一种雷达目标模拟通用信号发生器的制造方法

文档序号:9645284阅读:681来源:国知局
一种雷达目标模拟通用信号发生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷达目标模拟技术领域,具体涉及一种雷达目标模拟通用信号发生 器。
【背景技术】
[0002] 雷达是军事及民用电子装备的重要门类,从问世至今70余年,以其在信息获取、 武器系统制导、测量评估等方面的独特优势,在二战及战后的各次重大局部战争及国民经 济中发挥着重要作用,雷达技术在某种程度上已成为衡量一个国家电子技术水平的重要标 ν·、ι、〇
[0003] 随着雷达系统越来越复杂,在设计、制造、试验和应用阶段对雷达设备的分析和研 究也变得日益困难,特别是在雷达的研制与调试阶段,越来越迫切地需要能够便捷有效地 对雷达的性能特性进行检测的手段,如何模拟雷达的环境并对其性能特性进行判断是急需 解决的问题。当前,随着雷达测试的要求,雷达信号的模拟仿真技术也应运而生。雷达信号 模拟是模拟仿真技术与雷达技术相结合的产物。通过模拟仿真方法产生包含目标信息的回 波信号,对雷达系统进行调试、分析和评价,已成为现代雷达系统设计的必要手段。特别是 在雷达研制与生产的调试过程中,雷达目标仿真以其经济、灵活、可重复性和可控性好等特 点在复杂雷达系统的研究中发挥着重要的作用。
[0004] 根据雷达工作的原理,目标的模拟通常建立在以下三个模拟平台上:频域、时域和 幅度模拟平台,即通过对目标延时、多普勒频移和幅度的调制实现雷达回波信号的距离、速 度和幅度(RCS值)三个主要运动参数的仿真。
[0005] 雷达目标回波特征在时域上主要体现在随着雷达与目标之间距离的变化而变化 的延时特征,也就是说目标回波脉冲相对于发射脉冲在时间上有一定延迟,时延的大小反 应了目标相对于雷达的距离,其关系式为:
[0006] R=cτ/2
[0007] 式中:R为目标与雷达的距离,单位是m;
[0008] c为电磁波传播速度,单位是m/s;
[0009]τ为回波脉冲相对于发射脉冲的时延,单位是s。
[0010] 回波特征在频域上主要体现在随着雷达与目标之间径向速度的变化,形成回波信 号频率相对雷达载频的多普勒频移,特别对相参体制雷达来说,采用脉冲多普勒技术,在多 普勒频域上发现和跟踪目标,将直接影响到雷达的检测跟踪性能。多普勒频移公式为:
[0011] fd= 2ν/λ
[0012] 式中fd为目标回波的多普勒频移,单位是Hz;
[0013] v是雷达与目标间的径向速度,单位是m/s ;
[0014]λ是雷达的工作波长,单位是m。
[0016] 式中表示接收信号功率,单位是W;
[0017]Pt表示发射信号功率,单位是W;
[0018]G表示天线增益,单位是倍数;
[0019] λ表示发射电磁波的工作波长,单位是m ;
[0020]R表示目标到发射天线的距离,单位是m;
[0021] 〇表示目标雷达散射截面积,单位是m2。
[0022] 雷达目标模拟信号发生器是一种对输入宽频雷达信号进行处理,加入代表一定距 离与速度的模拟目标后,在一定带宽下不失真回放出雷达目标信号的装置,能很好模拟和 产生出以相参雷达为代表的多种体制雷达目标回波信号。对雷达目标距离的模拟,是通过 对输入雷达信号存储及延迟回放实现的,延迟时间的长短对应了距离的远近,现在普遍采 用数字射频存储(DRFM)技术来实现。对雷达目标速度的模拟,是通过产生多普勒频移实现 的,频移的大小与速度成正比。对目标雷达横截面(RCS)的模拟,是通过改变输出信号的功 率实现的,功率越大代表雷达横截面越大。
[0023] 鉴于雷达目标信号发生器特殊作用,国内很早就开始雷达目标信号发生器及相关 技术的研究,其中主要以雷达设备研制单位为主,很多单位都成立有专门课题组从事雷达 目标信号发生器研制。从某种程度上讲,开展雷达目标信号发生器的研制已成为雷达装备 研制不可分割的组成部分。但由于种种原因,国内雷达目标信号发生器仍以专用为主,技术 路线也主要基于从中频上进行模拟,并尽量利用雷达中现有的技术,采用传统的光纤延迟 法进行雷达目标距离模拟仍十分普遍。从中频频率和数字信号进行目标距离模拟已成为雷 达自检自测试功能,从雷达发射频率实现目标模拟仍以延迟线(包括光纤)方式为主,即通 过对雷达发射信号进行不同延迟后,回馈给雷达接收端口来实现目标距离模拟,这种类型 模拟器主要不足是模拟距离不能任意设置,体积比较庞大,难以模拟长距离的目标。
[0024] 现代雷达大多采用多种先进技术反雷达对抗,普遍采用脉冲压缩、相位编码、相关 接收、脉宽鉴别、频率捷变等复杂信号处理技术,如果欺骗信号不具有相参性或不能够符合 回波信号特征,就很容易被敌方雷达识别,并被作为反跟踪和打击的目标。随着计算机技术 特别是半导体器件技术飞速发展,目前在雷达目标仿真、模拟技术中,普遍采用了数字射频 存储(DRFM)技术,将接收的雷达脉冲采集后存储,然后重新调用这个信号将它转发出去, 产生干扰脉冲对敌方雷达进行欺骗干扰。由于DRFM产生的干扰信号与雷达回波是相参的, 因而对各种采用了复杂脉内调制和编码技术的脉冲信号均有效,具有对付这些相参波形的 能力,因此被广泛地应用于电子对抗领域。
[0025] 国外雷达目标模拟信号发生器及相关技术较为成熟,其技术方案从最初延迟线、 光纤延迟到现在应用最为广泛的数字射频存储技术等不同阶段。其中典型产品有美国 Agilent公司N5110B数字信号采集/回放系统和美国Herley公司变色龙II雷达目标模拟 器。N5110B数字信号采集/回放系统框图如图1所示。该系统主要包括数据采集、数据回 放和主控系统三大部分,与E4438射频信号源(包括004选件)和下变频模块联合使用可 组成载频100kHz~6GHz频率范围的雷达信号采集与回放系统。主控系统通过控制回放信 号的延时,可实现雷达目标距离的模拟。由于该系统结构形式为桌面系统,现场使用十分不 便,因此其应用仍局限在实验室或雷达研制过程中,很难满足部队使用要求。
[0026] 美国Herley公司变色龙II雷达目标模拟器采用双数字射频存储通道,每个通道 都具有10位幅度分辨率的信号采集与复制功能,射频通道接收载频1~18GHZ雷达发射信 号,通过下变频将载频频率搬移到中低频上送数字射频存储通道,将模拟信号转换为数字 信号进行存贮,主控系统根据要设置的目标距离信息和速度信息控制数字射频存储模块产 生距离延时,控制多普勒源产生多普勒频率。并通过上变频将含有目标距离和目标速度信 息的基带信号上混频到射频频段回馈给雷达。由于接收下混频和回放上混频均采用同一本 振源,使得回放含有模拟距离和速度信息的雷达目标回波信号与雷达发射信号相干。该雷 达目标模拟器由两个标准机柜组成,体积与重量庞大,价格昂贵,最大模拟目标距离262公 里。
[0027] 国内绝大多数的雷达目标信号发生器以专用信号发生器为主,无论是频段覆盖、 功能设置都是针对某一具体型号雷达系统,使其应用范围受到了很大限制。因此研制一种 紧凑型一体化结构适合现场使用、频率覆盖范围宽、通用性强的雷达目标模拟信号发生器 是极为必要的。

