一种基于时序脉冲编码的无线电应答标校设备的制作方法

本发明涉及，特别是涉及一种适用于水面船舶雷达系统检测标校设备。

背景技术：

雷达精度是雷达测量的目标参数估计值相对于目标真实参数值之间的精确程度，通常，雷达测量精度的好坏用其测量误差的大小表征和衡量，根据误差生产的来源和性质，可以分为随机误差、系统误差和过失误差，随机误差也称为偶然误差，是纯粹的随机量，系统误差是重复测试按一定规律变化的误差分量，雷达的系统误差是有一定规律的，为提高测量数据的准确度，在数据处理中通过数据平滑、滤波来抑制随机噪声，而系统误差则通过标校来修正。

雷达系统是一种由各类探测、控制、数据传输、通信等设备集成的地面设备，它的主要任务是完成探测、跟踪和识别，雷达的精度是有效探测的重要技术指标，直接影响雷达系统的性能，随着时间推移，雷达系统的性能和技术参数会发生漂移，系统精度会发生改变，将直接影响船舶的航行安全，因此，对雷达系统进行定期精度检查和标校变得十分迫切，特别在船舶执行重大任务前、等级修理后，必须对系统进行性能检查和精度校准，无线电应答标校设备是一种适用于水面船舶雷达检测标校设备，在雷达系统技术保障中发挥了重要作用。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明的目的是提出了一种雷达定向曲线测试、天线系统标校的技术手段。

本发明提供如下技术方案：

一种基于时序脉冲编码的无线电应答标校设备，包括无线电应答标校设备主体，所述无线电应答标校设备主体由发射天线、接收天线、地址解码控制启动电路和标校安装支架组成，所述发射天线包括应答发射天线和应答发射支路，发射天线的波束宽度为6°±25′，频段为毫米波，发射天线为偏馈发射面天线，所述接收天线包括询问接收天线和询问接收支路，接收天线的频率为Ku波段，波束宽度为45～75°，接收天线为平面螺旋天线，所述无线电应答标校设备主体的接收天线接收雷达辐射的高频能量将其转换成控制信号，通过无线电定向应答天线产生应答脉冲信号。

所述无线电应答标校设备主体采用时序脉冲编码技术、收发分置方式工作和参数独立设置，由无线电应答启动脉冲控制触发形成同步关系，无线电应答标校设备主体的接收天线接收雷达辐射信号，依次通过视频放大、整形进入地址解码器，并与无线电应答标校设备主体内设的地址代码进行比对，比对成功时，控制脉冲形成器形成无线电应答机和激光应答辐射器启动信号。

优选的，所述应答发射支路的电路由DDS、倍频器、PDRO、100MHz晶振组成，所述DDS的输出端电性连接有滤波器，所述滤波器的输出端电性连接有放大器，所述放大器的输出端电性连接有调制器，所述DDS的输入端与倍频器的输出端电性相接，所述100MHz晶振的输出端与倍频器的输入端电性相接，100MHz晶振的输出端与PDRO的输入端电性相接。

优选的，所述发射天线的极化方式为圆极化或垂直化。

优选的，所述询问接收支路的电路由低噪声放大器、滤波器、放大器和功分器组成，所述低噪声放大器的输出端电性连接有滤波器，所述滤波器的输出端电性连接有放大器，所述放大器的输出端与功分器的输入端电性相接，所述功分器的输出端分别电性连接有滤波器单元，滤波器单元的输出端分别通过电连接的对数检波电性连接有比较器，所述对数检波的输出端电性连接有模拟开关，所述模拟开关的输出端连接有时间参数测量。

优选的，所述无线电应答标校设备主体在交流或直流电压为27V±2.7V运行，消耗电流不大于1.5A。

本发明提供了一种基于时序脉冲编码的无线电应答标校设备，空中应答信号编码格式独特，不易破解，抗干扰能力强，有效避免了在日常标校测试过程中因无线电信号外泄可能造成的保密安全问题，且灵敏度高，作用距离大，应答误码率低，确保标校精度，同时通过接收雷达辐射的询问指令，并对其进行识别处理后，辐射与应答器一致的应答脉冲，并具有自检功能，确保检查其主要功能部件的工作能力，模拟无线电应答器功能用于对雷达系统的标校。

