专利名称：双通道主被动雷达综合模拟器的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷达测试技术领域，具体是一种双通道主被动雷达综合模拟器。
技术背景
主被动雷达综合模拟器是装备主被动复合体制雷达精确制导系统的实验室和现场测试设备，可以对主被动复合体制雷达进行搜索和跟踪精度、范围及灵敏度等各项功能和性能技术指标测试，是评估主被动复合体制雷达重要技术指标的标准设备。主被动复合体制雷达测试需要雷达信号源能产生主动雷达目标信号和被动雷达目标信号，主动雷达模拟器能存储雷达的相位信息，可模拟全相参雷达目标的静态特征(距离、功率等)和动态特征(距离变化、多普勒频移等)，可静态设置距离、多普勒和辐射功率，并能模拟全相参雷达的目标动态特征(包括目标的速度、距离和多普勒频移等)。现有的主动雷达模拟器和被动雷达模拟器大多各自单独设计，以单机单通道为主，波段不超过两个。
随着信息与电子对抗技术的飞速发展，主被动复合体制雷达的应用越来越广泛， 从而对雷达测试技术提出了更高的要求，使雷达测试设备向着集成化、综合化和网络化方向发展。
射频存储(DRFM)技术通过存储、处理和转发雷达发射信号，在电子对抗、相参雷达目标模拟和干扰信号模拟等方面应用越来越广，所以DRFM技术成为实现脉冲多普勒等相参体制雷达目标模拟器的关键技术之一。
DDS(数字频率合成器)可灵活产生调频、调相和单载频等信号，并且接口速度不断增加，运用DDS的快速变频能力和多形式信号产生能力，结合微波技术、DSP(数字信号处理)技术和复杂逻辑产生技术，可以实现大频宽、多体制和大动态范围的雷达辐射源模拟器(被动雷达模拟器)，并且可实现多部雷达模拟，生成可控的电磁环境。
网络技术具有传输速度高、可靠性高等特点，在构建测试系统时可将不同的子设备通过网络互连，每个设备分配一个IP地址，设备间和总控平台间的通信和控制将变得更加方便，并且设备数量可以灵活扩展。
融合相参雷达目标模拟技术、多体制雷达信号模拟技术、网络技术和微波技术，可实现一种以网络为互连方式，可同时产生两个通道的相参雷达目标模拟信号和被动雷达辐射源模拟信号的双通道主被动雷达综合模拟器，该模拟器可用于主动相参体制雷达、被动雷达和主被动复合体制雷达的仿真和测试。发明内容
为了满足装备主被动复合体制雷达精确制导系统的实验室和现场测试需求，对主被动复合体制雷达进行搜索和跟踪精度、范围及灵敏度等各项功能和性能技术指标测试， 评估主被动复合体制雷达的重要技术指标，克服单通道相参信号源假目标模拟和拖引干扰实现的局限性，同时为了满足主被动复合体制雷达的测试需求，本发明提供一种双通道主被动雷达综合模拟器，该模拟器通过双通道相参目标模拟、多体制雷达信号模拟、主被动协同控制和网络信息传输，该模拟器可实现单机覆盖双通道主动模拟器和被动模拟器，完全满足多种相参雷达、被动雷达和主被动复合雷达的实验室和现场条件下功能和性能指标测试要求。
具体而言，根据本发明的双通道主被动雷达综合模拟器包括双通道主动雷达模拟器，其产生两路互相独立的三波段射频主动雷达模拟信号；被动雷达模拟器，其产生 0. S-ISGhZ的射频被动雷达模拟信号；信号合成模块，其将所述被动雷达模拟器产生的信号独立输出、或者合成到所述主动雷达模拟器的两路输出中的任一个或两个；以及综合控制平台，其与所述主动雷达模拟器、所述被动雷达模拟器以及所述信号合成模块进行通信， 用于执行所述主动雷达模拟器、所述被动雷达模拟器以及所述信号合成模块之间的协调和上位控制。
在优选实施方式中，所述双通道主动雷达模拟器进一步包括射频接收模块、测频模块、双路射频存储模块、双路射频发送模块以及信号处理与控制模块，其中，射频接收模块接收三波段的射频输入信号并且对这些信号进行下变频处理，测频模块对下变频后的射频信号进行测频，测频结果以并行数字码格式送至跟踪频率源生成变频本振，同时送至信号处理与控制模块，用于根据设置的速度实时计算多普勒频率；并且其中，双路射频存储模块接收来自射频接收模块的中频信号，并根据控制脉冲输出两路中频信号，而双路射频发送模块对双路射频存储模块输出的两路中频信号进行处理，从而得到所述两路互相独立的三波段射频主动雷达模拟信号；并且其中，信号处理与控制模块通过网络接口与上述射频接收模块、测频模块、双路射频存储模块和双路射频发送模块进行通信，用于接收目标参数设置信息，实时计算模拟目标的多普勒频率、幅度和时间参数，以及实时返回信号源的各种目标参数和信号源工作状态。
