一种储频转发式舰载雷达有源标定设备的制作方法
【专利摘要】一种储频转发式舰载雷达有源标定设备，包括储频转发式电子信标机、收发天线、真实数据测量设备；收发天线包括天线和收发转换开关，收发转换开关控制天线接收被标雷达的射频信号和发射电子信标机产生的射频应答信号；真实数据测量设备包括移动站一、移动站二和基准站共3个北斗接收终端机；储频转发式电子信标机是设备的核心部件。本发明的储频转发式舰载雷达有源标定设备采用数字式储频转发式电子信标机设计，架设简单，操作简便，宽频带系统设计，具有储频带宽宽、输出杂散小、全相参模拟雷达目标回波的特点，适应脉内调制形式多、工作方式灵活。
【专利说明】一种储频转发式舰载雷达有源标定设备
【技术领域】
[0001]本发明专利属于一种雷达标定设备，特别涉及一种储频转发式舰载雷达有源标定设备，可解决舰载一次雷达探测距离和方位精度的标定。
【背景技术】
[0002]舰载雷达的标定是保证雷达探测距离和方位精度的重要措施，标定就是将雷达对目标的测量值和目标的位置真值数据进行计算，得出距离和方位误差的过程。现阶段在对舰载雷达的探测距离和方位精度进行标定时通常采用无源标定设备进行，而无源标定设备必须建造在舰载雷达探测环境相对干净的地区，其顶部装有角形反射器以增大雷达反射面积。标定时，还要把舰艇停泊在指定地点的固定码头，要求雷达与校标设备之间必须无遮挡。因此存在无源标定设备选址较为困难，建设投入和后续保养、维修费非常昂贵，且信号特征不明显等问题。
[0003]目前国内已经开始研究利用目标仿真技术用于舰载雷达的标定，但是这些设备多为专用设备，采用直接转发式、延时转发式等技术方案，这些方式有很大局限性，仅适用于对特定雷达的标定。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有设备和技术的不足，提供一种信号特征明显、频率覆盖范围宽、功能全，且携带方便、维护性强的舰载雷达有源标定设备。
[0005]本发明基于射频储存转发技术，发明了一种储频转发式舰载雷达有源标定设备，对舰载雷达进行有源标定。本设备可以将接收到的被标舰载雷达的射频信号进行储存、分选，通过对信号空域、频域、时域的选择，产生射频应答信号后完成对被标雷达进行应答，通过采用控制应答信号的方位宽度、信号幅度的有无、附加的多普勒频率等技术，在大量的杂波中使应答信号非常容易的被区分出来，在舰载雷达上对应答信号进行测量，得到目标的测量值数据；采用真实数据测量设备测量被标雷达和标定设备之间的位置真值数据，通过计算雷达的测量值数据和目标真值数据实现舰载雷达探测距离和方位精度的标定。
[0006]本发明的技术方案:
[0007]—种储频转发式舰载雷达有源标定设备，包括储频转发式电子信标机、收发天线、真实数据测量设备三部分，组成见图1所示。
[0008]收发天线包括天线和收发转换开关。收发转换开关控制天线接收被标雷达的射频信号和发射电子信标机产生的射频应答信号。
[0009]真实数据测量设备包括移动站一、移动站二和基准站共3个北斗接收终端机。放置在储频转发式电子信标机处的北斗接收终端机为移动站一，用于测量电子信标机的位置真值；放置在被标雷达处的北斗接收终端机为移动站二，用于测量被标雷达的位置真值；放置在远离被标雷达和电子信标机的为基准站，测量的数据为基准数据。分别将移动站一和移动站二测量的数据与基准站测量的数据进行差分计算，得到被标雷达和电子信标机之间的位置真实数据。