附图说明

图1为本发明一种基于时序脉冲编码的无线电应答标校设备实物图；

图2为偏馈抛物面天线图；

图3为平面螺旋天线测试方向图；

图4为发射支路电路组成框图；

图5为接收支路电路组成框图；

图6为AD8313输出电压随输入信号的功率变化关系示意图；

图7为脉冲代码时序示意图；

图8为指令脉冲序列示意图；

图9为脉冲分析电路原理图。

图中：1无线电应答标校设备主体、2接收天线、3发射天线、4标校安装支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-9所示，图1为本发明一种基于时序脉冲编码的无线电应答标校设备实物图；图2为偏馈抛物面天线图；图3为平面螺旋天线测试方向图；图4为发射支路电路组成框图；图5为接收支路电路组成框图；图6为AD8313输出电压随输入信号的功率变化关系示意图；图7为脉冲代码时序示意图；图8为指令脉冲序列示意图；图9为脉冲分析电路原理图。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：

一种基于时序脉冲编码的无线电应答标校设备，包括无线电应答标校设备主体1，无线电应答标校设备主体1由发射天线3、接收天线2、地址解码控制启动电路和标校安装支架4组成，发射天线3包括应答发射天线和应答发射支路，发射天线3的波束宽度为6°±25′，频段为毫米波，发射天线3为偏馈发射面天线，接收天线2包括询问接收天线和询问接收支路，接收天线2的频率为Ku波段，波束宽度为45～75°，接收天线2为平面螺旋天线，无线电应答标校设备主体1的接收天线2接收雷达辐射的高频能量将其转换成控制信号，通过无线电定向应答天线产生应答脉冲信号。

无线电应答标校设备主体1采用时序脉冲编码技术、收发分置方式工作和参数独立设置，由无线电应答启动脉冲控制触发形成同步关系，无线电应答标校设备主体1的接收天线2接收雷达辐射信号，依次通过视频放大、整形进入地址解码器，并与无线电应答标校设备主体1内设的地址代码进行比对，比对成功时，控制脉冲形成器形成无线电应答机和激光应答辐射器启动信号。

应答发射支路的电路由DDS、倍频器、PDRO、100MHz晶振组成，DDS的输出端电性连接有滤波器，滤波器的输出端电性连接有放大器，放大器的输出端电性连接有调制器，DDS的输入端与倍频器的输出端电性相接，100MHz晶振的输出端与倍频器的输入端电性相接，100MHz晶振的输出端与PDRO的输入端电性相接。

发射天线3的极化方式为圆极化或垂直化。

询问接收支路的电路由低噪声放大器、滤波器、放大器和功分器组成，低噪声放大器的输出端电性连接有滤波器，滤波器的输出端电性连接有放大器，放大器的输出端与功分器的输入端电性相接，功分器的输出端分别电性连接有滤波器单元，滤波器单元的输出端分别通过电连接的对数检波电性连接有比较器，对数检波的输出端电性连接有模拟开关，模拟开关的输出端连接有时间参数测量。

无线电应答标校设备主体1在交流或直流电压为27V±2.7V运行，消耗电流不大于1.5A。

本发明提供了一种基于时序脉冲编码的无线电应答标校设备，空中应答信号编码格式独特，不易破解，抗干扰能力强，有效避免了在日常标校测试过程中因无线电信号外泄可能造成的保密安全问题，且灵敏度高，作用距离大，应答误码率低，确保标校精度，同时通过接收雷达辐射的询问指令，并对其进行识别处理后，辐射与应答器一致的应答脉冲，并具有自检功能，确保检查其主要功能部件的工作能力，模拟无线电应答器功能用于对雷达系统的标校。

无线电应答标校设备通过接收雷达辐射的询问指令，并对其进行识别处理后，辐射与应答器一致的应答脉冲，同时具有自检功能，确保检查其主要功能部件的工作能力，功能上就是模拟无线电应答器功能用于对雷达系统的标校。

如图1所示，无线电应答标校设备接收雷达辐射的信号，经视频放大、整形并进入到1000022015.92地址解码器中，并与设备中的地址代码进行比较，当它们相符时，控制脉冲形成器形成无线电应答机和激光应答辐射器启动信号，无线电应答标校设备采用收发分置方式工作，参数独立设置，由无线电应答启动脉冲控制触发形成同步关系，通过选择和设计合理的接收天线2和发射天线3保证具有较大的接收波束宽度和发射波束宽度，以及脉冲参数、辐射时序等。

如图2所示，发射天线3为偏馈反射面天线，波束宽度为6°±25′，频段为毫米波，极化方式为圆极化或垂直极化，如果采用垂直极化就用光波导馈电，如果需要圆极化，就在馈电段与喇叭之间加一段圆极化过渡段。

如图3所示，接收天线2的频率为Ku波段，波束宽度为45～75°，接收天线2为平面螺旋天线，天线测试方向如图3所示。

如图4所示，为发射支路电路组成框图，应答发射支路的电路由DDS、倍频器、PDRO、100MHz晶振组成，DDS的输出端电性连接有滤波器，滤波器的输出端电性连接有放大器，放大器的输出端电性连接有调制器，DDS的输入端与倍频器的输出端电性相接，100MHz晶振的输出端与倍频器的输入端电性相接，100MHz晶振的输出端与PDRO的输入端电性相接。

