模拟海上复杂电磁环境下的多波段被动辐射信号源的制作方法

本发明属于舰船设备技术领域，特别涉及一种模拟海上复杂电磁环境下的多波段被动辐射信号源。

背景技术：

我XXX型反舰导弹在对敌舰船进行攻击时，雷达导引头将面临S频段、C频段和X频段典型舰载警戒雷达、制导雷达及其他雷达背景信号交织在一起的复杂信号环境，需对打击目标信号进行必要的分选识别，方能实施有效打击。陆海飞行试验中，模拟海上实战条件下复杂电磁环境的多波段被动辐射信号源安装在试验靶载平台上，模拟产生S、C和X频段典型舰载雷达信号及其他雷达背景信号。

目前所用辐射信号源，能够作为蓝军打靶试验和检验打击效果的装备，但是在运用方面存在很多问题，归结如下：工作频率范围S频段、C频段、X频段不能同时覆盖；置频精度不高；信号样式种类不多、设备状态监测不明确等。因此，迫切的需要一种新的技术方案解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种模拟海上复杂电磁环境下的多波段被动辐射信号源，该多波段被动辐射信号源能实现：工作频率覆盖S频段、C频段、X频段；置频精度≤0.1MHz；信号样式多样化，包括：常规脉冲、线性调频、非线性调频、相位编码、脉内频率编码、频率捷变、重频捷变；还具有功放状态监测、信号有无监测、接收信号功率监测、信号脉冲个数监测、温度监测、板卡状态监测，以解决上述现有技术中出现的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

模拟海上复杂电磁环境下的多波段被动辐射信号源，包括cPCI机箱、嵌入式实时控制系统板卡、前IO板卡、第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡、cPCI背板、cPCI电源、S频段上变频单元、C频段上变频单元、X频段上变频单元、电源、系统后IO板卡、二次背板和变频单元背板；

其中，嵌入式实时控制系统板卡、前IO板卡、第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡、cPCI电源、系统后IO板卡、二次背板装在cPCI背板上，所述cPCI背板插在cPCI机箱的前面板上；

其中，S频段上变频单元、C频段上变频单元、X频段上变频单元装在变频单元背板上，所述变频单元背板插在cPCI机箱的前面板上；

其中，电源安装在cPCI电源上面。

进一步，还包括设置在cPCI机箱的后面板上的S频段功放控制与监测接口、C频段功放控制与监测接口、X频段功放控制与监测接口、220V电源输入接口、伺服控制串口接口、温度监测输入接口、保险丝盒、220V开关。

进一步，所述嵌入式实时控制系统板卡通过cPCI总线分别与第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡和前IO板卡相连后，再通过总线连接到cPCI背板以及二次背板上；所述嵌入式实时控制系统板卡还通过系统后IO板卡连接外部伺服转台；所述嵌入式实时控制系统板卡还与外部远控终端相连接。

进一步，S频段上变频单元、C频段上变频单元、X频段上变频单元组成的变频组件，所述变频组件分别与第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡以及外部发射机相连。

进一步，所述第一宽带DA板卡上设有一个DA时钟输入接口、一个调制脉冲输出接口和一个中频输出接口；所述第二宽带DA板卡上设有两个DA时钟输入接口、一个调制脉冲输出接口和两个中频输出接口。

进一步，所述cPCI背板以及二次背板上均设有一个调制脉冲输入接口，一个温度监测输入接口、3路视频检波输入接口、3路对数检波输入接口、3路调制脉冲输出接口以及微波组件和功放接口。

进一步，所述变频组件上设有3路DA时钟输出接口、3路中频输入接口、3路检波输出接口、调制控制输入接口、3路辐射信号输出接口和3路天线输入接口；

其中，所述3路检波输出接口分别三组视频检波输出接口和对数检波输出接口。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用本发明的技术方案可以实现，工作频率覆盖S频段、C频段、X频段；

2、采用本发明的技术方案可以实现，置频精度≤0.1MHz

3、采用本发明的技术方案可以实现，信号样式多样化，包括：常规脉冲、线性调频、非线性调频、相位编码、脉内频率编码、频率捷变、重频捷变；

4、采用本发明的技术方案还具有功放状态监测、信号有无监测、接收信号功率监测、信号脉冲个数监测、温度监测、板卡状态监测。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的后视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的工作原理图；

