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CN110113046B - 用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法 - Google Patents

用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法 Download PDF

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CN110113046B
CN110113046B CN201910304335.5A CN201910304335A CN110113046B CN 110113046 B CN110113046 B CN 110113046B CN 201910304335 A CN201910304335 A CN 201910304335A CN 110113046 B CN110113046 B CN 110113046B
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Abstract

本发明公开一种用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法，抽取由多个阵列模块连接形成的阵列系统中一个阵列模块作为参考频率源并发射频率信号，系阵列统中其余阵列模块接收经反射的参考频率源信号并注入阵列模块自身的频率源中，使其与参考频率信号同步。本发明可通过系统内自身的发射单元发射频率信号，阵列系统中所有单元同时接收信号，并与自身对应的阵列模块频率源相连，实现阵列系统中所有频率源的同步，提高相干雷达和成像阵列系统的性能。

Description

用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法。
背景技术
在雷达和成像应用等领域，为了增加雷达探测距离、提升雷达和成像的精度和分辨率，可以通过增加系统中收发单元的数目组成阵列获得。当系统阵列规模较大时，由于芯片加工尺寸和封装引脚等限制，需要多个阵列模块级联实现。对于相干模式的雷达和成像系统，多个阵列模块的级联将面临系统中各收发单元频率源不同步问题。对于仅有一个频率源的阵列系统，除频率源信号强度被各收发单元极大的拆分之外，频率源信号大范围分布网络的损耗和噪声耦合也将严重影响频率源信号质量；对于多频率源阵列系统，各频率源由于工艺、阵列模块连接结构等微弱偏差将导致源频率和相位的不同步。这些情况均会导致整个系统中收发单元获得的信息出现差错，致使系统性能下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法，通过阵列系统中自发射接收，实现阵列系统的频率源同步。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法，抽取由多个阵列模块连接形成的阵列系统中一个阵列模块作为参考频率源并发射频率信号，系阵列统中其余阵列模块接收经反射的参考频率源信号并注入阵列模块自身的频率源中，使其与参考频率信号同步。
所述阵列模块中的频率源输出通过选通，一方面作为阵列模块中的本振信号输出，另一方面在执行同步操作时作为同步参考信号输出；
该同步参考信号经过阵列模块中发射机链路、功率放大器和天线进行发射；该同步参考信号接收可通过阵列模块中接收机链路接收天线和低噪声放大器进行；
在执行同步操作时,通过选通将同步参考信号输入至频率源同步输入端，使阵列模块频率源与同步参考信号同步。
所述与参考频率信号同步可在阵列系统处于工作状态时周期性的执行，使整个阵列系统的各个阵列模块频率源处于同步状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的适用于高分辨率雷达和成像应用阵列系统的基于无线的自发射接收频率源同步方法，可以通过系统内自身的发射单元发射频率信号，阵列系统中所有单元同时接收信号，并与自身对应的阵列模块频率源相连，实现阵列系统中所有频率源的同步，提高相干雷达和成像阵列系统的性能。
附图说明
图1所示为一个陈列模块的示意图；
图2所示为多个阵列模块组成的阵列系统的示意图；
图3所示为阵列系统的阵列模块的频率源无线同步方式的示意图；
图4所示为阵列系统的阵列模块的频率源无线同步单元架构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法，是抽取阵列系统100中一个阵列模块1作为参考频率源并发射频率信号，系统中其余阵列模块1接收经反射的参考频率源信号，并注入阵列模块自身的频率源中，使其与参考频率信号同步。
如图1-2，通过将单个阵列模块1组成面阵，形成阵列系统100，可以增加雷达探测距离、提升雷达和成像的精度和分辨率。在此过程中，各阵列模块的频率源处于自由工作状态，相互间频率和相位不相干，故导致整个阵列系统得不到阵列模块级联该有的性能提升。
如图1所示，每个阵列模块1具有多个阵列模块通道(收发单元CH1-16)3，并具有频率源2，如图2所示，是5*5个阵列模块1组成的阵列系统100。
本发明提出的用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法，可以使得多阵列模块级联组成的阵列系统中频率源同步，如图3所示：抽取阵列系统中一个阵列模块1作为参考频率源并发射频率信号，系统中其余阵列模块接收经过系统外部物体(也可以为雷达系统安装的反射结构)反射回的参考频率源信号，注入阵列模块自身的频率源中，使频率源与参考频率信号同步。该同步可通过系统控制信号控制并周期性地执行，使整个阵列系统的频率源处于同步状态。
本发明中，所述阵列模块中的频率源2的无线同步架构如图4所示，其发射机链路和接收机链路可与阵列模块中原有的收发单元部分复用。
其中，所述的阵列模块中的频率源输出通过选通一方面作为模块中的本振信号输出，另一方面在执行同步操作时作为同步参考信号输出，该信号经过模块中发射链路功率放大器和天线进行发射；同步参考信号接收可通过模块中接收链路接收天线和低噪声放大器进行，在执行同步操作时通过选通将同步参考信号输入至频率源同步输入端，使模块频率源与同步参考信号同步。
具体的，如图4所示，频率源无线同步的电路实现时，选作参考的阵列模块频率源2输出通过选择器5与阵列中发射机链路选择器5、功率放大器4输入相连，并通过天线6向空间中发射参考频率信号。参考频率信号经反射后，覆盖整个系统中各个阵列模块，各模块通过接收机链路的天线6和低噪声放大器3将接收到的参考频率信号注入频率源2的同步输入端口，使阵列模块的频率源与参考频率源同步。
本发明该同步可在阵列系统处于工作状态时周期性的执行，使整个系统的各个阵列模块频率源处于同步状态。
本发明采用频率源无线同步方法，具有以下几个优点：
第一，阵列系统中的收发单元可复用，作为频率源无线同步时的发射和接收，避免为系统增加额外的电路结构。
第二，无线同步方式可避免系统中因频率源信号分布而带来的复杂走线网络，以及随之而来的信号功率损耗等问题。
第三，采用频率源无线同步，阵列系统的规模对频率源同步的性能影响将变得十分微弱。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法，其特征在于，抽取由多个阵列模块连接形成的阵列系统中一个阵列模块作为参考频率源并发射频率信号，阵列系统中其余阵列模块接收经反射的参考频率源信号并注入阵列模块自身的频率源中，使其与参考频率信号同步；
所述阵列模块中的频率源输出通过选通，一方面作为阵列模块中的本振信号输出，另一方面在执行同步操作时作为同步参考信号输出；
该同步参考信号经过阵列模块中发射机链路、功率放大器和天线进行发射；该同步参考信号接收可通过阵列模块中接收机链路、接收天线和低噪声放大器进行；
在执行同步操作时,通过选通将同步参考信号输入至频率源同步输入端，使阵列模块频率源与同步参考信号同步。
2.如权利要求 1 所述用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法，其特征在于，所述与参考频率信号同步可在阵列系统处于工作状态时周期性的执行，使整个阵列系统的各个阵列模块频率源处于同步状态。
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