一种提高天线隔离度的方法、系统和装置与流程

1.本发明涉及一种提高天线隔离度的方法、系统和装置，属于通信技术领域。


背景技术：

2.在辐射式半实物仿真中，由于雷达脉冲持续时间对应的传播距离远大于室内场微波暗室的尺寸，目标回波会在脉冲信号尚未被完全辐射前返回接收天线，造成收发信号相互耦合，难以分离。目前提高隔离度方法有两种：射频对消和切片调制，射频对消方法在暗室中对消效果在30db～40db，对消后隔离度不满足使用需求，且对消后信号幅度抖动较大，不满足进一步中频对消的条件；切片调制方法目前研究较多的是有损切片方法，有损切片方法对计算要求高，且恢复存在一定的信息损失。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种提高天线隔离度的方法、系统和装置，能够在暗室近距离辐射试验中提高天线隔离度，实现回波信号完全恢复。为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
4.第一方面，本发明提供了一种提高天线隔离度的方法，包括：
5.获取雷达中频发射脉冲信号；
6.按预先设定的切片脉冲宽度和周期将获取到的脉冲信号切成n个子脉冲，并发射子脉冲；
7.接收子脉冲回波信号，根据波门采集子脉冲回波的数据；
8.将n个波门内采集到的数据进行衔接拼接；
9.根据拼接完成的脉冲输出回波脉冲信号。
10.结合第一方面，进一步地，所述雷达中频发射脉冲信号，包括：发射信道模拟单元接收的雷达中频发射脉冲信号，或发射信道模拟单元直接产生的雷达中频发射脉冲信号。
11.结合第一方面，进一步地，所述接收子脉冲的回波信号的时间t为：
12.t＝t0+n*t1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
13.式(1)中，t0表示开始接收子脉冲的时间，n表示n个子脉冲，t1表示预先设定的切片周期。
14.结合第一方面，进一步地，用于采集子脉冲回波数据的波门满足：波门宽度能够套住子脉冲回波且不取到泄露信号，波门宽度取子脉冲宽度的2倍，波门起始位置t＝t0+(n-1)*t1，(n＝1，2，
…
n)，其中，t0表示开始接收子脉冲的时间，n表示n个子脉冲，t1表示预先设定的切片周期。
15.结合第一方面，进一步地，所述衔接拼接为：以第一个波门内起始数据为基准，后面波门内的数据相对基准延迟(n-1)*τ1，(n＝1，2，
…
n)后进行叠加，其中，所述τ1表示预先设定的切片脉冲宽度。
16.结合第一方面，进一步地，所述预先设定的切片脉冲宽度满足：
17.τ1＜l*2/(3*10
^8
)(2)
18.式(2)中，τ1表示预先设定的切片脉冲宽度；l表示发射天线到静区目标的距离，满足子脉冲回波的前沿到达接收天线时，子脉冲的后沿完成发射并已离开发射天线，否则接收到的回波脉冲信号会和泄漏信号重叠，从时域上无法进行分开。
19.结合第一方面，进一步地，所述预先设定的切片周期取预先设定的切片脉冲宽度的3倍以上，保证发射并接收完一个子脉冲后再发射下一个子脉冲。
20.第二方面，本发明提供了一种提高天线隔离度的系统，包括：
21.获取模块：用于获取雷达中频发射脉冲信号；
22.切片模块：用于按预先设定的切片脉冲宽度和周期将获取到的脉冲信号切成n个子脉冲，并发射子脉冲；
23.接收采集模块：用于接收子脉冲回波信号，根据波门采集子脉冲回波的数据；
24.拼接模块：用于将n个波门内采集到的数据进行衔接拼接；
25.输出模块：用于根据拼接完成的脉冲输出回波脉冲信号。
26.第三方面，本发明提供了一种提高天线隔离度的装置，包括drfm，所述drfm包括第二方面所述的提高天线隔离度的系统，用于执行第一方面所述的提高天线隔离度的方法。
27.与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种提高天线隔离度的方法、系统及装置，所达到的有益效果包括：
28.本发明获取雷达中频发射脉冲信号；按预先设定的切片脉冲宽度和周期将获取到的脉冲信号切成n个子脉冲，并发射子脉冲；该切片方法相对有损切片方法，能够保留回波脉冲内全部信息，适用于等载频信号、线性调频信号、非线性调频信号、相位编码信号，对信号样式没有特别限制；
