模拟海上实战复杂电磁环境的舷外有源干扰射频源的制作方法

本发明属于舰船设备技术领域，特别涉及一种模拟海上实战复杂电磁环境的舷外有源干扰射频源。

背景技术：

我XXX型反舰导弹在对敌航母编队进行攻击时，将面临其释放的自卫式电子干扰及舷外有源电子干扰环境。舷外有源干扰射频源安装在试验靶载平台上，模拟敌航母编队的舷外有源电子干扰设备，向来袭的反舰导弹施放有源电子干扰信号，例如：距离拖引欺骗干扰信号、速度拖引欺骗干扰信号、窄带瞄频干扰信号、宽带阻塞干扰信号等，以检验反舰导弹在干扰环境下的作战能力。

目前所用的舷外有源干扰射频源，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8GHz~18GHz频段不能同时覆盖；干扰样式不多；适应输入雷达信号形式少等。因此，迫切的需要一种新的技术方案解决上述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实战复杂电磁环境的舷外有源干扰射频源，能够覆盖8GHz~18GHz频段；信号干扰样式多样化，包括：距离拖引欺骗干扰信号、速度拖引欺骗干扰信号、窄带瞄频干扰信号、宽带阻塞干扰信号等；适应输入雷达信号形式：脉冲多普勒、脉冲压缩、频率捷变、重频参差、相位编码、重频抖动、脉内频率编码。以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种模拟海上实战复杂电磁环境的舷外有源干扰射频源，包括：cPCI机箱、嵌入式实时控制系统板卡、前IO板卡、中频信号处理板卡、cPCI背板、cPCI电源、下变频单元、频综单元、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、中频信号处理板卡、cPCI电源、系统后IO板卡、二次背板装在cPCI背板上，插在cPCI机箱的前面板上；

其中，下变频单元、频综单元、上变频单元装在变频单元背板上，插在cPCI机箱的前面板上；

其中，电源安装在cPCI电源上。

进一步，还包括设置在cPCI机箱后面板上的功放控制与监测接口、220V电源输入接口、伺服控制串接口、温度监测输入接口、保险丝盒、220V开关、微波控制接口和电源输出接口。

进一步，所述嵌入式实时控制系统板卡通过cPCI总线分别与中频信号处理板卡和前IO板卡相连后，再通过总线连接到cPCI背板及二次背板上；嵌入式实时控制系统板卡还通过系统后IO板卡连接到外部伺服转台上；嵌入式实时控制系统板卡还通过cPCI总线连接外部远控终端。

进一步，所述中频信号处理板卡上设有DA时钟接口、AD时钟接口、参考时钟接口、中频输入接口和中频输出接口。

进一步，所述cPCI背板及二次背板均设有温度监测输入接口、调制脉冲接口与微波组件和功放接口。

进一步，由上变频单元、频综单元和下变频单元构成变频组件，变频组件分别与中频信号处理板卡、外部发射机相连。

进一步，所述变频组件设有三路时钟接口、中频输出接口、中频输入接口、调制控制输入接口、天线输入接口和辐射信号输出接口；

其中，三路时钟接口由DA时钟接口、AD时钟接口、参考时钟接口组成。

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，能够覆盖8GHz~18GHz频段；

2、采用本发明的技术方案，可以实现信号干扰样式多样化，包括：距离拖引欺骗干扰信号、速度拖引欺骗干扰信号、窄带瞄频干扰信号、宽带阻塞干扰信号等；

3、采用本发明的技术方案，适应输入雷达信号形式，例如脉冲多普勒、脉冲压缩、频率捷变、重频参差、相位编码、重频抖动、脉内频率编码。

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是本发明的中频信号处理板卡的工作原理图；

图7是本发明的下变频单元、上变频单元的工作原理图；

图8是本发明的频综单元的工作原理图。

图中，1.cPCI机箱、2.嵌入式实时控制系统板卡、3.前IO板卡、4.中频信号处理板卡、5.cPCI背板、6.cPCI电源、7.下变频单元、8.频综单元、9.上变频单元、10.电源、11.系统后IO板卡、12.二次背板和13.变频单元背板、14. cPCI机箱前面板、15. cPCI机箱后面板、16.功放控制与监测接口、17.220V电源输入接口、18.伺服控制串接口、19.温度监测输入接口、20.保险丝盒、21.220V开关、22.微波控制接口和电源输出接口、24.变频组件。

