脉冲全相参宽带通用化实验雷达的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脉冲全相参宽带通用化实验雷达。
【背景技术】
[0002]雷达工作的目的是探测感兴趣的目标信息，主要功能有测距、测角、测速以及成像等，可在全天候、全天时条件下工作。目前雷达的形态及功能多种多样，在军事领域主要应用于目标探测、战事侦察、精确制导等，在民用领域主要应用于汽车、舰船的测距测速、障碍物探测等，其功能专用化、局限化。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种脉冲全相参宽带通用化实验雷达。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种脉冲全相参宽带通用化实验雷达，包括如下模块:伺服装置、天线、射频前端、信道分机、主控装置、组合导航仪、电源装置；
[0005]所述天线，其由伺服装置承载，并在伺服装置驱动下运动；
[0006]所述射频前端，其固定于天线后方，随天线一起运动；所述射频前端包括:发射支路和接收支路；在发射状态，射频前端将信道分机的中频发射信号上变频到毫米波段，并传输给天线；在接收状态，射频前端将天线接收的毫米波信号下变频，传输至信道分机；
[0007]所述伺服装置包括:用于控制天线运动的三轴电机，用于检测天线角度信息的三轴陀螺仪，用于控制三轴电机工作的伺服控制装置；所述伺服控制装置，接收组合导航仪的导航信息、主控装置的指令信息以及陀螺仪测得的天线角度信息，根据上述导航信息、命令信息、天线角度信息，控制三轴电机在方位、俯仰、横滚三轴上驱动天线运动；
[0008]所述信道分机包括:直接数字式频率合成器、频率综合器、发射支路和接收支路；所述直接数字式频率合成器，用于产生O?200MHz的点频信号或线性调频信号；所述频率综合器，用于产生全系统工作时钟、跳频本振信号及上下变频本振信号；所述信道分机的发射支路，将信号上变频到中频，发送给射频前端；所述信道分机的接收支路，将射频前端发送的信号下变频到低中频，传输给主控装置；
[0009]所述主控装置包括信号处理模块和通信模块；所述信号处理模块，将信道分机接收支路发送的低中频信号转换为数字信号，并对该数字信号进行数字信号处理或直接存储，得到雷达探测数据；所述通信模块，用于向外输出雷达探测数据、接收外部指令信息；
[0010]所述组合导航仪，为小型六自由度组合导航仪，设有GPS天线，采用GPS/INS、AHRS/DR两种组合导航模式，为伺服控制装置提供导航信息；其中，GPS为GlobalPosit1ning System，即全球定位系统；INS 为 Inertial Navigat1n System，即惯性导航系统；AHRS为Attitude and heading reference system，即姿态和航向参考系统，其包括多个轴向传感器，能够为飞行器提供航向，横滾和侧翻信息，这类系统用来为飞行器提供准确可靠的姿态与航行信息；DR为Dead Reckoning，即航位推算；[0011 ] 所述电源装置，对外接电源进行电压转换，转换为各用电模块的工作电压，为各用电模块供电。
[0012]优选的，所述伺服控制装置，用于隔离雷达载体的运动，保证天线发出的雷达波束在三轴上的稳定。
[0013]优选的，所述伺服控制装置，控制雷达波束的聚束、跟踪功能。
[0014]优选的，所述伺服控制装置，控制天线在方位240度、俯仰240度、横滚360度范围内任意转动，实现左视、右视、上视、下视多方位探测，除后方外其他观测区间无死角，并实现水平/垂直两种极化方式的切换。
[0015]优选的，所述天线的尺寸为IlOmmX 70mm，天线的波束宽度为4° X6°。
[0016]优选的，所述全系统时钟，为雷达工作在全相参状态的全系统时钟。
[0017]优选的，所述跳频本振，将直接数字式频率合成器(DDS)产生的信号进行步进合成，以产生最高2.4GHz的宽带信号。
[0018]优选的，所述电源装置，将输入/输出电压、装置间电压进行隔离，保证系统安全和装置间互不干扰。
