[发明专利]一种主波自动频率跟踪数字接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种主波自动频率跟踪数字接收机，是一种利用实时数字频谱分析实现发射主波频率跟踪的接收机，属于雷达接收和信号处理领域。

背景技术

超外差式雷达接收机将高频信号经过混频变为中频信号进行放大和滤波。一般的中频放大器和滤波器的频率是相对固定的，称这种中频频率为额定中频。在实际工作中，磁控管发射机和接收机本机振荡器的频率不是相参的，而且磁控管发射机的发射频率会随着电源电压和环境温度、输出负载等的改变而变化，其频率漂移范围根据雷达工作波段不同，一般在几兆到几十兆之间。对于全相参雷达，如果发射机工作在跳频方式时，由于跳频调谐元件的机械装置不准确，跳频时调谐回路可能产生失谐等导致发射和接收频率不同，此时也需要自动调整接收机的频率。在现有雷达中，通常采用称为自频调电路来实现这样的功能。在雷达接收机中，设计有专门的主波接收通道，将雷达发射机产生的射频主波信号下变频并放大，提供中频信号给AFC电路，AFC电路采用模拟方式对中频主波脉冲进行频率估计，并和参考频率进行对比，根据误差输出相应的控制信号。根据频率调谐方式的不同，有两种实现方式，一种为控制磁控管发射机发射频率，输出的控制信号为调谐磁控管谐振腔的步进信号，控制发射机的发射频率接于额定频率；第二种为控制接收机本振频率的方式，通过输出模拟的误差电压控制接收机的本振压控振荡器(VCO)，使接收机的频率跟踪发射频率漂移，使接收机输出的中频信号接近于额定中频频率。

在控制发射机频率模式下，AFC电路将误差信号和设定的锁定误差门限比较，如果频率偏移大于门限则输出控制发射机谐振腔的步进电机的电平信号，根据频率的偏移方向控制电机的前进或后退从而实现发射频率的升降，虽然该种方式接收机实现简单，但是由于发射机工作于高电压、大功率，改变调谐困难，同时由于步进电机为机械装置，易于发生卡住等故障，而磁控管必须设计为机械可调式，增加了磁控管的成本，工作可靠性低。

控制接收机本振频率的方式，主要通过AFC电路输出模拟控制电压，控制VCO的振荡频率实现频率的锁定，相比于控制发射机发射频率方式，由于本振的电压低、功率小，所以调谐方便，但是其存在调谐响应速度和频率稳定度的矛盾，如需要调谐速度高，VCO的频率稳定度低，因系统的改善因子低，其应用受到了限制，不适用于相参雷达，一般仅适用于无对消的常规非多普勒雷达。

常用AFC电路如附图1所示。中频主波通过带通滤波及限幅放大(1)，当发射主波信号经变频而远离中频信号时，主波信号不能通过停搜转换滤波器(4)，搜索门限(7)无信号输出。此时，搜索电路(8)开始搜索，计数器和DA(9)转换器形成锯齿电压，控制VCO处于搜素状态，泄放电路(6)将鉴频器输出的电压泄放，当VCO和射频主波的频差接近额定中频频率时，系统将搜索状态转换为跟踪状态，中频信号在鉴频器(2)输出误差电压，电压经取样保持(3)后由跟踪门限(5)判别，高于中心频率时输出CP+，低于中频频率时输出CP-，从而控制DA的输出电压，调整VCO的输出频率。如果雷达采用的是调整发射机发射频率实现频率跟踪，则将CP信号输出至步进电机，调整发射管谐振腔而改变发射频率(参见参考文献1)。

现有技术方案中AFC电路独立工作，采用独立的自频调环路，环路多为模拟部件。而回波通道，接收频率为固定方式，可为模拟中频方式或数字中频方式。

现有方案除了接收通道外，还采用单独的自频调回路，前端需要外部频率可调部件(VCO或频率可调发射管)，采用模拟方式控制VCO频率或机械方式控制发射机发射频率，系统性能受限，增加了系统的设备量，同时由于多为模拟器件，降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有主波频率自动跟踪的数字接收机，除具有雷达数字中频接收功能外，还实现雷达接收的数字自动频率跟踪和锁定，系统不需要传统的自频调环路以及外部调频部件。