具体实施方式

一种模拟海上实战复杂电磁环境的舷外有源干扰射频源，包括：cPCI机箱1、嵌入式实时控制系统板卡2、前IO板卡3、中频信号处理板卡4、cPCI背板5、cPCI电源6、下变频单元7、频综单元8、上变频单元9、电源10、系统后IO板卡11、二次背板12和变频单元背板13；

其中，嵌入式实时控制系统板卡2、前IO板卡3、中频信号处理板卡4、cPCI电源6、系统后IO板卡11、二次背板12装在cPCI背板5上，插在cPCI机箱的前面板14上；

其中，下变频单元7、频综单元8、上变频单元9装在变频单元背板13上，插在cPCI机箱的前面板14上；

其中，电源10安装在cPCI电源6上。

前述的模拟海上实战复杂电磁环境的舷外有源干扰射频源，还包括设置在cPCI机箱后面板15上的功放控制与监测接口16、220V电源输入接口17、伺服控制串接口18、温度监测输入接口19、保险丝盒20、220V开关21、微波控制接口和电源输出接口22。

前述嵌入式实时控制系统板卡2通过cPCI总线分别与中频信号处理板卡4和前IO板卡3相连后，再通过总线连接到cPCI背板5及二次背板12上；嵌入式实时控制系统板卡2还通过系统后IO板卡11连接到外部伺服转台上；嵌入式实时控制系统板卡2还通过cPCI总线连接外部远控终端。

前述中频信号处理板卡4上设有DA时钟接口、AD时钟接口、参考时钟接口、中频输入接口和中频输出接口。

前述cPCI背板5及二次背板12均设有温度监测输入接口、调制脉冲接口与微波组件和功放接口。

前述由上变频单元9、频综单元8和下变频单元7构成变频组件24，变频组件24分别与中频信号处理板卡4、外部发射机相连。

前述变频组件24设有三路时钟接口、中频输出接口、中频输入接口、调制控制输入接口、天线输入接口和辐射信号输出接口；

其中，三路时钟接口由DA时钟接口、AD时钟接口、参考时钟接口组成。

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，包括：嵌入式实时控制系统板卡、前IO板卡、中频信号处理板卡、上变频单元、频综单元、下变频单元、以色列进口cPCI电源和航天朝阳线性电源；

如图2所示为本发明的后视图，包括：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、微波控制与电源输出；

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

图4是本发明的工作原理图，其连接关系如图所示；其中，背板为cPCI背板及二次背板的统称；其中，下变频单元、上变频单元、频综单元和中频信号处理板等设备，用以接收雷达导引头信号，并对信号进行放大和变频处理，生成中频信号加入各种干扰信号后上变频输出到发射机，发射机对干扰信号放大后经天线辐射至空中，其主要功能为：（1）具有将来自接收天线的信号进行放大及变频处理的功能；

（2）具有输出中频信号至干扰信号产生分系统的功能；（3）具有接收前端送来的中频信号，并对信号进行分选、识别、监测功能；（4）具有产生压制干扰和欺骗干扰在内的各类干扰信号功能；（5）具有产生干扰源所需的时钟信号功能。其中，系统后IO板负责系统的端口扩展并通过板卡的RS232串口连接伺服转台与主机进行通信。上变频单元的输出用一根射频电缆直接连接外部发射机的输入。发射机起到放大信号功率的作用，干扰信号经发射机放大之后辐射到空中进行干扰。该系统是射频信号来源，外部发射机只是该系统信号的去处，外部发射机并不属于该射频源系统，因此只简略提到。