[0010]储频转发式电子信标机包括接收单元、高中频下变频电路、数字储频电路、高中频上变频电路、发射单元、频率合成器单元、标频电路、多普勒调制电路、信号处理电路和显示控制终端，其连接关系如图2所示；储频转发式电子信标机的接收单元将天线接收的被标雷达电磁波信号发送给高中频下变频电路，高中频下变频电路进行下变频后发送给数字储频电路进行储存、分选，数字储频电路通过对信号空域、频域、时域的选择产生延时的应答信号发送给高中频上变频电路，高频频上变频电路将信号上变频到射频功率发送给发射单元，发射单元通过天线发射出去，在被标雷达上即可测量到模拟的应答信号，供被标雷达使用。频率合成器单元连接在接收单元和发射单元为其提供上下变频网络提供所需的本振信号，标频电路分别连接频率合成器单元、数字储频电路、信号处理电路、高中频下变频电路、多普勒调制电路，多普勒调制电路连接在信号处理电路和高中频上变频电路，信号处理电路接收显示控制终端发送的参数、控制数字储频电路的工作状态。
[0011]接收单元将接收天线接收频率为舰载雷达工作频率2?18GHz，接收单元的下变频模块采用二个模块实现，分别为2GHz?6GHz和6GHz?18GHz两个频段。雷达辐射的射频信号，放大变频处理成中心频率3.5GHz的高中频信号。高中频下变频电路主要用于把接收处理单元输出的3.5GHz的射频信号变到250MHz的中频信号，输出到数字储频电路。
[0012]数字储频电路接收250MHz中频信号，经过采样量化、存储、延时控制，再恢复成250MHz中频信号，输出到高中频上变频电路。
[0013]高中频上变频电路是高中频下变频电路的逆处理，其功能是将数字储频输出的250MHz的中频信号变至3.5GHz的高中频信号，并保持相对恒定的功率电平，输出给发射单
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[0014]发射单元是接收单元的逆处理，用于将信号处理及接口电路的输出信号、经距离和多普勒调制后形成的高中频信号还原至射频信号。将高中频模块输出的3.5GHz目标回波信号恢复到2?6GHz、6?18GHz的雷达射频信号频率上。
[0015]频率合成器单元主要功能为接收单元和发射单元提供上下变频网络所需的本振信号。
[0016]标频电路采用晶振作为基准，经过分频、倍频后，为频率合成器单元提供基准信号，为数字储频电路、信号处理电路提供时钟信号，为高中频下变频电路、多普勒调制电路等提供固定本振信号。
[0017]多普勒调制电路受信号处理电路的控制，将信号处理电路输出的多普勒频率调制信号变换至1.5GHZ中心频率上去，作为高中频上变频模块的本振信号。
[0018]信号处理电路通过串口接收显示控制终端发送的工作方式、控制参数，控制数字储频电路的工作状态。根据显示控制终端输入的被标雷达脉宽参数，对高中频下变频电路输出的触发基准信号进行匹配滤波，滤除复杂环境中的干扰信号。
[0019]显示控制终端用于输入被标雷达脉宽参数、电子信标机参数和模拟目标参数等信
肩、O
[0020]本发明的有益效果是:
[0021]本发明的储频转发式舰载雷达有源标定设备采用数字式储频转发式电子信标机设计，具有储频带宽宽、输出杂散小、全相参模拟雷达目标回波的特点，适应脉内调制形式多、工作方式灵活。
[0022]1、架设简单，将电子信标机安装在距离被标雷达600米到10000米处即可，将真实数据测量设备放置好后即可工作；
[0023]2、操作简便，产生的射频模拟信号特征明显，易于被雷达接收和测量，模拟任意距离的射频应答信号，标定成本低。
[0024]3.宽频带系统设计，本发明的储频转发式电子信标机工作频率带宽为2?18GHz，达9个倍频程，频率覆盖现阶段所有舰载雷达的工作频率范围，可实现对所有舰载雷达距离和方位的精度标定。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明的储频转发式舰载雷达有源标定设备组成示意图。
[0026]图2为本发明的储频转发式电子信标机组成示意图。
[0027]图3是本发明的数字储频电路组成示意图。
[0028]图中:
[0029]I接收单元；2高中频下变频电路；3数字储频电路；4高中频上变频电路；
