連續波雷達直達波對消子系統設計
2 對消子系統設計
2.1 對消子系統模型分析
對消系統結構框圖如圖3所示,本振信號S0(t)通過相位調節電路和幅度調節電路產生對消估計信號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果反饋給單片機控制電路,單片機控制程序根據檢波結果自動調節相位和幅度
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://www.j9360.com/article/153516.htm
程序控制算法對最優搜索算法進行簡化,設定搜索步長,依次進行單一變量調節,達到最佳實際對消狀態,程序持續輸出最佳的相位和最佳幅度控制信號。設定控制算法重復運行限制條件,當環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計介紹
本振信號使用發射機提供的2.4 GHz連續波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。程序控制處理模塊及外圍A/D,D/A轉換電路由STM32F103型基于ARM核心的微控制器和相應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,幅度連續調節范圍為40 dBm,相位連續調節范圍為450°。由于幅度和相位調節都是射頻連續調節模擬芯片,所以精度更高。
3 對消實驗調試與分析
基于連續波雷達實際工作情況,為了方便操作,直接進行單一頻率發射信號模塊和對消子系統組成實驗系統聯調,發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果表明對消子系統能獲得較明顯的對消效果。
4 結語
本文根據直達波對消的基本思想,分析了對消的基本數學原理和對消系統效果評價。結合對消子系統結構模塊,用RF集成電路進行硬件設計。通過微處理器程序進行控制,實現自動對消。最后進行了2.4.GHz的RF信號對消測試實驗,驗證了系統的有效性。
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