29.本发明接收子脉冲回波信号，根据波门采集子脉冲回波的数据；将n个波门内采集到的数据进行衔接拼接；根据拼接完成的脉冲输出回波脉冲信号；能够保证子脉冲拼接后相位连续，拼接后回波信号质量无损；
30.本发明能够在暗室近距离辐射试验中提高天线隔离度，实现回波信号完全恢复。
附图说明
31.图1是本发明实施例1提供的一种提高天线隔离度的方法的流程图；
32.图2是本发明实施例2提供的一种提高天线隔离度的方法中将原始脉冲信号切成三个子脉冲的切片与衔接拼接示意图；
33.图3是本发明实施例3提供的一种提高天线隔离度的方法中的原始发射信号示波器截图；
34.图4是本发明实施例3提供的一种提高天线隔离度的方法中切片后子脉冲回波(调制4个点目标)示波器截图；
35.图5是本发明实施例3提供的一种提高天线隔离度的方法中衔接拼接后信号时域和频域示波器截图；
36.图6是本发明实施例3提供的一种提高天线隔离度的方法中子脉冲衔接拼接后采集子脉冲回波数据的脉压结果；
37.图7是本发明实施例3提供的一种提高天线隔离度的方法中原始信号回波数据的
脉压结果。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
39.实施例1：
40.如图1所示，一种提高天线隔离度的方法，包括：
41.步骤1：获取雷达中频发射脉冲信号。
42.具体的，雷达中频发射脉冲信号，包括：发射信道模拟单元接收的雷达中频发射脉冲信号，或发射信道模拟单元直接产生的雷达中频发射脉冲信号。
43.步骤2：按预先设定的切片脉冲宽度τ1和周期t1将获取到的脉冲信号切成n个子脉冲，并发射子脉冲。
44.切片后的脉冲宽度考虑因素为最小作用距离，即发射天线与静区目标的距离，则预先设定的切片脉冲宽度满足：
45.τ1＜l*2/(3*10
^8
)(1)
46.式(1)中，τ1表示预先设定的切片脉冲宽度；l表示发射天线到静区目标的距离，满足子脉冲回波的前沿到达接收天线时，子脉冲的后沿完成发射并已离开发射天线，否则接收到的回波脉冲信号会和泄漏信号重叠，从时域上无法进行分开。
47.切片后的周期考虑因素为前一个子脉冲在接收天线完成接收前，下一个子脉冲不应在发射天线辐射出来，从而实现子脉冲收发的一一对应，与真实雷达一致，发射并接收完一个子脉冲后再发射下一个子脉冲。则子脉冲周期至少是子脉冲宽度的2倍，考虑到多目标回波子脉冲的展宽、开距离窗以及一定的保护时间等因素，子脉冲周期取子脉冲宽度的3倍以上。
48.步骤3：接收子脉冲回波信号，根据波门采集子脉冲回波的数据。
49.从t0时刻开始采样，采样时间为自t0开始至最后一个子脉冲回波结束，则接收子脉冲的回波信号的时间t为：
50.t＝t0+n*t1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
51.式(2)中，t0表示开始接收子脉冲的时间，n表示n个子脉冲，t1表示预先设定的切片周期。
52.需要说明的是，用于采集子脉冲回波数据的波门满足：波门宽度能够套住子脉冲回波且不取到泄露信号，波门宽度取子脉冲宽度的2倍，波门起始时间为：
53.t＝t0+(n-1)*t1，(n＝1，2，
…
n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
54.式(3)中，t0表示开始接收子脉冲的时间，n表示n个子脉冲，t1表示预先设定的切片周期。
55.步骤4：将n个波门内采集到的数据进行衔接拼接。
56.以第一个波门内起始数据为基准，后面波门内的数据相对基准延迟(n-1)*τ1，(n＝1，2，
…
n)后进行叠加，其中，所述τ1表示预先设定的切片脉冲宽度。
57.步骤5：根据拼接完成的脉冲输出回波脉冲信号。
58.实施例2：
59.基于实施例1所述的一种提高天线隔离度的方法，提供将原始脉冲信号切成三个子脉冲的切片与采用衔接拼接的实施例。