图5是本发明的嵌入式实时控制系统板卡的工作原理图；

图6是本发明的第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡的工作原理图；

图7是本发明的S频段上变频单元的工作原理图；

图8是本发明的C频段上变频单元的工作原理图；

图9是本发明的X频段上变频单元的工作原理图。

图中，1.cPCI机箱、2.嵌入式实时控制系统板卡、3.前IO板卡、4.第一宽带DA板卡、5.第二宽带DA板卡、6.cPCI背板、7.cPCI电源、221.S频段上变频单元、222.C频段上变频单元、223.X频段上变频单元、8.电源、9.系统后IO板卡、10.二次背板、11.变频单元背板、12.cPCI机箱的前面板、13.cPCI机箱的后面板、14.S频段功放控制与监测接口、15.C频段功放控制与监测接口、16.X频段功放控制与监测接口、17.220V电源输入接口、18.伺服控制串口接口、19.温度监测输入接口、20.保险丝盒、21.220V开关、22.变频组件。

具体实施方式

模拟海上复杂电磁环境下的多波段被动辐射信号源，包括：cPCI机箱1、嵌入式实时控制系统板卡2、前IO板卡3、第一宽带DA板卡4、第二宽带DA板卡5、cPCI背板6、cPCI电源7、S频段上变频单元221、C频段上变频单元222、X频段上变频单元223、电源8、系统后IO板卡9、二次背板10和变频单元背板11；

其中，嵌入式实时控制系统板卡2、前IO板卡3、第一宽带DA板卡4、第二宽带DA板卡5、cPCI电源7、系统后IO板卡9、二次背板10装在cPCI背板6上，所述cPCI背板6插在cPCI机箱的前面板12上；

其中，S频段上变频单元221、C频段上变频单元222、X频段上变频单元223装在变频单元背板11上，所述变频单元背板11插在cPCI机箱的前面板12上；

其中，电源8安装在cPCI电源7上面。

前述模拟海上复杂电磁环境下的多波段被动辐射信号源，还包括设置在cPCI机箱的后面板13上的S频段功放控制与监测接口14、C频段功放控制与监测接口15、X频段功放控制与监测接口16、220V电源输入接口17、伺服控制串口接口18、温度监测输入接口19、保险丝盒20、220V开关21。

前述嵌入式实时控制系统板卡2通过cPCI总线分别与第一宽带DA板卡4、第二宽带DA板卡5和前IO板卡3相连后，再通过总线连接到cPCI背板6以及二次背板10上；所述嵌入式实时控制系统板卡2还通过系统后IO板卡9连接外部伺服转台；所述嵌入式实时控制系统板卡2还与外部远控终端相连接。

前述S频段上变频单元221、C频段上变频单元222、X频段上变频单元223组成的变频组件22，所述变频组件22分别与第一宽带DA板卡4、第二宽带DA板卡5以及外部发射机相连。

前述第一宽带DA板卡4上设有一个DA时钟输入接口、一个调制脉冲输出接口和一个中频输出接口；所述第二宽带DA板卡5上设有两个DA时钟输入接口、一个调制脉冲输出接口和两个中频输出接口。

前述cPCI背板6以及二次背板10上均设有一个调制脉冲输入接口，一个温度监测输入接口、3路视频检波输入接口、3路对数检波输入接口、3路调制脉冲输出接口以及微波组件和功放接口。

前述变频组件22上设有3路DA时钟输出接口、3路中频输入接口、3路检波输出接口、调制控制输入接口、3路辐射信号输出接口和3路天线输入接口；

其中，所述3路检波输出接口分别三组视频检波输出接口和对数检波输出接口。

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为本发明的主视图，如图所示，包括：嵌入式实时控制系统板卡、前IO板卡、第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡、S频段上变频单元、C频段上变频单元、X频段上变频单元、以色列进口cPCI电源、航天朝阳线性电源。

如图2所示为本发明的后视图，如图所示，包括：S频段功放控制与监测、C频段功放控制与监测、X频段功放控制与监测、220V电源输入、伺服控制串口、温度监测输入、保险丝盒、220V开关。

如图3所示为本发明的俯视图，如图所示，包括；航天朝阳线性电源、变频单元背板、系统后IO板卡。

如图4所示为本发明的工作原理图。其中，背板为cPCI背板及二次背板的统称；系统后IO板卡负责系统的端口扩展（伺服转台通过该板卡的RS232串口与系统主机通信）。前IO板主要负责变频单元控制信号的转接。二次背板主要负责温度监测、天线接收信号的功率监测。

产生辐射源目标信号时，实时处理计算机首先根据战情设置结果将当前试验所需的几部雷达波形下载到宽带DA板卡的DDR3存储器中，仿真试验开始后，实时处理计算机通过cPCI总线向第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡传输脉冲描述字，每个脉冲描述字包括脉冲到达时间、脉冲宽度、信号幅度、脉冲内调制信号形式、信号载频等控制数据等。脉冲描述字存储在第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡的存储器中，通过输出相应控制部件的控制字实现信号的调制和产生。脉冲描述字本身需要由计算机根据当前的战情设定，对雷达辐射源脉冲信号进行排列以后，计算产生当前信号的脉冲描述字。在描述字序列中，包含了所有需要产生的雷达脉冲信息，包括所要产生的多批次相交叠的脉冲信号。由于是事先根据战情设置将发射波形数据存储到DDR3中，因此，该波形数据可以是任意体制的雷达信号。

