[发明专利]宽带相控阵雷达回波模拟器发射多通道延时补偿方法及系统

说明书

本发明涉及一种宽带相控阵雷达回波模拟器发射多通道延时补偿方法及系统，属于电子技术领域。采用了本发明的宽带相控阵雷达回波模拟器发射多通道延时补偿方法及系统，由于其利用基于泰勒展开法获得的可变分数延时滤波器对宽带信号进行时域滤波，实现高精度分数延时，再通过移位寄存器实现高精度整数延时，进而实现宽带相控阵雷达回波模拟器的多路发射通道延时补偿。该方案基于FPGA精准的时序控制、快速并行处理能力，结合数字信号处理技术，可以有效降低系统对于硬件要求较低，补偿精度高，且特别适用于可变带宽场景的延时补偿。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及雷达模拟仿真技术领域，具体是指一种宽带相控阵雷达回波模拟器发射多通道延时补偿方法及系统。

背景技术

采用宽带信号的相控阵雷达可获得很高的距离分辨率，将广泛用于下一代多功能雷达系统中。在宽带相控阵雷达系统和各分系统的研制和调试的过程中，传统的雷达模拟器无法满足宽带数字阵列雷达大带宽、多通道、多工作模式等测试要求，因此需要研制专用的宽带数字阵列雷达模拟器。宽带相控阵在做宽角扫描时，仅通过相位控制不能有效地形成波束，进行精确的波束指向控制，必须在阵元或子阵间使用精确的时延补偿。为此需要解决多路宽带信号高精度延时控制的问题。

传统的宽带相控阵雷达模拟器采用模拟延迟线的思路来控制单元间的信号延时，即采用M位状态的数字延迟线，最小的延时量为一个波长，最大的延时量为2M个波长，数字延时线的延时精度影响相位的一致性，若延时精度为Δτ，则中心频率相位误差为：

其中，T为信号周期，宽带信号工作时，按中心频率计算延时，边频相位误差Δp为

Δp＝360°×Δτ×Δf

式中，Δf为中心频率与变频之间的频率差，因此，数字延迟线的延时精度不仅影响中心频率的相位误差，更重要的是影响阵列中边频信号的相位误差，延时精度越高，相位误差越小。采用M位状态的数字延迟线的延时精度不能满足宽带相控阵雷达模拟器数字波束形成的相位精度要求。

传统的分数延时滤波器使用加窗法实现，但加窗法对不同的延时需要产生不同的滤波器系数，而波束形成所需的时延随着雷达方向图指向的改变而改变，使用加窗法则需要存储大规模的滤波器系数，这显然在硬件实现时是有很大难度的。

进而采用基于Farrow结构实现的可变分数延时滤波器可有效规避该问题，但是Farrow结构随着滤波器阶数的增加需要大量的乘法器和加法器，且滤波器系数的计算量大，难度高。

因此，如何提供一种对于硬件要求较低，补偿精度高，且适用于可变带宽场景的补偿方法成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供对于硬件要求较低，补偿精度高，且适用于可变带宽场景的宽带相控阵雷达回波模拟器发射多通道延时补偿方法及系统。

为了实现上述的目的，本发明的宽带相控阵雷达回波模拟器发射多通道延时补偿方法包括以下步骤：

(1)根据天线阵列的几何结构确定雷达每个单元相对于参考单元的延时量，并将该延时量分解为整数延时量和分数延时量；

(2)利用一基于泰勒展开法获得的可变分数延时滤波器并根据所述的分数延时量对宽带信号进行时域滤波，实现信号的高精度分数延时；

(3)利用整数延时器并根据所述的整数延时量实现信号的高精度整数延时；