本发明涉及步进频率连续波雷达系统，尤其涉及了一种具有射频对消功能的步进频率连续波雷达系统。
背景技术：
1、相对于无载波窄脉冲和线性调频连续波，步进频率连续波（sfcw）能用较小的瞬时带宽合成较大的有效带宽，且不同频率分量能量相近，接收机中频带宽小，可有效抑制噪声和干扰，提高接收机灵敏度。近年来步进频率连续波被广泛应用于探地、战场监视、微变形监测、生命探测、车辆防撞等领域。
2、然而，步进频率连续波雷达是连续波雷达，存在严重的直达波泄漏的问题，即发射天线的发射信号不可避免地直接泄漏到接收天线，其能量通常比接收回波要大几个数量级，这会降低接收机灵敏度，导致接收机前端饱和甚至损坏。如何减少收发端的信号泄漏一直是提高步进频率连续波雷达性能的核心问题。现有的步进频率连续波雷达系统，采用的射频对消处理来减少信号泄露的处理过于复杂，而且射频对消信号的产生需要使泄漏信号经过接收机，易使得接收机器件处于饱和状态，长时间或者大功率信号输入会使得接收机器件有烧毁风险。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是需要提供一种具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，该系统原理简单、易于实现，解决步进连续波雷达系统的信号泄露问题，提高系统的稳定性。
2、对此，本发明提供一种具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，包括：步进频率连续波雷达信号源、射频对消信号产生模块、泄露信号功率检测模块、功率分配器、可变增益放大器、pa功率放大器、发射天线、合路器、接收天线、混频器和第一adc单元；所述步进频率连续波雷达信号源分别与所述功率分配器和射频对消信号产生模块相连；所述可变增益放大器分别与所述射频对消信号产生模块和功率分配器相连；所述pa功率放大器分别与所述射频对消信号产生模块和发射天线相连；所述合路器分别与所述射频对消信号产生模块、泄露信号功率检测模块和接收天线相连；所述泄露信号功率检测模块与所述射频对消信号产生模块相连；所述混频器分别与所述功率分配器、泄露信号功率检测模块和第一adc单元相连；
3、其中，所述具有射频对消功能的步进连续波雷达系统的工作过程包括：
4、步骤s1，所述步进频率连续波雷达信号源产生步进频率连续波信号；所述功率分配器接收步进频率连续波信号并将信号分成两路，将其中一路信号送至所述可变增益放大器进行前级信号放大，另一路信号送至所述混频器作为正交混频的本振信号；
5、步骤s2，所述可变增益放大器将信号进行前级放大后，将一部分信号送至pa功率放大器进行信号放大后通过发射天线将信号发送出去，同时将另一部分信号耦合至所述射频对消信号产生模块；所述射频对消信号产生模块根据接收所述泄露信号功率检测模块反馈的泄露信号的功率信息，产生并控制射频对消信号输出至所述合路器；
6、步骤s3，所述接收天线接收到接收信号后，将接收信号输出至所述合路器；所述合路器将接收信号与步骤s2中接收到的射频对消信号进行对消处理，并将对消处理后的信号输出至所述泄露信号功率检测模块；
7、步骤s4，所述合路器把一部分信号经所述泄露信号功率检测模块的lna低噪声放大器输出至所述混频器，同时，泄露信号功率检测模块对另一部分信号进行功率检测，将泄露信号的功率信息反馈至所述射频对消信号产生模块；
8、步骤s5，所述混频器对从所述泄露信号功率检测模块接收到的信号进行零中频处理，并通过所述第一adc单元将信号进行模数转换后输出至所述射频对消信号产生模块。
9、本发明的进一步改进在于，所述射频对消信号产生模块包括：第一耦合器、巴伦器件、fpga单元、dac单元和矢量调制器；所述矢量调制器分别与所述巴伦器件和dac单元相连；所述第一耦合器分别与所述巴伦器件、可变增益放大器和pa功率功率放大器相连；所述fpga单元分别与所述dac单元、泄露信号功率检测模块、第一adc单元、可变增益放大器和步进频率连续波雷达信号源相连。
10、本发明的进一步改进在于，在步骤s2中包括子步骤：
11、步骤s201，所述第一耦合器将从所述可变增益放大器接收到的一部分信号进行耦合，并将这部分耦合信号输出至所述巴伦器件；同时，所述第一耦合器将从所述可变增益放大器接收到的另一部分信号输出至所述pa功率放大器；
12、步骤s202，所述巴伦器件将接收到的信号分成相位正交且等幅的两路信号，作为产生射频对消信号的参考信号，并输出至所述矢量调制器；
13、步骤s203，所述fpga单元根据接收所述泄露信号功率检测模块反馈的泄露信号的功率信息，通过所述dac单元输出两路控制信号至所述矢量调制器；所述矢量调制器接收两路控制信号，对从所述巴伦器件输出的两路信号进行调制，产生射频对消信号；
14、步骤s204，所述矢量调制器产生射频对消信号并输出至所述合路器。
15、本发明的进一步改进在于，所述泄露信号功率检测模块还包括：第二耦合器、检波器和第二adc单元；所述lna低噪声放大器分别与所述合路器和第二耦合器相连；所述第二耦合器分别与所述检波器和混频器相连；所述第二adc单元分别与所述fpga单元和检波器相连。
16、本发明的进一步改进在于，在步骤s4中包括子步骤：
17、步骤s401，所述lna低噪声放大器将从所述合路器输出的信号进行放大处理，并将信号输出至所述第二耦合器；
18、步骤s402，所述第二耦合器将接收到的一部分信号耦合并输出至检波器；同时，所述第二耦合器将接收到的另一部分信号输出至所述混频器；
19、步骤s403，所述检波器将接收到的信号进行功率检测，并将功率信息送至所述第二adc单元进行模数转换，模数转换后的信号输出至所述fpga单元；
20、步骤s404，所述fpga单元接收所述第二adc输出的信号，得到泄露信号的功率信息。
21、本发明的进一步改进在于，所述步骤s404中，所述fpga单元接收所述第二adc输出的信号，并根据在接收链路中所述lna低噪声放大器的增益和所述第二耦合器的耦合度，得到泄露信号的功率信息。