在更优选的实施方式中，所述被动雷达模拟器包括数字信号处理器、时序产生模块、捷变源模块、调制源模块和幅度控制模块；其中，数字信号处理器通过网络接口接收上位机的被动模拟器设置信息，实时计算模拟雷达的参数，以及控制其它模块工作，时序产生模块根据数字信号处理器的控制产生重频可变的脉冲调制信号，捷变源模块根据时序产生模块控制产生特定频率信号并对该信号进行捷变处理，调制源模块根据设置控制数字频率合成器产生单频、调频或调相信号，并且与捷变源混频得到0. S-ISGhZ的射频信号，而幅度控制模块根据设置产生被动雷达模拟器的输出幅度控制信号，并且还产生天线扫描模拟信号。
在更优选的实施方式中，所述信号合成模块包括机械开关和两个合路器，其中，被动雷达模拟器输出的0. 8-18GHZ的射频信号被输入到机械开关，机械开关的两路输出分别连接到两个合路器的输入端，两个合路器的另一输入端分别连接到主动雷达模拟器的两路输出。
在更优选的实施方式中，所述综合控制平台包括上位机显控界面、路由器、主动模拟器控制模块和被动模拟器控制模块；其中，上位机显控界面是在工控机上的Windows界面下开发的人机交互界面，用于完成主被动雷达模拟器的参数设置和状态显示，主动模拟器控制模块和被动模拟器控制模块接收主动雷达模拟器和被动雷达模拟器的设置参数，并将状态信息回送至上位机显控界面，主动模拟器控制模块实时计算主动雷达模拟器的参数，并且实时返回信号源的各种目标参数和信号源工作状态，被动雷达模拟器控制模块实时计算被动雷达模拟器的参数，控制调制源、捷变源和幅度控制模块协同工作，并产生多体制被动雷达模拟信号。
在进一步优选的实施方式中，所述射频接收模块具体执行下列操作接收X、Ku和 Ka三个波段的雷达射频信号，将Ka波段通过下变频降至X波段，X波段和Ku波段与不同的本振混频得到C波段，然后再将该C波段通过下变频降至中频。
在进一步优选的实施方式中，所述测频模块的射频脉宽为最小50ns，测频结果误差在3MHz以内。
在进一步优选的实施方式中，所述双路射频发送模块对所述双路射频存储模块输出的两路中频信号的处理包括将所述双路射频存储模块输出的两路中频信号进行变频至 C波段，加入多普勒频移信号，然后再上变频至X、Ku或Ka频段，并且进行幅度放大和控制。
在进一步优选的实施方式中，所述时序产生模块通过现场可编程门阵列来产生重频可变的脉冲调制信号，并且所述捷变源模块通过捷变数字频率合成、倍频、混频和多波段滤波来实现所述捷变操作，并且所述幅度控制模块产生的天线扫描模拟信号的扫描类型包括圆周扫描、圆锥扫描和螺旋扫描。
在进一步优选的实施方式中，所述机械开关是单刀双掷的微波机械开关，并且根据上位机的设置，所述被动雷达模拟器产生的信号可独立输出或合成到所述主动雷达模拟器的任一路输出或两路输出，从而使所述双通道主被动雷达综合模拟器能够分别对主动雷达、被动雷达或主被动复合雷达进行测试。
本发明根据主被动复合体制雷达的测试要求，充分融合相参雷达目标模拟技术、 多体制雷达信号模拟技术、网络技术和微波技术，实现了一种以网络为互联方式，可同时产生两个通道相参雷达目标模拟信号和被动雷达辐射源模拟信号的双通道主被动雷达综合模拟器。该模拟器具有如下特点和优势(1)双通道相参信号源、雷达辐射源模拟器、工控机和远控平台等设备通过路由器进行网络互连，构成由子设备组成的主被动雷达测试网络系统，本地和远程可灵活控制的雷达综合模拟器；(2)单套双通道雷达综合模拟器实现了主动相参雷达目标模拟和被动雷达目标模拟，既能验证主动雷达的捕获跟踪性能和抗干扰能力，又能单独测试主动、被动或主被动复合体制雷达。
此外，根据本发明的模拟器具有模拟功能强、波段适应性强、操作使用方便、通用性强以及功率与频率指标高等特点，能满足主动相参体制雷达、被动雷达和主被动复合体制雷达的仿真和测试需求，并且已在实际工程中获得了很好的应用。
通过结合附图描述本发明的优选实施方式，本领域技术人员将能更充分地理解本发明，附图中