[0019]优选的，所述主控装置包括:主控板、存储板和处理板；所述主控板包括:ADC模块、接口模块；所述ADC模块，将信道分机接收支路发送的低中频信号转换为数字信号；所述接口模块包括:USB3.0接口、串口、TTL接口、光纤接口 ；所述存储板，用于存储数据，提供8Tb的存储空间，6.4Gbps的存储带宽，可为用户存储大批量数据；所述处理板，用于数字信号处理，搭载2片目前国际上处理能力最高的TMS320c6678DSP (数字信号处理器)芯片和I片XC5VSX95T FPGA(现场可编程门阵列)芯片，可提供512GMACs (每秒可执行的定点乘累加次数)或256GFLOPS (每秒可执行的浮点运算次数)的峰值处理能力，用户可用之进行高速信号处理。
[0020]优选的，所述组合导航仪包括:三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁场计、GPS模块、气压高度计、空速计和温度计，为雷达及用户提供全方位的导航信息。
[0021]本脉冲全相参宽带通用化实验雷达，采用脉冲全相参步进频工作体制，成本低，重量轻，体积小，功能齐全，接口丰富，可满足绝大多数雷达应用需求，为相关领域的高校、研宄所、公司的教学及实验提供通用研宄平台。
[0022]本发明雷达工作在毫米波段，分辨率高、穿透性强，可满足一般雷达的应用需求。
[0023]本发明雷达采用脉冲全相参宽带工作体制，可满足绝大多数雷达的应用需求:
[0024]a、脉冲体制，与连续波雷达相比，脉冲体制雷达作用距离远。
[0025]b、全相参体制，与非相参体制雷达相比，全相参体制雷达信噪比可提高一倍，大大提高了雷达的作用距离，测距、测角、成像等。
[0026]C、宽带体制，本雷达工作带宽可在OHz-2.4GHz间设置，雷达分辨率可变，理论最高分辨率可达0.08m。
[0027]本发明具有如下特点:
[0028]1、雷达系统整机通用化，首次提出通用化雷达解决方案，可满足绝大多数雷达的功能需求。
[0029]2、便携式，在通用化雷达基础上，雷达整机总重量不超过3kg，体积为12cmX 15cmX 20cm，重量轻，体积小，便于携带，也可在多种平台(如汽车、小型无人机、飞机、导弹等)上进行搭载。
[0030]3、伺服系统通用化，伺服可在方位240°、俯仰240°、横滚360°范围内任意转动，可实现左视、右视、上视、下视等多方位探测，除后方外其他观测区间无死角，并可实现水平/垂直两种极化方式的切换，达到雷达通用化的目的。
[0031]4、快速稳相双环跳频技术，在一个锁相环工作时，另一个锁相环进行锁定，通过两环切换，可大大节省跳频时间。
[0032]5、多种解决方案的数字处理系统，主控装置通过接口、存储、处理选配的方式，提供了多种高速接口、存储、处理的解决方案，实现了通用化雷达数字信号处理的功能要求。
[0033]本发明还具有如下优点:
[0034]1、脉冲全相参宽带体制，作用距离远，系统信噪比高，分辨率高。
[0035]2、通用化，通过伺服装置、主控装置、组合导航仪等主要分机的通用化，实现了雷达系统的通用化，可满足绝大多数雷达的功能需求，为相关行业的高校、研宄所、公司的教学及实验提供通用研宄平台。
[0036]3、便携式，总重量不超过3kg，体积为12cmX 15cmX20cm，重量轻，体积小，便于携带，可满足一般教学、实验用途。
【附图说明】
[0037]图1是本发明的示意图；
[0038]图2是跳频本振的工作示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0040]本发明具体实施的技术方案是:
[0041]如图1所示，一种脉冲全相参宽带通用化实验雷达，包括如下模块:伺服装置1、天线2、射频前端3、信道分机4、主控装置5、组合导航仪6、电源装置7 ;
[0042]所述天线2，其由伺服装置I承载，并在伺服装置I驱动下运动；
[0043]所述射频前端3，其固定于天线2后方，随天线2 —起运动；所述射频前端3包括:发射支路和接收支路；在