[发明专利]一种实现空管3/A模式下应答信号相位差检测的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现空管3/A模式下应答信号相位差检测的系统和方法，特别是涉及一种适用于空管领域中，基于相位相干原理，进行飞行目标定位、侧向时，实现空管3/A模式下应答信号相位差检测的系统和方法。

背景技术

在空管雷达系统中，二次雷达利用机载应答机应答地面询问机发射的电磁波对飞行目标进行探测定位。本发明主要解决空管3/A模式下，采用相位相干原理进行飞行目标定位、测向的问题，提出一种新型的突发脉冲信号相位差检测的实现方法。

1、相位相干法基本原理

相位相干法的基本原理如图1所示，其中、ΔR分别表示两路天线接收信号的相位差和波程差，λ表示信号的波长，θ表示信号的入射方向，那么：

因此，通过测量天线A、B接收到信号的相位差，就能够获得发射信号的入射方向，即：

2、定位原理

采用方位角、仰角对飞行目标进行定位的原理如图2所示。假设飞行目标位于三维空间中的A点，仰角传感器、方位角传感器分别位于B和C点，θ_e表示直线AB在YOZ平面上的投影A_yzB与Y轴的夹角，即仰角，θ_a表示直线AC在XOY平面上的投影A_xyC与Y轴的夹角，即方位角。在AB与AO的距离相差很大时，可以认为θ_e′=θ_e。再通过测量应答信号到达O点波达时间（TDOA）而估计出飞行目标距离坐标原点的距离AO，则可以确定飞行目标的空间位置。

3、空管3/A模式信号格式

该系统利用空管3/A模式下，飞行目标发射的应答信号进行相位差检测。飞行目标的应答信号为一串载波频率为1090MHz、宽度固定为0.45μs的脉冲信号，其格式如图3所示。图3中，F1、F2为框架脉冲，恒为状态“1”，X为备用位，恒为状态“0”，其余脉冲状态可变。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现空管3/A模式下应答信号相位差检测的系统和方法，该系统和方法基于相位相干原理，多通道射频接收机将不同天线接收的，飞行目标发出的1090MHz的应答信号，通过一次下变频到中频信号，通过A/D以时钟频率f_s对中频信号s_A(t)和s_B(t)进行数字化采样，样本数据被送入FPGA进行鉴相处理，实现不同天线接收的应答信号的相位差检测。本发明在空管3/A模式下，采用相位相干原理进行飞行目标定位、测向的问题，提出了一种新型的突发脉冲信号相位差检测的实现方法。

本发明采用的技术方案如下：一种实现空管3/A模式下应答信号相位差检测的系统，其特征在于：包括依次相连的多通道射频接收机模块、模数转换模块和中频数字鉴相器模块；还包括分别与模数转换模块和中频数字鉴相器模块相连的系统时钟模块；多通道射频接收机模块接收天线阵列的射频信号。

作为优选，所述天线阵列包括水平天线阵列A和垂直天线阵列B。

作为优选，所述多通道射频接收机模块包括与水平天线阵列A相连的第一多通道射频接收机和与垂直天线阵列B相连的第二多通道射频接收机。

作为优选，所述模数转换模块包括分别与第一多通道射频接收机和第二多通道射频接收机相连的第一模数转换器模块和第二模数转换器模块。

作为优选，所述中频数字鉴相器模块为FPGA，包括分别与第一模数转换器模块和第二模数转换器模块相连的第一中频数字鉴相器模块和第二中频数字鉴相器模块。

基于所述系统的一种实现空管3/A模式下应答信号相位差检测的方法，其特征在于：多通道射频接收机将不同天线接收的，飞行目标发出的1090MHz的应答信号，通过一次下变频到中频信号，通过A/D以时钟频率f_s对中频信号s_A(t)和s_B(t)进行数字化采样，样本数据被送入FPGA进行鉴相处理，实现不同天线接收的应答信号的相位差检测，其具体方法步骤为：

步骤一、中频信号s_A(t)和s_B(t)通过模数转换器转换为数字形式s_A(n)和s_B(n)发送到中频数字鉴相器中，将实数形式转换为复数形式S_A(n)和S_B(n)；