[0030]5发射单元；6频率合成器单元；7标频电路；8多普勒调制电路；
[0031]9信号处理电路；10显示控制终端。
【具体实施方式】
[0032]如图1描述，储频转发式电子信标机具体信号流程如下:(I)接收状态时收发转换开关接通天线和接收单元，由天线接收的被标雷达的发射信号，经接收单元选频、放大、幅度调控后变频至高中频(中心频率1.25GHz);高中频电路进行信号幅度调整后变频到250MHz中频，并保持最大输出信号幅度基本恒定，作为数字储频的输入信号；(2)数字储频模块接收250MHz中频信号，经过采样量化、存储、延时控制，再恢复成250MHz中频信号，完成信号的距离调制。(3)信号处理电路产生的多普勒调制信经过多普勒调制电路，叠加到高中频上变频模块的本振上，再经过上变频模块，叠加到射频输出信号中，完成信号的多普勒调制。(4)信号处理电路模块接收显示控制终端的指令，控制数字储频模块的工作状态、产生多普勒调制信号；信号处理电路还根据显示控制终端的指令产生接收单元选频滤波器控制信号、频率合成器的控制信号、模拟回波输出幅度控制信号及其他控制信号，协调整机的工作状态。
[0033]储频转发式电子信标机采用基于数字储频技术和多普勒调制技术，实现了雷达全相参目标回波的模拟，采用该技术模拟目标回波的相参性等指标能得到较好的保证。
[0034]1、数字储频电路的实现:
[0035]储频转发式电子信标机采用数字存储电路，实现对被标舰载雷达发射信号进行储频转发，模拟产生射频应答信号。
[0036]数字储频电路的组成包括模数转换器、串并转换模块、双口随机存储器、数字储频控制器、并串转换模块、数模转换器组成，组成如图3所示。采用数字上、下变频及信号降速抽取等信号处理方法实现了对雷达中频基带信号的高速采样、存储、延迟复制。模数转换器将输入的中频基带信号量化成数字信号，由串并转换模块对高速的数字信号进行降速处理，送到双口随机存储器中进行存储，数字储频控制器控制双口随机存储器的存储和调用，并产生相应的读、写地址；经延时后的数据在并串转换模块中转换成高速数字信号，再由数模转换器恢复成所需的中频模拟信号。实现方式如下:
[0037]数字储频模块接收250MHz中频信号，经过采样量化、存储、延时控制，再恢复成250MHz中频信号。
[0038]数字储频模块采用单通道、IGHz采样率、1bit幅度量化方案。基带射频输入信号经过高速模数转换器量化成四路高速、1Bit差分数字信号，再经过电平转换模块，转成标准电平，然后经过串并转换模块将高速、1Bit数据转换成低速、80Bit数据，在由数字储频控制器生成的写脉冲信号的控制下，将发射脉冲样本滑窗式地存储到数字储频模块的存储区中。并串转换模块把低速、80Bit数据转换成四路高速、lOBit、标准高速数字信号，送给高速数模转换器，将数字信号恢复成基带射频信号。
[0039]数字储频控制器根据设定的目标距离，计算目标回波相对于触发脉冲的时延值，生成读取数字储频控制器内的时延控制字。在每一个雷达周期内按时延值的顺次把相应的中频发射样本读出，经并串转换模块把低速、80Bit数据转换成四路高速、lOBit、标准高速数字信号，送给高速数模转换器，将数字信号恢复成250MHz，瞬时带宽±150MHz的中频基带信号。这样，雷达信号经过数字储频电路的存储和控制电路的延时控制产生出目标回波模拟信号，从而模拟脉冲压缩和频率捷变雷达等相参目标回波的时延。
[0040](2)时延信号的产生
[0041]储频转发式电子信标机通过天线接收来自被试雷达的发射脉冲信号，变频网络对接收信号进行变频，将变频后的基带信号送入延迟与多普勒调制单元，进行目标回波信号的调制，模拟雷达回波信号，供雷达标校使用。
[0042]在显示控制终端中，根据标定所设定的模拟目标位置，计算目标相对于雷达的距离，确定目标回波信号相对于雷达发射脉冲的时延值，在雷达发射信号检波脉冲的同步下，距离-多普勒调制单元中的技术产生器用这些时延值顺序读取数字射频存储器存储的相应的中频发射脉冲，精确模拟对应于不同时延值的各目标回波。