图5是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各系统的实时控制和数据监测。

图6是本发明的中频信号处理板卡的工作原理图，所述中频信号处理板卡实现对输入中频信号的AD变换，并通过内部构建的DDC、数字滤波器、鉴相器、数字延迟抽头组合、幅度调制、调频组合等逻辑部件，进行干扰信号的数字调制以及测量到脉冲参数等的输出。其内部具体芯片连接关系如图所示；其中，频信号处理板采用X6-3GSPS信号处理板。X6-3GSPS信号处理板卡是一块带3GSPS 12bit ADC、3GSPS 12bit DAC、Xilinx Virtex-6 FPGA和超大容量动态存储器DDR3以及高速双口静态存储器QDR-Ⅱ+的6U cPCI接口的标准板卡。Xilinx Virtex-6 SX315T/475T外配4Gbit DDR3 SDRAM和 144Mbit QDR-Ⅱ+存储器为诸如雷达和直接射频数字化的应用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X6-3GSPS宽带信号处理板进行二次开发。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或通信信号的采集、存储、处理和播放。

图7是本发明的下变频单元、上变频单元的工作原理图。在工作模式，舷外有源干扰射频源接收8GHz~18GHz范围内的被试雷达发射的射频信号，经限幅器后通过ATT实现对信号的幅度控制，使输出信号稳定在一定的功率范围内，再通过LNA将信号放大到混频器的线性工作区；射频信号下变频单元经过对接收的射频信号进行一系列变频处理后，输出750MHz±500MHz的中频信号，输出端所采用的滤波器中心频率为750MHz，输出信号频率范围250MHz~1250MHz，输出信号的功率满足中频信号处理AD变换的满幅要求。在舷外有源干扰射频源下变频通道中，X+Ku波段8GHz~18GHz的信号直接与本振信号10.5-15.5GHz，得到750MHz±500MHz的中频信号，最大带宽为1000MHz的中频输出信号。在舷外有源干扰射频源上变频通道变频正好是下变频通道逆过程，得到8GHz~18GHz发射信号。射频信号下变频单元中各个频综和本振的合理选择，有利于系统的杂散指标。本单元中用于混频的的本振信号LO的选取，使得5阶以下的交调信号都在第一中频信号带外，这样的系统杂散可以通过一个宽带滤波器将之滤除，而5阶以上的交调信号的功率幅度都比较小，本变频采用高性能的进口混频器，对于5阶及5阶以上的交调都有极大的抑制。在射频通道的设计中，精心选用放大器，并使之工作在线性工作区（非饱和区），使得谐波尽量小。根据被试雷达的工作频率（试验战情中设定），在控制计算机的控制下来置射频信号接收单元各级变频的本振信号频率。在本系统中，采用带宽为1000MHz的数字瞬时测频装置，根据信号接收的方式，在LNA之前有限幅器、开关、ATT等微波器件，根据各器件的损耗值，开关损耗3dB，限幅器为2dB，LNA的噪声系数为3dB，因此，接收前端总噪声系数小于10dB，信号识别系数D取13。根据接收灵敏度的计算公式：P＝kTBfnD＝-114+25+10+13=-66dBm，信号接收单元的接收灵敏度为-66dBm，另外再加上电缆等的损耗，接收灵敏度应该在-55dBm以上，可以满足接收灵敏度-50dBm的要求。

图8是本发明的频综单元的工作原理图，频综单元主要产生舷外有源干扰射频源工作所需的各种本振信号和时钟信号，频综单元主要产生的信号如下：本振信号10.5-15.5GHz、3.25GHz；时钟信号100MHz、1.5GHz、3GHz。按照设计方案，输出信号的相位噪声是在晶振相位噪声指标的基础上，具有一定的恶化。恶化的值可按照20log10（f0/fi）+5 来计算。当选用的晶振相位噪声为-155dBc/Hz@1kHz时，对于Ku频段，相噪恶化值为42.8dB，输出信号的相位噪声大约为-110dBc/Hz@1kHz，可以满足输出信号对相位噪声的要求。中频信号处理所需的1.5GHz和3GHz时钟信号，以100MHz为基准信号，采用谐波方式产生，可以满足系统要求。3.25GHz、10.5-15.5GHz的本振信号采用PLL产生，可满足舷外有源干扰射频源要求。具体设计中我们选用MITECH公司的高稳低噪恒温晶振，其相位噪声达到-155dBc/Hz@1kHz，指标优于舷外有源干扰射频源要求。

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。