【发明内容】

[0028] 本发明的目的是针对现有的雷达目标信号发生器以专用信号发生器为主,无论是 频段覆盖、功能设置都是针对某一具体型号雷达系统,使其应用范围受到了很大限制的不 足,提出了一种通过采用数字射频存储与回放、多普勒频率模拟及边带抑制、宽带微波镜像 抑制(IQ)混频与校准、小型化低相噪宽带合成本振等技术在单个台式机箱内实现了宽频 率范围、大带宽雷达信号的接收回放,模拟多个独立雷达目标,其距离、速度、雷达散射截面 (RCS)等参数的紧凑型一体化、频率覆盖范围宽、通用性强的一种雷达目标模拟通用信号发 生器。
[0029] 本发明具体采用如下技术方案:
[0030] -种雷达目标模拟通用信号发生器,包括嵌入式主控计算机、时序控制单元、衰减 驱动、滤波放大限幅功分器、本振模块、多个数字射频存储与回放模块、多个多普勒频率模 拟模块、雷达散射截面控制模块、噪声调制模块和微波下混频器、IQ上混频等模块,所述微 波下混频器的输出端连接滤波放大限幅功分器,所述滤波放大限幅功分器上连接多个数字 射频存储与回放模块,每个所述数字射频存储与回放模块的输出端连接多普勒频率模拟模 块,所述嵌入式主控计算机通过总线分别连接衰减驱动、本振模块、时序控制单元和雷达散 射截面控制模块,每个所述多普勒频率模拟模块的输出端与一个雷达散射截面控制模块的 输出端连接同一乘
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