【摘要】：高頻地波雷達(dá)的工作很受外界環(huán)境和噪聲的干擾,嚴(yán)重影響了雷達(dá)的信號(hào)質(zhì)量。為了監(jiān)測(cè)外界噪聲的頻譜,讓雷達(dá)工作在信噪比較高的工作頻段上,針對(duì)目前武漢大學(xué)海態(tài)實(shí)驗(yàn)室所研制的雙頻多通道高頻地波雷達(dá)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了一種頻譜監(jiān)測(cè)儀,該頻譜監(jiān)測(cè)儀從高頻地波雷達(dá)的工作波形設(shè)計(jì)與探測(cè)原理出發(fā),采用外差式與快速傅里葉變換算法相結(jié)合的頻譜監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案,具有傳統(tǒng)模擬式和數(shù)字式的頻譜儀的優(yōu)點(diǎn),并通過設(shè)計(jì)及驗(yàn)證,完成了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),閉環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明能夠有效檢測(cè)到外部噪聲,能夠適用于新一代雷達(dá)系統(tǒng),為后續(xù)雷達(dá)數(shù)據(jù)的采集和處理有更好的改善。
【圖文】：

成一次頻譜監(jiān)測(cè)。現(xiàn)有的雷達(dá)系統(tǒng)的一個(gè)完整的掃頻周期Ｔ＝１２５ｍｓ，每個(gè)掃頻周期的間隔Ｔｉｎｔ＝３．１２５ｍｓ，，門控脈沖的周期Ｔｑ＝３．１２５ｍｓ，脈沖寬度Ｔｐ＝（３．１２５／２）ｍｓ。也就是我們需要在（３．１２５／２）ｍｓ內(nèi)作一次采樣，現(xiàn)以天線接收１２～１３．５ＭＨｚ的信號(hào)為例說明，為了更清楚地理解頻譜監(jiān)測(cè)的過程，可以看圖３的信號(hào)流程圖。圖３頻譜監(jiān)測(cè)的信號(hào)流圖文中設(shè)計(jì)的頻譜監(jiān)測(cè)儀的低通濾波器截止頻率為３００Ｈｚ，Ａ／Ｄ采樣頻率為１００ｋＨｚ，每一次的頻譜監(jiān)測(cè)共有采樣８?jìng)�(gè)脈沖間隔時(shí)間（Ｔａｄ＝８×３．１２５／２）ｍｓ，則可采集１２５０（１００×１０３×８×３．１２５／２×１０－３）個(gè)點(diǎn)，然后作ＦＦＴ，得到３００Ｈｚ帶寬內(nèi)的信號(hào)信息，同時(shí)，ＤＤＳ轉(zhuǎn)換一次頻率ｆＬ０＋１ｋＨｚ，進(jìn)行下一幀的采樣。如此積累，完成整個(gè)頻段的頻譜監(jiān)測(cè)時(shí)間為（８×Ｔｑ×１５００＝３７５００）ｍｓ。然后對(duì)采集完的所有信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出外部噪聲信號(hào)的頻譜，從而為雷達(dá)選擇合適的工作頻率作參考。２頻譜監(jiān)測(cè)儀的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)２．１頻譜監(jiān)測(cè)儀的總體設(shè)計(jì)頻譜儀是研究一個(gè)給定信號(hào)，然后獲得其頻譜上各個(gè)頻率分量的能量分布的設(shè)備。本質(zhì)上就是將一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)分解為很多單一的信號(hào)，顯示各個(gè)頻率點(diǎn)的幅度和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后得到信號(hào)的幅度和頻率。掃頻超外差式頻譜儀是模擬式頻譜儀最常用的一種方案，其結(jié)構(gòu)原理和無線電超外差接收機(jī)類似，能夠完成待測(cè)監(jiān)測(cè)信號(hào)頻帶內(nèi)的掃頻，并顯示出各個(gè)信號(hào)分量的幅度和頻率成分［１０］

的頻譜，從而為雷達(dá)選擇合適的工作頻率作參考。２頻譜監(jiān)測(cè)儀的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)２．１頻譜監(jiān)測(cè)儀的總體設(shè)計(jì)頻譜儀是研究一個(gè)給定信號(hào)，然后獲得其頻譜上各個(gè)頻率分量的能量分布的設(shè)備。本質(zhì)上就是將一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)分解為很多單一的信號(hào)，顯示各個(gè)頻率點(diǎn)的幅度和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后得到信號(hào)的幅度和頻率。掃頻超外差式頻譜儀是模擬式頻譜儀最常用的一種方案，其結(jié)構(gòu)原理和無線電超外差接收機(jī)類似，能夠完成待測(cè)監(jiān)測(cè)信號(hào)頻帶內(nèi)的掃頻，并顯示出各個(gè)信號(hào)分量的幅度和頻率成分［１０］，其原理結(jié)構(gòu)如圖４所示。數(shù)字式頻譜儀中用的最多的是快速傅里葉變換（ＦＦＴ）分析法［１１］，信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，數(shù)字化的時(shí)域信號(hào)被采樣，而后經(jīng)過ＦＦＴ得到數(shù)字信號(hào)的頻譜，其原理結(jié)構(gòu)如圖５所示。圖４掃頻外差式頻譜儀結(jié)構(gòu)圖圖５ＦＦＴ頻譜儀簡化結(jié)構(gòu)ＦＦＴ頻譜分析儀能夠完成傳統(tǒng)的多通道濾波器一樣的功能，省去很多的帶通濾波器，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了成本。ＦＦＴ頻譜分析儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)譜圖的實(shí)時(shí)顯示，其頻譜分辨率也是傳統(tǒng)模擬頻譜儀所不能比擬的。文中結(jié)合模擬式頻譜儀和數(shù)字式頻譜儀各自的優(yōu)點(diǎn)，采用掃頻外差式結(jié)構(gòu)和快速傅里葉分析法相結(jié)合的零中頻采集方案，該方案省去了鏡頻抑制濾波器和混頻后的中頻帶通濾波器，結(jié)構(gòu)簡單，降低硬件功耗的同時(shí)也降低了成本，并根據(jù)高頻地波雷達(dá)的工作波形特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了高頻地波雷達(dá)的頻譜監(jiān)測(cè)儀，完成對(duì)雷達(dá)工作環(huán)境中的干擾和噪聲的有效監(jiān)測(cè)，從而提高雷達(dá)的整體性能。１１０雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)第１５卷第１期逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄

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