多載波信號恒定包絡(luò)調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于相控陣雷達的陣列信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種基于數(shù)字陣列 天線的多載波信號調(diào)制技術(shù)及其實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相控陣雷達廣泛用于多目標搜索、跟蹤和武器制導，現(xiàn)有的相控陣雷達采用單一 載波調(diào)制的波形，搜索、跟蹤、成像、指令制導等工作模式分時使用天線，由于指令制導占用 雷達的時間資源，影響雷達的多目標能力，因此，很多跟蹤制導火控雷達系統(tǒng)中，有專用的 指令制導發(fā)射天線，保證目標搜索、跟蹤占用的時間資源最大化。但是，增加指令制導發(fā)射 天線，增加了硬件設(shè)備，降低了系統(tǒng)的可靠性，也不便于平臺的機動和隱身，還可能產(chǎn)生電 磁兼容的問題。即使雷達的時間資源全部用于目標搜索、跟蹤或成像模式，雷達多目標處理 能力也很有限，這就是所有相控陣雷達都有的多目標飽和問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決雷達、通信、電子對抗集成系統(tǒng)的多載波信號的交調(diào)、互 調(diào)問題。提出了基于多相處理以及幅度相位轉(zhuǎn)換的技術(shù)產(chǎn)生恒定包絡(luò)多載波信號的方法。 該方法有效地解決了數(shù)字電路工作頻率的限制，充分利用DAC芯片的工作頻率，以及信號 功率放大問題，滿足恒定包絡(luò)多載波信號的產(chǎn)生要求。
[0004] 為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0005] -種多載波信號恒定包絡(luò)調(diào)制方法，包含以下步驟：
[0006] 步驟1、分四相產(chǎn)生基帶線性調(diào)頻信號的同向分量和正向分量，具體包括：
[0007] (la)分四相產(chǎn)生基帶線性調(diào)頻信號的相位；
[0008] 首先，將基帶線性調(diào)頻信號的同向分量和正交分量用公式（1)來表示，
[0009]rb_i(n) =cos(πμnTs2-πBnTs)
[0010] (1)
[0011]rb_q(n) =sin(πμnTs2-πBnTs)
[0012] 其中，rb_i(η)為基帶線信調(diào)頻信號的同向分量，rb_q(η)為基帶線性調(diào)頻信號的 正交分量，
為基帶線性調(diào)頻信號的調(diào)頻斜率，Τ為基帶線性調(diào)頻信號的脈沖寬度，Β為 基帶線性調(diào)頻信號的帶寬：
為基帶線性調(diào)頻信號的采樣頻率，Ts為信號的采樣周期， η為第采樣時刻序號且0彡η彡fsT-l;
[0013] 再將基帶線性調(diào)頻信號的同向分量和正交分量分四項用式（2)來表示，
[0014]rb_i(4m+n, ) =cos(jty((4m+n, )Ts)2-πB(4m+nr )TS)
[0015] (2)
[0016]rb_q(4m+n, ) =sin(3Ty((4m+n, )Ts)2-πB(4m+nr )TS)
[0017] 其中，rb_i(4m+n')為分四相表示的基帶線性調(diào)頻信號的同向分量，rb_ q(4m+n')為分四相表示的基帶線性調(diào)頻信號的正交分量η' =0，1，2,3分別代表信號的 第一、二、三、四相；
[0018] 然后將調(diào)頻斜率控制字kfn?送第一級累加器，累加輸出與頻率控制字?送第二 級累加器，累加輸出與固定相位控制字爲〃相加輸出基帶線性調(diào)頻信號的四相相位；
[0019] 其中，四相信號的頻率控制字、調(diào)頻斜率控制字kfn(和初始相位控制字辦的 計算公式為：
[0023] 其中，N為相位量化位數(shù)。
[0024] (lb)將基帶線性調(diào)頻信號四相相位轉(zhuǎn)換為幅度，生成基帶線性調(diào)頻型號的同向分 量和正交分量，具體為：將產(chǎn)生的四相基帶線性調(diào)頻信號的相位送給C0RDIC模塊，C0RDIC 模塊米用圓周旋轉(zhuǎn)模式，同時輸出信號的同相分量和正交分量。
[0025] 步驟2、對雷達信號進行子載波調(diào)制，具體包括：
[0026] (2a)分四相產(chǎn)生雷達子載波的相位，具體為：
[0027] 令穿部-纖·；，雷達子載波頻率為&，將頻率控制字送累加器，累加輸 出與固定相位控制字相加輸出最終相位，頻率控制字kn(和固定相位控制字#?·的計算公式 如下：
[0030]
[0031] (2b)用產(chǎn)生的四相子載波相位將產(chǎn)生的四相雷達基帶線性調(diào)頻信號調(diào)制到雷達 子載波頻率上，具體為：