在进行打靶实验时，第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡分别产生3路信号，信号样式包括常规脉冲、脉冲多普勒、线性调频、非线性调频、相位编码、频率捷变、重频参差、重频抖动、脉内频率编码等。3路信号通过不同的上变频单元产生S频段、C频段、X频段信号。该3路信号与外部发射机相连向空中辐射。

如图5所示为本发明的嵌入式实时控制系统板卡的工作原理图，其内部具体芯片连接关系如图所示；嵌入式实时控制系统板卡负责系统的实时控制和数据监测。

如图6所示为本发明的第一宽带DA板卡、第二宽带DA板卡的工作原理图，其内部具体芯片连接关系如图所示；宽带DA板卡作为一个软件无线电平台可以实现各种复杂雷达信号的产生，宽带DA板卡可以按照所模拟雷达的信号形式进行任意装订和控制，波形控制模式由安装在控制计算机中的雷达波束调度、天线方向图模型软件进行实时计算并实时控制。

该多波段被动辐射信号源设计了3个频段的辐射信号，1个DA板卡可以产生2路中频信号，因此设计采用第一宽带DA板卡产生1路信号，第二宽带DA板卡产生2路信号。

本发明中使用的宽带DA板卡是由3GSPS 12bit DAC、Xilinx Virtex-6 FPGA、超大容量动态存储器DDR3组成的6U cPCI接口的标准板卡。Xilinx Virtex-6 SX315T/475T外配4Gbit DDR3为信号处理提供了一个非常高性能的DSP核。使用VHDL、MATLAB和Xilinx ISE工具包以及Xilinx公司的高级生成工具（Xilinx System Generator和AccelDSP）可以对宽带DA板进行二次开发。以Xilinx Virtex6 FPGA作为信号处理核心搭建的软件无线电平台，可以实现各种复杂雷达信号的产生、处理和播放。

如图7所示为本发明的S频段上变频单元的工作原理图，S波段信号变频单元的功能是将宽带DA板产生的中频信号上变频到雷达工作频段，同时对信号进行幅度控制和信号调制。宽带DA板产生200-1000MHz的中频信号，我们首先将此信号通过一只200-1000MHz的滤波器，滤除宽带DA板产生的镜频杂散信号，然后信号与2.5GHz的点频本振混频到2.7GHz-3.5GHz这个雷达工作频段上。由于信号频率与本振频率过近，所以我们在这里采用双级滤波处理。之后信号通过衰减器HMC472和调制开关HMC349，完成对信号的幅度控制和信号调制，最后经过3.4GHz低通滤波器，对信号的谐波进行抑制30dBc以上，最后输出给天线功放辐射单元。

如图8所示为本发明的C频段上变频单元的工作原理图，C波段信号变频单元的功能是将宽带DA板产生的信号上变频到雷达工作频段，同时对信号进行幅度控制和信号调制。宽带DA板产生400-1000MHz的中频信号，我们首先将此信号通过一只400-1000MHz的滤波器，滤除信号处理机产生的镜频杂散信号，然后信号与6.3GHz的点频本振混频到5.3GHz-5.9GHz这个雷达工作频段上。由于信号频率与本振频率过近，所以我们在这里采用双级滤波处理。之后信号通过衰减器ATT-0108和调制开关SPST-0108，完成对信号的幅度控制和信号调制，最后经过5.9GHz低通滤波器，对信号的谐波进行抑制30dBc以上，最后输出给天线功放辐射单元。

如图9所示为本发明的X频段上变频单元的工作原理图，X波段信号变频单元的功能是将宽带DA板产生的信号上变频到雷达工作频段，同时对信号进行幅度控制和信号调制。宽带DA板产生300-1100MHz的中频信号，我们首先将此信号通过一只300-1100MHz的滤波器，滤除信号处理机产生的镜频杂散信号，然后信号与10.3GHz的点频本振混频到9.2GHz-10GHz这个雷达工作频段上。由于信号频率与本振频率过近，所以我们在这里采用双级滤波处理。之后信号通过衰减器ATT-0818和调制开关SPST-0818，完成对信号的幅度控制和信号调制，最后经过10GHz低通滤波器，对信号的谐波进行抑制30dBc以上，最后输出给天线功放辐射单元。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：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。