60.如图2所示，原始脉冲信号的脉冲宽度为τ，原始脉冲信号的脉冲周期为t；切片后子脉冲的脉冲脉宽为τ1，切片后子脉冲的脉冲周期为t1；回波子脉冲的脉冲宽度为τ2。
61.关于切片前和拼接后脉冲宽度：
62.1)回波信号由于目标散射点分布的原因，应展宽δτ，回波宽度应为：τ+δτ；
63.2)切成n片后每个子脉冲宽度τ1，则原始脉冲信号的脉冲宽度τ＝n*τ1；
64.3)每个子脉冲的回波宽度τ2，每个子脉冲和原始宽脉冲一样，展宽为δτ，则：τ
2-τ1＝δτ；
65.4)采用衔接拼接方法，后一个子脉冲波门内的采集到的数据相对前一个子脉冲波门内采集到的数据延时τ1，对应后一个子脉冲回波前沿相对前一个子脉冲回波前沿延时τ1，前一个子脉冲与后一个子脉冲拼接重叠部分为τ
2-τ1，n个子脉冲拼接后共衔接n-1个τ
2-τ1，则合成后的回波脉冲宽度为：
66.n*τ
2-(n-1)*(τ
2-τ1)＝τ+n*δτ-(n-1)*δτ＝τ+δτ
67.说明采用衔接拼接方法，拼接后的脉冲宽度和原宽脉冲回波宽度一致。
68.关于相位连续相：
69.1)对单个点目标或单个散射点而言，切片时每个子脉冲前沿与前一个子脉冲的后沿相位连续，点目标或单个散射点回波子脉冲信号脉内特征与发射子脉冲信号相同，不考虑多普勒效应的影响，回波子脉冲信号不会展宽，每个子脉冲回波前沿与前一个子脉冲回波后沿相位连续；
70.2)对多个点目标或多散射点体目标而言，回波信号相当于多个点目标或多个散射点回波进行叠加，同上步分析，每个点目标或散射点子脉冲回波拼接后相位连续，多个点目标或散射点回波相当于独立拼接后再叠加，相位也是连续的；
71.3)多普勒效应影响，在暗室内，目标在运动机构上运动速度按1m/s考虑，对应的最大多普勒频移为：2v/c*f0＝80hz@12ghz，多普勒效应对不超过0.5us脉宽的子脉冲的脉冲相位影响微乎其微，仅仅影响0.0144
°
，可以忽略；
72.4)本实施例采取全程采集，能够保证采集到的回波子脉冲回波前后沿相位不受采集过程影响，用数字波门取信号数据，能够保证子脉冲拼接后相位连续。
73.实施例3：
74.基于实施例1所述的一种提高天线隔离度的方法，本实施例对一宽脉冲线性调频信号进行切片，并对回波进行拼接恢复。
75.原宽脉冲线性调频信号参数如下：中频中心频率fi＝750mhz；脉宽τ＝4.16μs；周期t＝104.160μs；信号带宽b＝400mhz。
76.模拟信号照射到4个目标，四个目标幅度比分别为：6:2:1:4，间隔分别为：3.2m、4m和2.4m。
77.采用的切片脉宽和切片周期如下：切片脉宽τ1＝277.33ns；切片周期t1＝805.33ns。
78.如图3-5所示，原始发射信号的脉冲宽度为4160ns，拼接后信号的脉冲宽度为4224ns，切片子脉冲拼接后的完整脉冲相对原发射信号展开64ns，理论值是(3.2m+4m+
2.4m)*2/(3*10
^8
)m/s＝64ns，实际展开值与理论值一致。
79.如图6-7所示，切片子脉冲拼接后经过脉冲压缩，目标间距和幅度大小与原始信号回波脉压结果一致，四个目标间距3.2m、4m和2.4m，四个目标幅度差15.56db、6db、0db和12db。
80.采用无损切片调制隔离方法可实现收发分时，彻底解决隔离度问题，同时对回波子脉冲进行衔接拼接，拼接后的回波与不经切片的回波完全等效。
81.实施例4：
82.本实施例提供了一种提高天线隔离度的系统，包括：
83.获取模块：用于获取雷达中频发射脉冲信号；
84.切片模块：用于按预先设定的切片脉冲宽度和周期将获取到的脉冲信号切成n个子脉冲，并发射子脉冲；
85.接收采集模块：用于接收子脉冲回波信号，根据波门采集子脉冲回波的数据；
86.拼接模块：用于将n个波门内采集到的数据进行衔接拼接；
87.输出模块：用于根据拼接完成的脉冲输出回波脉冲信号。
88.实施例5：
89.本实施例提供了一种提高天线隔离度的装置，包括drfm，drfm包括实施例4所述的提高天线隔离度的系统，用于执行实施例1所述的提高天线隔离度的方法。
90.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。