[0032] 將每相雷達子載波相位與每相雷達基帶線性調(diào)頻信號的同相分量和正交分量送 C0RDIC模塊，C0RDIC模塊采用圓周旋轉(zhuǎn)模式，四相四個C0RDIC模塊實現(xiàn)雷達子載波調(diào)制， 調(diào)制后輸出雷達信號：
[0033]
[0034]r_i(4m+n')為雷達基帶線性調(diào)頻信號的同向分量經(jīng)過雷達子載波調(diào)制后輸出 的雷達信號、r_q(4m+n')為雷達基帶線性調(diào)頻信號的正交分量經(jīng)過雷達子載波調(diào)制后輸 出的雷達信號，其中m代表四相處理的第m個采樣時刻。
[0035] 步驟3、對通信信號進行子載波調(diào)制，包括：
[0036] (3a)對通信碼元信號進行映射，串并轉(zhuǎn)換和碼變換，并將變換后的信號升余弦濾 波后輸出通信基帶信號的同相分量和正交分量，具體為：
[0037] 對通信碼元信號進行正交差分相移鍵控（QDPSK)星座圖映射，通過串并轉(zhuǎn)換將一 路信號轉(zhuǎn)換為兩路信號輸出，通過碼變換將絕對碼轉(zhuǎn)換為相對碼，將碼變換后的信號經(jīng)過 升余弦濾波器輸出兩路碼元信號cb_i(4m+n' )、cb_q(4m+n')，分別作為通信基帶信號的 同相分量和正交分量。
[0038] (3b)將通信的基帶信號調(diào)制到通信的子載波頻率上，具體為：
[0039] 將通信基帶信號的同向分量和正交分量以及每相的子載波相位送到C0RDIC模 塊，進行通信基帶信號同相分量和正交分量的QDPSK調(diào)制，調(diào)制后輸出的通信信號為：
[0040]c_i(4m+n')
[0041] = cos(2πfq (4m+n, )Ts)cb_i(4m+nr)-sin(2πfq (4m+n, )Ts)cb_q(4m+nr )
[0042] = cos (2πfq (4m+n'）Ts) cos ( Θ k)-sin (2πfq (4m+n'）Ts) sin ( Θk)
[0043] =cos(2πfq (4m+n, )Ts+Θk)
[0044] (6)
[0045]c_q(4m+n')
[0046] = sin(2πfq (4m+n, )Ts)cb_i(4m+nr)+cos(2πfq (4m+n, )Ts)cb_q(4m+nr )
[0047] = sin(2πfq(4m+n, )Ts)cos(Θk)+c〇s(2πfq (4m+n, )Ts)sin(9k)
[0048] =sin(2πfq (4m+n, )Ts+Θk)
[0049] 其中，c_i(4m+r^ )為調(diào)制后的通信信號同向分量，c_q(4m+r^ )為調(diào)制后的通信
信號正交分量； Θk為調(diào)制后通信信號的初始相位，fq為通信子 載波頻率。
[0050] 步驟4、合并雷達信號和通信信號，實現(xiàn)合并信號的恒包絡(luò)調(diào)制，包括：
[0051] (4a)將雷達信號和通信信號合并，并做歸一化處理，具體為：
[0052] 將雷達信號和通信信號的I路和Q路四相信號分別相加，并做歸一化處理，輸出合 并信號的同相分量s_i(4m+n')和正交分量s_q(4m+n')，其中，
[0053]
[0054] (4b)對合并后的信號同向分量和正交分量進行幅度相位轉(zhuǎn)換，生成4路中頻信 號；
[0055] 對合成后的信號的同向分量s_i(4m+r^ )和正交分量s_q(4m+r^ )進行幅度相 位轉(zhuǎn)換，輸出同向分量轉(zhuǎn)換后的相位P_i(4m+r^ )和正交分量轉(zhuǎn)換后的相位p_q(4m+r^ )， 產(chǎn)生 4 路中頻信號I_1 (4m+Y)、I_2 (4m+Y)、Q_1 (4m+Y)和Q_2 (4m+Y)。
[0056]p_i(4m+n, ) =cos1 (s_i(4m+n,))
[0057] (8)
[0058]p_q(4m+n, ) =cos1 (s_q(4m+n,))
[0059] I_1 (4m+n' ) = cos (2nf〇 (4m+n' )Ts+p_i(4m+n'))
[0060]I_2 (4m+n' ) = cos (2πf0(4m+n' )Ts-p_i(4m+n'))
[0061] (9)
[0062] Q_l(4m+n, ) = sin(2πf0(4m+n, )Ts+p_q(4m+nr ))
[0063] Q_2(4m+n, ) = sin(2πf0(4m+n, )Ts-p_q(4m+nr ))
[0064] 根據(jù)中頻采樣定理，把采樣頻率
帶入式（9)得到：

[0083] 由上所述，要產(chǎn)生最終的四路中頻信號，我們只需要對產(chǎn)生的信號s_i(4m+n') 和S_q(4m+n')，進行一些數(shù)學運算，就可以產(chǎn)生最終的4路恒定包絡(luò)中頻信號的采樣序 列，避免了求相位的過程。
[0084] 步驟5、數(shù)模轉(zhuǎn)換，具體包括：
[0085] (5a)對4路中頻信號進行兩倍的數(shù)據(jù)率轉(zhuǎn)換變成兩路信號送至數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；