利用晶振输出100MHz 信号，晶振输出信号分为两路，一路为1GHz倍频器提供输入信号，另一路作为PDRO的参考信号，1GHz倍频器输出信号作为DDS的参考时钟，DDS通过频率控制输出四个频率中的一个频率，和PDRO输出信号混频后，经过滤波器和放大器得到相应的频率，滤波器输出的频率对应雷达四个固定的识别频率的1/4，混频器输出信号进入调制器，按照一定的规律进行调制，输出脉冲信号，脉冲信号输出到倍频器后，输出到相应的雷达发射频率，放大器将信号放大到系统需要的信号后，通过发射天线3向雷达辐射，在标校车对雷达标校过程中选择其中一个频率进行标校，调制脉冲根据雷达发射信号脉冲要求进行调制，晶体振荡器采用高稳定的恒温晶体振荡器，相位噪声优于-150dBc/Hz@1KHz，频率稳定度优于1×10-7，频率精度优于100kHz。

1GHz倍频器采用谐波发生器+滤波器+放大器的方式来实现，谐波发生器输入信号是100MHz来自于晶振，输出100MHz的谐波分量，通过1GHz的滤波器，滤除谐波发生器输出无用频率分量，最后通过放大器将1GHz的信号放大到DDS需要的功率0dBm。

DDS采用AD公司的高性能的AD9858芯片，AD9858的始终频率可以达到1GHz，输出杂散优于-55dBc，能够满足无线电应答标校设备发射装置的要求，1000022015.94AD9858的相位累加器位数是32位，根据DDS的理论可以推导出DDS 输出的信号的频率分辨率是0.23Hz，在DDS输出频率范围内选择四个合适的频率通过频率控制字选择四个合适的频率中的一个输出。

PDRO是通过取样锁相环来实现将微波频率输出的信号和参考信号锁定，PDRO输出信号和DDS输出信号的频率稳定度和晶振是相同的，PDRO输出信号的杂散优于-75dBc，输出频率的选择取决于最终输出频率和DDS的输出频率，将fPDRO+fDDS输出频率控制在X频段，其频率关系为fout=(fPDRO+fDDS)×4。

混频器的作用是将PDRO和DDS输出信号的频率关系直接相加，混频器的本振/射频频率范围是5GHz~20GHz，中频工作频率范围是DC~7GHz，本振功率范围是+7dBm~13dBm，变频损耗是5dB，本振-射频隔离35dB，滤波器的作用是将混频器的输出无用信号滤除，保留fPDRO+fDDS的频率分量，放大器是将滤波器输出fPDRO+fDDS的频率分量放大，补偿混频器和滤波器的损耗，并将功率提高到倍频器需要的功率电平。

调制器相当于一个单刀单掷开关，将输入的连续波信号调制成脉冲信号，脉冲信号的时间规律和加到调制器控制端口的调制脉冲相同，调制器在X频段的插损小于2.4dB，隔离度大于80dB，驻波小于1.8。

倍频器以及放大器的作用是将X频段的射频信号直接倍频到Ka频段， 放大器输出Ka频段的信号为：输出8mm信号功率80mW。

如图5为接收支路电路组成框图，接收支路主要是通过接收天线2接收导弹通道接收的微波信号，并对微波信号进行处理后分析接收到的信号的频率以及时间参数，询问接收支路的电路由低噪声放大器、滤波器、放大器和功分器组成，低噪声放大器的输出端电性连接有滤波器，滤波器的输出端电性连接有放大器，放大器的输出端与功分器的输入端电性相接，功分器的输出端分别电性连接有滤波器单元，滤波器单元的输出端分别通过电连接的对数检波电性连接有比较器，对数检波的输出端电性连接有模拟开关，模拟开关的输出端连接有时间参数测量。

接收到的信号先通过低噪声放大器后进入滤波器，滤除带宽以外的无用信号，然后与一个固定频率的DRO混频后，通过滤波器和放大器，将接收到的信号下变频到L频段后进行处理，处理过程是通过功分器分成四路信号，每路信号分别通过相应的带通滤波器，在针对一台雷达进行标校时，接收到的信号只可能落到其中一个滤波器内，此时该滤波器输出有信号，而其余滤波器没有信号输出，滤波器输出信号通过对数检波后，进入比较器，判别哪一路滤波器输出有信号，就可判别当前接收到的信号是哪一个频率的，同时对数检波输出的视频脉冲通过模拟开关合成一路信号后去进行时间参数测量，测量结果送给1000022015.95控制单元。