22、本发明的进一步改进在于，所述fpga单元根据泄露信号的功率信息，通过所述dac单元控制所述矢量调制器，调整所述矢量调制器使射频对消信号的信号输出幅度为泄漏信号幅度的五分之一至三分之一，并通过所述dac单元控制调整所述矢量调制器的输出信号相位从0~360°变化，记录使所述检波器反馈的信号功率最小时的相位大小。
23、本发明的进一步改进在于，保持所述检波器反馈的信号功率最小时所述矢量调制器输出的射频对消信号的相位不变，所述fpga单元通过所述dac单元控制所述矢量调制器，调整所述矢量调制器输出射频对消信号的幅值大小，记录使检波器反馈的信号功率最小时的输出幅值。
24、本发明的进一步改进在于，保持记录使所述检波器反馈的信号功率最小时的相位大小和输出幅值，并通过所述fpga单元对所述dac单元进行持续控制，进而控制所述矢量调制器使所述检波器反馈的信号功率最小。
25、本发明的进一步改进在于，所述步进频率连续波雷达信号源包括pll锁相环和dds直接数字频率合成器；所述pll锁相环分别与所述dds直接数字频率合成器、所述fpga单元和所述功率分配器相连；所述dds直接数字频率合成器与所述fpga单元相连。
26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：提出一种具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，包括步进频率连续波雷达信号源、射频对消信号产生模块、泄露信号功率检测模块、功率分配器、可变增益放大器、pa功率放大器、发射天线、合路器、接收天线、混频器和第一adc单元。不同于现有的射频对消处理方法，本发明不通过使用混频后的信号作为产生对消信号的依据，而将部分信号能量耦合进泄露信号功率检测模块，避免接收端器件处于饱和状态，并通过闭环控制，实时检测泄露信号功率并产生相应的射频对消信号，有效抑制泄漏信号，提升雷达系统的稳定性和灵敏度。本发明原理简单、易于实现，具有广泛的应用前景。
1.一种具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，包括：步进频率连续波雷达信号源、射频对消信号产生模块、泄露信号功率检测模块、功率分配器、可变增益放大器、pa功率放大器、发射天线、合路器、接收天线、混频器和第一adc单元；所述步进频率连续波雷达信号源分别与所述功率分配器和射频对消信号产生模块相连；所述可变增益放大器分别与所述射频对消信号产生模块和功率分配器相连；所述pa功率放大器分别与所述射频对消信号产生模块和发射天线相连；所述合路器分别与所述射频对消信号产生模块、泄露信号功率检测模块和接收天线相连；所述泄露信号功率检测模块与所述射频对消信号产生模块相连；所述混频器分别与所述功率分配器、泄露信号功率检测模块和第一adc单元相连；
2.根据权利要求1所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，所述射频对消信号产生模块包括：第一耦合器、巴伦器件、fpga单元、dac单元和矢量调制器；所述矢量调制器分别与所述巴伦器件和dac单元相连；所述第一耦合器分别与所述巴伦器件、可变增益放大器和pa功率功率放大器相连；所述fpga单元分别与所述dac单元、泄露信号功率检测模块、第一adc单元、可变增益放大器和步进频率连续波雷达信号源相连。
3.根据权利要求2所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，在步骤s2中包括子步骤：
4.根据权利要求2所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，所述泄露信号功率检测模块还包括：第二耦合器、检波器和第二adc单元；所述lna低噪声放大器分别与所述合路器和第二耦合器相连；所述第二耦合器分别与所述检波器和混频器相连；所述第二adc单元分别与所述fpga单元和检波器相连。
5.根据权利要求4所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，在步骤s4中包括子步骤：
6.根据权利要求5所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，所述步骤s404中，所述fpga单元接收所述第二adc输出的信号，并根据在接收链路中所述lna低噪声放大器的增益和所述第二耦合器的耦合度，得到泄露信号的功率信息。
7.根据权利要求6所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，所述fpga单元根据泄露信号的功率信息，通过所述dac单元控制所述矢量调制器，调整所述矢量调制器使射频对消信号的信号输出幅度为泄漏信号幅度的五分之一至三分之一，并通过所述dac单元控制调整所述矢量调制器的输出信号相位从0~360°变化，记录使所述检波器反馈的信号功率最小时的相位大小。
8.根据权利要求7所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，保持所述检波器反馈的信号功率最小时所述矢量调制器输出的射频对消信号的相位不变，所述fpga单元通过所述dac单元控制所述矢量调制器，调整所述矢量调制器输出射频对消信号的幅值大小，记录使检波器反馈的信号功率最小时的输出幅值。
9.根据权利要求8所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，保持记录使所述检波器反馈的信号功率最小时的相位大小和输出幅值，并通过所述fpga单元对所述dac单元进行持续控制，进而控制所述矢量调制器使所述检波器反馈的信号功率最小。
10.根据权利要求2所述的具有射频对消功能的步进连续波雷达系统，其特征在于，所述步进频率连续波雷达信号源包括pll锁相环和dds直接数字频率合成器；所述pll锁相环分别与所述dds直接数字频率合成器、所述fpga单元和所述功率分配器相连；所述dds直接数字频率合成器与所述fpga单元相连。
