高稳定性射频信道增益校准装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于射频信道增益校准技术领域，具体涉及一种高稳定性射频信道增益校准装置和方法。
【背景技术】
[0002]射频接收机、发射机、雷达信号接收机，雷达外校准设备以及高精度射频接收、发射、转发系统都需要具有高稳定性的系统增益。尤其是在雷达外校准系统中，有源雷达外定标器对射频信道增益稳定性提出了更高要求。有源外定标器为雷达系统提供精确已知的雷达截面积参考值，其增益的稳定性直接关系到雷达图像实际测量结果的稳定度和精度。
[0003]针对不同波段SAR(合成孔径雷达)，有L、S、C、X等不同波段的有源雷达外定标器，其校准方法是相同的。不同之处仅在于校准信号源输出频率不同，对L波段输出1.25GHz脉冲调制信号，S波段输出3.2GHz脉冲调试信号，X波段输出9.6GHz脉冲调制信号;检波器中心频率及带宽不同:对L波段，以1.25GHz为中心频率;对S波段，以3.2GHz为中心频率;对X波段，以9.6GHz为中心频率。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是通过采用脉冲比较的校准方式，使射频信道增益在短时间内达到较高的稳定度。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本发明提出一种射频信道增益校准装置，包括脉冲调制信号源、第一耦合器、射频信道、功率合成器、检波器、ADC采集板、微处理器、第一程控衰减器和第二耦合器，所述脉冲调制信号源用于产生不同频率的校准脉冲调制信号;所述第一耦合器与所述脉冲调制信号源连接，用于将由脉冲调制信号源产生的脉冲调制信号分成两部分，一部分送入所述功率合成器，另一部分送入所述射频信道;所述射频信道用于接受所述第一耦合器输出的脉冲调制信号，将其输送至所述第二耦合器;所述第二耦合器接收所述射频信道的输出的脉冲调制信号，并将其分成两部分，其中一部分作为该射频信道的输出信号，另一部分送入所述第一程控衰减器;所述第一程控衰减器用于接收由所述射频信道输出的脉冲调制信号，并该脉冲调制信号进行衰减后输送至所述功率合成器;所述功率合成器用于将由所述脉冲调制信号源输出的脉冲调制信号和由所述射频信道输出的脉冲调制信号合成后送入所述检波器;所述检波器用于对所述功率合成器输出的合成的两路脉冲调制信号进行包络检波，得到两路脉冲包络信号并将他们输送给所述ADC采集板;所述ADC采集板用于采集所述两路脉冲包络信号，并将采集后的量化数据传输给所述微处理器;所述微处理器分别与所述射频信道、所述第一程控衰减器和ADC采集板连接，用于控制与其连接的各元件的状态设置和数据传输，其中所述射频信道中包括电调衰减器，所述微处理器用于读取所述ADC采集板6采集的量化数据，分析有效脉冲，计算所述两个脉冲调制信号的幅度均值之差，将该差值与外定标时确定的基准值进行比较，得出误差DN值，并根据误差DN值发出控制信号，连续微调所述电调衰减器，实现信道增益校准。
[0008]本发明还提出一种射频信道增益校准方法，采用所述的射频信道增益校准装置，并且包括如下步骤:
[0009]步骤S1、开启所述脉冲调制信号源作为内部校准信号源；
[0010]步骤S2、启动所述ADC采集板以采集并量化所述检波器输出的脉冲包络信号；
[0011]步骤S3、根据所述量化的量化结果求出通过所述射频信道和未通过所述射频信道的脉冲包络信号的幅值差；
[0012]步骤S4、将所述幅值差与一基准值进行比较，根据比较结果来控制所述电调衰减器的衰减量。
[0013]步骤S5、重复步骤SI至步骤S4，直到所述幅值差与所述基准值的差在一个误差范围内。
[0014](三)有益效果
[0015]本发明采用脉冲信号幅度比较的方式，能够使射频信道增益在短时间内达到
0.2dB的稳定性，满足多波段雷达系统外定标模式的需求。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的高稳定性射频信道增益校准装置的简略框图；
[0017]图2是本发明的高稳定性射频信道增益校准装置的具体结构图；
[0018]图3是本发明的高稳定性射频信道增益校准方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做具体说明。特别说明，所描述的实施例子仅作为说明目的，不是对本发明的限制。