如图6所示，当信噪比为10dB时，接收装置的灵敏度-90dBW，选用低噪声放大器，噪声系数可以优于3dB，增益设定为10dB，因此在低噪声放大器输出信号的灵敏度是-80dBW，经过混频滤波放大后，输出最小信号-80dBW，放大器用于补偿混频器和滤波器的损耗，频率范围设定在1GHz以内，信噪比优于7dB，四个滤波器输出进入对数检波，对数检波将采用AD8313电路实现，AD8313带宽是0.1GHz~2.5GHz，动态范围是70dB，输出电压随输入信号的功率变化而变化，变化规律见图6所示。

本发明中，无线电应答标校设备主体1的整体主要参数。

发射时：工作在四种固定代号的频率下，在所有使用条件下的传输信号的频率误差±5兆赫，发出的脉冲信号的功率强度80毫瓦，传输信号工作在0.5Pmax下发射天线3的方向线宽度为6°±40′，辐射信号的极化度为圆。

接收时：实现四种代号频率的接收，在信号/噪声比为10dB下，接收装置的灵敏度-90dBW，代号频率的透射频带30～35МHz，在0.5Рmax水平下，接收天线2的方向角为45～75，不间断工作时间为8小时，中断1小时，需要的直流电压 27V±2.7V，消耗电流不大于 1.5A，外形尺寸405×340×400 mm。

如图7所示，时序脉冲编码规则：

a.指令脉冲序列的形成原理：指令脉冲序列由雷达的指令编码器形成，保证向对应地址的无线电应答标校设备传送两个持续指令“航向角持续指令 HXC”、“高度持续指令GDC”，“解除保险指令JCB”，“应答器询问指令YDX”，光学应答器启动指令“交换结束JJ”，指令的代码是由脉冲间隔时间进行编码，当进行指令代码和大小值编码时离散率为0.995微秒，“航向角持续指令HXC”、“高度持续指令GDC”是由三脉冲组构成，“应答器询问指令 YDX”是由一个三脉冲组和九个两脉冲族构成，指令“交换结束 JJ”是以一个两脉冲组构成，在任何一组脉冲组中第一脉冲与第二个脉冲之间的间隔为导弹地址AP，第一个脉冲与第三个脉冲之间的间隔为指令代码。

如图8为指令脉冲序列结构，脉冲组“应答器询问指令YDX”的第一个脉冲与指令脉冲组“航向角持续指令HXC”，“高度持续指令GDC”的第一个脉冲之间的间隔为指令大小值，指令“解除保险指令JCB”代替指令“应答器询问指令YDX”进行传送。

传输指令分布在电势点上，每个电势点在时间轴上不对称，指令“HXC”，

“GDC”可以占据59个电势点中的任意一点，指令“YDX”占据第一个电势点，

指令“JJ”占据第22个电势点。

当发射机和接收机工作时，为了保证固定的占空率要向指令脉冲序列添加：六个导弹地址AP两脉冲组，脉冲组在指令“YDX”传输后均匀分布在间隔上；当指令“HXC”和“GDC”脉冲组与指令“YDX”脉冲组重合时，出现第十二个和第十三个导弹地址脉冲组。

通过第一和第三脉冲之间的时间间隔以三个脉冲的形式tT、tpkb、tk、tb确定脉冲的属性。

在指令形成部件输出端上形成时钟脉冲和指令脉冲的序列，这些脉冲被累加、发送到发射天线3调制器中，转换成无线电信号并向标校设备方向进行辐射。

b. 在无线电应答标校设备中指令分析标校过程中，从雷达系统指令通道天线发射的高频信号，被无线电应答标校设备天线接收，来自本身天线的微波经变频后进入到检波器中，被二极管检波的信号以地址脉冲，时钟脉冲和指令脉冲的形式进入到脉冲分析电路中。

脉冲分析电路对指定代码间隔的地址和指令脉冲解码，分离出航向和高度控制电压、无线电应答控制指令。

如图9所示为脉冲分析电路，包括导弹地址存储装置、导弹地址解码器、指令脉冲解码器、回波脉冲形成器和晶体振荡器组成，导弹地址代码编号格式为二进制码形式的三位数，由上位控制计算机人机对话界面的相关按钮设定，检波器来的脉冲序列进入到导弹地址解码器中，它将导弹地址代码间隔与存储在存储装置中的地址代码间隔进行比较，当它们相符时，发出指令脉冲解码允许指令。

当两个脉冲的导弹地址码每次到达脉冲分析电路时，无线电应答标校设备启动脉冲形成器发送调制器起动“同步”指令。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。