图1是根据本发明的双通道主被动雷达综合模拟器的功能框图2是根据本发明的综合模拟器的双通道主动雷达模拟器的功能框图3是根据本发明的综合模拟器的被动雷达模拟器的功能框图4是根据本发明的综合模拟器的信号合成模块的功能框图5是根据本发明的综合模拟器的综合控制平台的功能框图。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施方式的描述本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、其应用或用途。应当指出的是，尽管该优选实施方式披露了本发明的各种具体组件和细节，但是本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围不限于这些组件和细节，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域技术人员能够对这些组件和细节做出修改或等同替换，修改或替换后的实施方案也将落入本发明的保护范围之内。
如本申请中使用的，术语“模块”意指下列各项专用集成电路(ASIC)、电子电路、 组合逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)、执行编码的处理器(共享的、专用的或成组的)、 提供所述功能的其他适当部件；或者上述部分或所有部件的组合。术语“模块”可包括存储器(共享的、专用的或成组的)，所述存储器存储由处理器执行的编码。
如图1所示，本发明的双通道主被动雷达综合模拟器包括双通道主动雷达模拟器、被动雷达模拟器、综合控制平台和信号合成模块。其中，双通道主动雷达模拟器接收X、 Ku或Ka波段的雷达射频信号，进行放大和下变频后再进行相参接收，双路发送，然后进行上变频和放大，并加入延时、多普勒和幅度控制信息后得到两路(即A路和B路)互相独立的三波段射频主动雷达目标模拟信号-即A三波段射频输出和B三波段射频输出。被动雷达模拟器主动产生0. S-ISGhz的射频雷达发射信号，模拟产生调频、调相、重频变化和载频捷变等不同体制雷达的发射信号，被动雷达模拟器的幅度控制模块(见图幻可产生天线扫描模拟信号，扫描类型包括圆周扫描、圆锥扫描和螺旋扫描等。综合控制平台执行下列综合控制操作通过人机交互界面完成主被动雷达模拟器的参数设置和状态显示，具体地说，设置主动雷达模拟器的运动参数、雷达参数和幅度起伏规律等，设置被动雷达模拟器的雷达体制、工作参数和天线扫描类型与参数等；对主被动雷达模拟器中各模块时序进行控制，使主被动雷达模拟器按照设置协同工作；进行主被动雷达模拟器的射频信号模拟。信号合成模块对被动雷达模拟器的输出信号做开关控制，将被动雷达模拟器输出的射频信号合成到主动雷达模拟器的A路输出或B路输出。
接着参阅图2，该图示出了根据本发明的综合模拟器的主动雷达模拟器。如图所示，本发明的双通道主动雷达模拟器又包括射频接收模块、测频模块、双路射频存储模块、 双路射频发送模块以及信号处理与控制模块。其中，射频接收模块接收X、Ku和Ka三个波段的雷达射频信号，Ka波段经过下变频降至X波段，X波段和Ku波段与不同的本振混频得到C波段，然后再下变频降至中频。测频模块对下变频后的射频信号(600-1400MHZ)进行测频，测频的射频脉宽需要50ns，测频结果误差在3MHz以内，测频结果以并行数字码格式送至跟踪频率源生成变频本振，同时送至信号处理与控制模块，用于根据设置的速度实时计算多普勒频率。双路射频存储模块接收来自射频接收模块的中频信号，根据控制脉冲输出2路中频信号-即A路信号和B路信号。双路射频发送模块对双路射频存储模块输出的 2路中频信号进行变频至C波段，加入多普勒频移信号，然后再上变频至X、Ku或Ka频段， 进行幅度放大和控制，从而得到双通道射频输出信号-即A三波段射频输出和B三波段射频输出。信号处理与控制模块通过网络接口与上述子模块进行通信，用于接收目标参数设置信息，实时计算模拟目标的多普勒频率、幅度和时间参数，其中目标幅度起伏符合马尔科夫模型或斯威林模型，数据更新率为0. 5ms，并且信号处理与控制模块还实时返回信号源的各种目标参数和信号源工作状态。
然后参阅图3，该图示出了根据本发明的综合模拟器的被动雷达模拟器的功能框图。如图所示，该被动雷达模拟器包括DSP (数字信号处理器)、时序产生模块、捷变源模块、调制源模块和幅度控制模块。其中，DSP通过网络接口接收上位机的被动模拟器设置信息，实时计算模拟雷达的脉宽、重频、载频和幅度等参数，以及控制其它模块工作。时序产生模块根据DSP的控制产生重频可变的脉冲调制信号，这通过FPGA来实现。捷变源模块根据时序产生模块控制产生特定频率信号，并可通过捷变DDS、倍频、混频和多波段滤波来实现捷变。调制源模块根据设置控制DDS产生单频、调频或调相信号，与捷变源混频得到 0. S-ISGhz的射频信号。幅度控制模块根据设置产生被动雷达模拟器的输出幅度控制信号， 产生天线扫描模拟信号，扫描类型包括圆周扫描、圆锥扫描和螺旋扫描等。