[0020]图1是本发明的高稳定性射频信道增益校准装置的简略框图。如图1所示，本发明的装置包括校准信号源、射频信道、检波与数据采集处理模块和微处理器。其中，校准信号源I即脉冲调制信号源，用于产生校准信号并送入射频信道，该校准信号是高频窄脉冲信号。射频信道用于传输校准信号至检波与数据采集模块。检波与数据采集处理模块用于产生所述校准信号的低频脉冲包络信号并对该低频脉冲包络信号进行采集量化，并将量化结果输出至微处理器。微处理器用于分析该量化结果，并据此产生控制信号并输出至射频信号，从而调节射频信道的增益，实现射频信道的增益稳定性校准。
[0021]图2是本发明的高稳定性射频信道增益校准装置的具体结构图。如图2所示，本发明的发射频信道增益校准装置具体包括脉冲调制信号源1、第一耦合器2、射频信道3、功率合成器4、检波器5、ADC采集板6、微处理器7、第一程控衰减器8和第二耦合器9。
[0022]脉冲调制信号源I用于产生不同频率的校准脉冲调制信号，脉冲调制信号源I优选为采用脉冲宽度为lys、重复频率为IKHz的脉调波，载波频率根据射频信道3的应用可选择不同频段的中心点频，L波段使用1.25GHz脉调波，S波段使用3.2GHz脉调波，X波段使用9.6GHz脉调波。
[0023]脉冲调制信号源I优选为内部带有可微调增益的电调衰减器，能够对输出信号功率进行微调，使其满足检波器5的动态输入范围。并且，根据一种优选实施方式，脉冲调制信号源I输出通断可控，在进行射频信道校准时，开启脉调信号，校准完成后，关闭脉调信号，不影响射频信道3的正常工作。
[0024]由于器件本身的不稳定性会带来输出功率的短期变化，脉冲调制信号源I的输出功率会在短期内发生小幅度变化。如下所述，本发明采用脉冲差值校准方法，允许脉冲调制信号的输出功率在短期内发生小幅度变化，从而降低了对脉冲调制信号源I输出稳定度和精度的要求。
[0025]第一耦合器2优选为无源耦合器，无源耦合器特性稳定，不随温度等外界环境发生变化。该第一耦合器2与脉冲调制信号源I连接，由脉冲调制信号源I产生的脉冲调制信号经第一親合器2后分成两部分，一部分直接进入功率合成器4进行检波，另一部分親合进入射频信道3。
[0026]射频信道3如图2中虚线回字框所示，包括级联方式连接的LNA(低噪声放大器)31、第一滤波器32、第一放大器33、延时器34、第二程控衰减器35、第二滤波器36、第二放大器37、电调衰减器38、功率放大器39。射频信道3用于接受第一耦合器2输出的脉冲调制信号，并输出至第二耦合器9。
[0027]LNA 31与第一耦合器2连接，接收第一耦合器2输出的射频脉冲信号，对该信号进行放大处理。
[0028]第一滤波器32与LNA31连接，接收LNA31输出的放大后的射频脉冲，对该信号进行滤波。
[0029]第一放大器33与第一滤波器32连接，接收第一滤波器32输出的射频带宽信号，对该信号进行二级放大。
[0030]延时器34与第一放大器33连接，并受控于微处理器7，其用于将第一放大器33放大后的信号进行延时，使进入功率合成器4的两路射频信号在时间上分开，检波后包络波形不会混叠。在该实施例中，延时器34优选为光纤延时器，光纤延迟器中采用增益补偿措施，使射频信号经过不同长度光纤后输出功率基本不变。根据本发明的一个优选实施方式，延时器能够对脉调信号进行2ys、4ys、6ys分档延时。
[0031]第二程控衰减器35用于调节射频信道3的增益，优选为分档步进调节，以实现大范围增益调节。在本发明的一个实施例中，使用5dB分档调节程控衰减器，共分四档，S卩OdB、5dB、10dB、15dB衰减，设置不同的衰减量可获得射频信道不同增益值，第二程控衰减器具有15dB增益调节量程。
[0032]第二程控衰减器35与第二滤波器36、第二放大器37和电调衰减器38级联。第二滤波器36用于对延时后的射频信号进行整形滤波，滤除延时器和程控衰减器造成的带外杂散分量。滤波后的射频脉冲输出至第二放大器37作进一步放大后输出至电调衰减器38。
[0033]电调衰减器38是微调信道增益的关键部件，它在微处理器7的控制下可以连续改变信道增益，达到校准目的。在初始调节时，设定电调衰减器38的衰减量为中间值，便于衰减量上下调节。电调衰减器38优选为压控连续衰减器，实现射频信道增益微调。根据本发明的优选实施方式，由微处理器7根据计算获得脉冲差值误差，并转化为控制电压，发送给电调衰减器38，实现射频信道增益校准。
[0034]功率放大器39连接与电调衰减器38连接用于对电调衰减器的输出进行功率放大。
[0035]第二耦合器