4m+n,))
[0059] I_1 (4m+n' ) = cos (2nf〇 (4m+n' )Ts+p_i(4m+n'))
[0060]I_2 (4m+n' ) = cos (2πf0(4m+n' )Ts-p_i(4m+n'))
[0061] (9)
[0062] Q_l(4m+n, ) = sin(2πf0(4m+n, )Ts+p_q(4m+nr ))
[0063] Q_2(4m+n, ) = sin(2πf0(4m+n, )Ts-p_q(4m+nr ))
[0064] 根据中频采样定理，把采样频率
带入式（9)得到：
[0083] 由上所述，要产生最终的四路中频信号，我们只需要对产生的信号s_i(4m+n') 和S_q(4m+n')，进行一些数学运算，就可以产生最终的4路恒定包络中频信号的采样序 列，避免了求相位的过程。
[0084] 步骤5、数模转换，具体包括：
[0085] (5a)对4路中频信号进行两倍的数据率转换变成两路信号送至数模转换模块；