接下来参阅图4，该图示出了根据本发明的综合模拟器的信号合成模块。如图所示，该信号合成模块包括机械开关、合路器A以及合路器B。具体地说，被动雷达模拟器输出的0. 8-lSGHz的射频信号被输入到机械开关，例如单刀双掷的微波机械开关，机械开关的两路输出分别连接到两个合路器A和B的输入端。两个合路器A和B的输入另一端分别连接主动雷达模拟器的A通道输出和B通道输出。根据上位机的设置可以控制被动雷达模拟器的输出到A输出或B输出，被动模拟信号可独立输出或复合到任一路主动输出。相应地， 本发明的综合雷达模拟器的工作模式可为主动雷达模拟器独立、被动雷达模拟器独立或主被动雷达模拟器复合三种模式，从而分别对主动雷达、被动雷达或主被动复合雷达测试。
最后参阅图5，该图示出了根据本发明的综合模拟器的综合控制平台。如图所示， 该综合控制平台包括上位机显控界面、路由器、主动模拟器控制模块和被动模拟器控制模块。上位机显控界面为在工控机上的Windows界面下开发的人机交互界面，用于完成主被动雷达模拟器的参数设置和状态显示。上位机和下位机都通过网线连接到宽带路由器的 LAN 口上，上位机设置为服务器端，下位机为客户端，上位机、主动源和被动源的IP地址可在同一网段内任意设置，上位机与2台下位机之间通过百兆以太网口通信，协议为TCP/IP。 主动雷达模拟器控制模块和被动雷达模拟器控制模块的核心为TI的DSP芯片，通过以太网口接收主动和被动雷达模拟器的设置参数，并将状态信息回送至上位机。主动雷达模拟器控制模块实时计算模拟目标的多普勒频率、幅度和时间参数，目标幅度起伏符合马尔科夫模型或斯威林模型，数据更新率为0. 5ms，并且主动雷达模拟器控制模块实时返回信号源的各种目标参数和信号源工作状态。被动雷达模拟器控制模块实时计算被动模拟器的频率、 重频、脉宽和幅度信息等参数，控制调制源、捷变源和幅度控制模块协同工作，产生多体制被动雷达模拟信号。
尽管已参照优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围并不局限于这些具体实施方式
，在不偏离本发明的基本原理的情况下，可以对所述实施方式以及其中的具体技术特征-例如各个模块进行拆分、组合或改变，拆分、组合或改变后的技术方案仍将落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于包括双通道主动雷达模拟器，其产生两路互相独立的三波段射频主动雷达模拟信号；被动雷达模拟器，其产生0. S-ISGhZ的射频被动雷达模拟信号；信号合成模块，其将所述被动雷达模拟器产生的信号独立输出、或者合成到所述主动雷达模拟器的两路输出中的任一个；以及综合控制平台，其与所述主动雷达模拟器、所述被动雷达模拟器以及所述信号合成模块进行通信，用于执行所述主动雷达模拟器、所述被动雷达模拟器以及所述信号合成模块之间的协调和控制。
2.如权利要求1所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述双通道主动雷达模拟器进一步包括射频接收模块、测频模块、双路射频存储模块、双路射频发送模块以及信号处理与控制模块，其中，射频接收模块接收三波段的射频输入信号并且对这些信号进行下变频处理，测频模块对下变频后的射频信号进行测频，测频结果以并行数字码格式送至跟踪频率源生成变频本振，同时送至信号处理与控制模块，用于根据设置的速度实时计算多普勒频率；并且其中，双路射频存储模块接收来自射频接收模块的中频信号，并根据控制脉冲输出两路中频信号，而双路射频发送模块对双路射频存储模块输出的两路中频信号进行处理，从而得到所述两路互相独立的三波段射频主动雷达模拟信号；并且其中，信号处理与控制模块通过网络接口与上述射频接收模块、测频模块、双路射频存储模块和双路射频发送模块进行通信，用于接收目标参数设置信息，实时计算模拟目标的多普勒频率、幅度和时间参数，以及实时返回信号源的各种目标参数和信号源工作状态。
