形调制的中频信号(频率为fIF,带宽为BRF)。 4.3混频器
混频器实际上是一个乘法器,有三角公式可知,混频的结果为一个“和”频分量和一个“差”频分量,其中,在发射机中,通常使用“和”频分量(上变频),在接收机中,通常使用“差”频分量(下变频)。 4.4限幅器
由于外部的强电磁干扰或目标本身很强的雷达回波信号,有可能使接收天线的输出信号幅度超过低噪声放大器所能允许的功率极限,将很有可能损坏该放大器,甚至接收机的其他精密器件,因此,一般采用限幅器将所有回波信号的幅度强行限制在规定的范围内,不过,限幅器有时可能导致原信号的失真,从而导致目标回波信息失真。 4.5信号解调和正交检波
通过限幅器后的目标回波信号经过低噪声射频放大器放大,以便得到足够功率的射频信号,采用低噪声放大器是为了提高接收机的噪声系数。放大后的射频信号输入到混频器,进行下变频处理,得到具有相同调制包络的中频信号。
正交检波通过正交混频器实现,是相参雷达中广为采用的技术。正交检波后,得到一对正交的基带信号,分为同相信号和正交相位信号,简称I、Q信号。其保留了接收信号中关于目标距离的延迟相位和原始相位信息。 5、雷达信号处理机
雷达系统对雷达信号的处理主要分为以下三个方面: 1) 从雷达接收机的输出中检测目标回波,判定目标的存在与否; 2) 测量并录取目标的距离、角度、速度等信息;
3) 根据录取的目标信息,对目标进行编批,建立目标航迹,实现目标的
稳定跟踪。
就目前的经验来看,采用多DSP和FPGA/CPLD相结合的系统结构是雷达信号处理机最有效的方案,这种系统结构灵活,实时性强,成本较低,能满足雷达信号处理通用性的要求。 6、雷达终端设备 6.1雷达终端概述
6.1.1雷达终端的基本内容包括:目标数据的录取、数据处理及目标状态的显示。
自接收机点迹录取一次信息数据处理二次信息显示系统自天线轴角编码雷达终端的典型组成框图
1) 各部分的作用
(1) 点迹录取用于实现对来自接收机或信号处理机的雷达目标回报确认,
并提取其仰角、方位角。距离、速度等信息;
(2) 数据处理完成目标数据的关联、航迹处理、数据滤波等功能实现对
目标的连续跟踪;
(3) 轴角编码完成天线瞬时指向角的提取及其坐标转换;
(4) 显示系统完成目标的位置、运动状态、特征参数及空情态势等信息
的显示。
2) 雷达显示画面的坐标系可分为极坐标和直角坐标两种方式。根据显示的坐标
参数数量,可分为一维显示和二维显示。
3) 雷达终端采用的显示器件可分为阴极射线管(CRT)和平板显示器件,其中
阴极射线管包括静电偏转CRT和磁偏转CRT;平板显示器件包括液晶显示板(LCD)和等离子显示板(PDP)。
4) 对于传统的雷达显示器,有直线扫描、径向扫描、以及圆周扫描等方式;对
现代雷达显示器,有随机扫描显示方式和光栅扫描显示方式。
5) 根据需要显示信息的种类,可将雷达终端设备分为一次信息显示和二次信息
显示,一次显示以模拟显示为主,二次显示以数字显示为主。 6.1.2传统雷达显示器的类型及质量指标 1) 距离显示器
距离显示器属于一维显示方式,其画面表现方式为:用屏幕上光点距参考点的水平偏移量表示目标的斜距,光点的垂直偏转幅度表示目标的回波强度。 2) 平面显示器
平面显示器为二维显示方式,其画面表现为:用屏幕上光点的位置表示目标的平面位置坐标,光点的亮度表示目标回波的强度。 3) 高度显示器
高度显示器为二维显示方式,其画面表现方式为:用平面上光点的横坐标表示距离,纵坐标表示目标仰角或高度。 4) 质量指标
(1) (2)
显示器类型:根据所测参数的类型选择;
显示器的目标坐标数量、种类和量程:根据雷达的用途和战术指标
来确定; (3) (4)
对目标的分辨力:指对两个相邻目标的分辨能力;
显示器的亮度和对比度:对比度是指图像亮度和背景亮度的相对比
值。定义为:
对比度=一般要求在200%以上。 (5)
图像重显频率
图像亮度-背景亮度?100%
背景亮度为使图像画面不出现闪烁,要求图像刷新的频率必须达到一定数值,一般要求大于每秒20-30次。
(6)
显示图像的失真和误差
很多因素会使图像产生失真和误差,如扫描线路的非线性失真,字符和图像位置配合不准确等,在设计中应该根据不同情况予以补偿和改善。
(7)
其他指标
如体积、重量、功耗、工作温度、电源电压等。
6.1.3数字式雷达显示技术
数字式显示系统主要有两种形式,即计算机图形显示系统和智能图形显示系统。其通常由计算机、显示处理器、缓冲处理器、显示控制器、图形功能部件及
监视器等部分组成。
缓冲存储器显示处理器显示控制器图形功能部件计算机监视器
数字显示系统按其显示内容可分为:字符显示系统、图形图像显示系统及态势显示系统等;按扫描方式主要有两种类型:一种是早期的随机扫描显示系统,另一种是目前的光栅扫描显示系统。 6.1.4光栅扫描雷达显示系统 1) 系统构成
雷达视频回波天线方位码θ扫描转换及回波图像生成单元图形帧缓存体缓冲器图形处理器图形帧缓存体D/A变换目标数据控制参数控制台I/O接口监视器扫描转换及回波图像生成单元:实现天线波束扫描转换、原始雷达回波和雷达数据的加工或处理;
(1) 图形处理器:显示处理器与显示控制器的整合形式;
(2) 帧缓存:分为图像体和图形体,图像体用于存储雷达的原始回波图
像信息,图形体用于存储图形、字符等信息,帧缓存容量不能小于屏幕的物理分辨率所决定的总像素,为了对图像进行展开等特殊显示处理,帧缓存的容量通常比屏幕像素数大很多倍; (3) 监视器:光栅扫描显示器。 2) 图像通道
(1)
系统构成
雷达回波A/D转换数据压缩天线轴角数据缓存偏心漫游开窗处理矢量产生触发控制时序控制状态控制数据缓存图像帧缓存至视频D/A状态控制字各部分功能
①、A/D变换:将雷达原始信号转换成数字信号,满足奈奎斯特准则; ②、数据压缩:显示屏幕上一根扫描线上的像素点往往小于雷达回波在一个雷达重复周期内的采样点数,为正常显示,需对邻近距离单元的回波数据进行必要的合并压缩处理;
③、矢量产生:为产生径向扫描线,需要产生扫描线上各像素点的X、Y坐标值,可以通过矢量产生器得到。
④、图像展开:对矢量产生的坐标值进行相应的变换处理。 3) 图形通道
(1)、系统构成
至图像通道主机主机接口图像帧缓存PROMDROM图形处理器视频DAC图形帧缓存至监视器控制台指令二次信息I/O接口