[0043](3)目标多普勒模拟
[0044]为了模拟相参目标回波的多普勒频移，在数字储频电路中，由数字射频存储器读出的中频脉冲信号通过一个变频器，该变频器的基准信号是多普勒信号产生模块所产生的。由显示控制单元根据目标相对雷达的径向运动速度所计算出的目标回波多普勒频移，并控制多普勒信号的频率，即在中频脉冲信号中加入了该目标的多普勒频移值。
[0045]经时延和多普勒频移调制的中频发射脉冲信号在输出变频电路中进行上变频，即可产生与雷达发射脉冲频率相同的射频信号。这种目标回波信号模拟方式可逼真地模拟包括脉冲压缩、频率捷变及脉冲多普勒雷达的相参和非相参目标回波信号。
【权利要求】
1.一种储频转发式舰载雷达有源标定设备，其特征在于，包括储频转发式电子信标机、收发天线、真实数据测量设备；收发天线包括天线和收发转换开关，收发转换开关控制天线接收被标雷达的射频信号和发射电子信标机产生的射频应答信号； 真实数据测量设备包括移动站一、移动站二和基准站共3个北斗接收终端机；放置在储频转发式电子信标机处的北斗接收终端机为移动站一，用于测量电子信标机的位置真值；放置在被标雷达处的北斗接收终端机为移动站二，用于测量被标雷达的位置真值；放置在远离被标雷达和电子信标机的为基准站，测量的数据为基准数据，分别将移动站一和移动站二测量的数据与基准站测量的数据进行差分计算，得到被标雷达和电子信标机之间的位置真实数据； 储频转发式电子信标机包括接收单元、高中频下变频电路、数字储频电路、高中频上变频电路、发射单元、频率合成器单元、标频电路、多普勒调制电路、信号处理电路和显示控制终端；储频转发式电子信标机的接收单元将天线接收的被标雷达电磁波信号发送给高中频下变频电路，高中频下变频电路进行下变频后发送给数字储频电路进行储存、分选，数字储频电路通过对信号空域、频域、时域的选择产生延时的应答信号发送给高中频上变频电路，高频频上变频电路将信号上变频到射频功率发送给发射单元，发射单元通过天线发射出去，在被标雷达上即可测量到模拟的应答信号，供被标雷达使用；频率合成器单元连接在接收单元和发射单元为其提供上下变频网络提供所需的本振信号，标频电路分别连接频率合成器单元、数字储频电路、信号处理电路、高中频下变频电路、多普勒调制电路，多普勒调制电路连接在信号处理电路和高中频上变频电路，信号处理电路接收显示控制终端发送的参数、控制数字储频电路的工作状态； 接收单元将接收天线接收频率为舰载雷达工作频率2?18GHz，接收单元的下变频模块采用二个模块实现，分别为2GHz?6GHz和6GHz?18GHz两个频段；雷达辐射的射频信号，放大变频处理成中心频率3.5GHz的高中频信号；高中频下变频电路主要用于把接收处理单元输出的3.5GHz的射频信号变到250MHz的中频信号，输出到数字储频电路； 数字储频电路接收250MHz中频信号，经过采样量化、存储、延时控制，再恢复成250MHz中频信号，输出到高中频上变频电路； 高中频上变频电路是高中频下变频电路的逆处理，将数字储频输出的250MHz的中频信号变至3.5GHz的高中频信号，并保持相对恒定的功率电平，输出给发射单元； 发射单元是接收单元的逆处理，用于将信号处理及接口电路的输出信号、经距离和多普勒调制后形成的高中频信号还原至射频信号，将高中频模块输出的3.5GHz目标回波信号恢复到2?6GHz、6?18GHz的雷达射频信号频率上。
【文档编号】G01S7/40GK104035080SQ201410149028
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】刘冬利, 刘玉洲, 程占昕, 周京杭, 汪铭东 申请人:中国人民解放军海军大连舰艇学院