3.如权利要求2所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述被动雷达模拟器包括数字信号处理器、时序产生模块、捷变源模块、调制源模块和幅度控制模块；其中， 数字信号处理器通过网络接口接收上位机的被动模拟器设置信息，实时计算模拟雷达的参数，以及控制其它模块工作，时序产生模块根据数字信号处理器的控制产生重频可变的脉冲调制信号，捷变源模块根据时序产生模块控制产生特定频率信号并对该信号进行捷变处理，调制源模块根据设置控制数字频率合成器产生单频、调频或调相信号，并且与捷变源混频得到0. S-ISGhz的射频信号，而幅度控制模块根据设置产生被动雷达模拟器的输出幅度控制信号，并且还产生天线扫描模拟信号。
4.如权利要求3所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述信号合成模块包括机械开关和两个合路器，其中，被动雷达模拟器输出的0. 8-lSGHz的射频信号被输入到机械开关，机械开关的两路输出分别连接到两个合路器的输入端，两个合路器的另一输入端分别连接到主动雷达模拟器的两路输出。
5.如权利要求4所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述综合控制平台包括上位机显控界面、路由器、主动模拟器控制模块和被动模拟器控制模块；其中，上位机显控界面是在工控机上的Windows界面下开发的人机交互界面，用于完成主被动雷达模拟器的参数设置和状态显示，主动模拟器控制模块和被动模拟器控制模块接收主动雷达模拟器和被动雷达模拟器的设置参数，并将状态信息回送至上位机显控界面，主动模拟器控制模块实时计算主动雷达模拟器的参数，并且实时返回信号源的各种目标参数和信号源工作状态，被动雷达模拟器控制模块实时计算被动雷达模拟器的参数，控制调制源、捷变源和幅度控制模块协同工作，并产生多体制被动雷达模拟信号。
6.如权利要求2至5中任一项所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述射频接收模块具体执行下列操作接收X、Ku和Ka三个波段的雷达射频信号，将Ka波段通过下变频降至X波段，X波段和Ku波段与不同的本振混频得到C波段，然后再将该C波段通过下变频降至中频。
7.如权利要求2至5中任一项所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述测频模块的射频脉宽为50ns，测频结果误差在3MHz以内。
8.如权利要求2至5中任一项所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述双路射频发送模块对所述双路射频存储模块输出的两路中频信号的处理包括将所述双路射频存储模块输出的两路中频信号进行变频至C波段，加入多普勒频移信号，然后再上变频至X、Ku或Ka频段，并且进行幅度放大和控制。
9.如权利要求3至5中任一项所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述时序产生模块通过现场可编程门阵列来产生重频可变的脉冲调制信号，并且所述捷变源模块通过捷变数字频率合成、倍频、混频和多波段滤波来实现所述捷变操作，并且所述幅度控制模块产生的天线扫描模拟信号的扫描类型包括圆周扫描、圆锥扫描和螺旋扫描。
10.如权利要求4或5所述的双通道主被动雷达综合模拟器，其特征在于，所述机械开关是单刀双掷的微波机械开关，并且根据上位机的设置，所述被动雷达模拟器产生的信号可独立输出或合成到所述主动雷达模拟器的任一路输出或两路输出，从而使所述双通道主被动雷达综合模拟器能够分别对主动雷达、被动雷达或主被动复合雷达进行测试。
全文摘要
本发明涉及雷达测试技术领域，具体是一种双通道主动雷达模拟器。本发明旨在克服单机单通道的雷达模拟器在实验室和现场测试方面的局限性。为此，本发明的综合模拟器包括主动雷达模拟器，其产生两路互相独立的三波段射频主动雷达模拟信号；被动雷达模拟器，其产生0.8-18Ghz的射频被动雷达模拟信号；信号合成模块，其选择性地将两种雷达模拟器产生的信号进行合成；以及综合控制平台，其用于执行整个综合模拟器的协调和控制。与现有技术相比，本发明的双通道综合模拟器既能验证主动雷达的捕获跟踪性能和抗干扰能力，又能单独测试主动、被动或主被动复合体制雷达的性能和技术指标。
文档编号G01S7/40GK102508215SQ20111029070
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者王森 申请人:北京振兴计量测试研究所