一种雷达多目标中频仿真装置的制作方法

本发明涉及雷达目标中频仿真技术领域，具体涉及一种雷达多目标中频仿真装置。

背景技术：

现阶段，雷达已从最初的军事领域，逐渐被广泛应用于导航、测绘和气象等民用领域，因此，高性能、多功能的新体制雷达已成为各国争先研发的对象。在雷达研制和生产过程中，对雷达性能及指标的测试环节必不可少，如果仅依靠传统的外场试验方法，即采用飞机或导弹等真实目标给雷达提供回波信号，不但耗费财力、人力和物力，而且灵活性差，研发周期长，容易受天气条件影响，使测量过程变得复杂与困难。同时，为了测量雷达信号的某些特殊性能，需要提供复杂的外界条件，这些条件在试验环境中很难满足。采用了仿真技术和数模混合电路技术的雷达目标中频仿真装置可以代替真实目标为雷达提供中频回波信号，具有经济、便捷和可重复性等优点，可方便地解决雷达性能指标测试和评估过程中面临的诸多问题。

传统的雷达多普勒中频仿真目标产生技术主要采用模拟式的相参电路技术。具有电路复杂，不能实现多个雷达目标中频仿真信号的同时产生，大大限制了系统仿真性能，而且普遍采用二极管pn结反向击穿，并对击穿产生的信号进行放大滤波的方式产生噪声与杂波信号，这种方式产生的噪声与杂波信号统计特性单一，稳定性较差，易受温度等环境因素影响，同时由于放大倍数过大，存在电路容易自激的问题。

技术实现要素：

本申请提供一种雷达多目标中频仿真装置，包括控制模块、中频发射模块、仿真信号模块、噪声与杂波模块和通道功分模块；

控制模块执行接收雷达系统的数据命令和时序信号，在数据命令和时序信号的配合下产生中频发射模块、仿真信号模块、噪声与杂波模块和通道功分模块的控制信号和配置数据；

中频发射模块执行根据控制模块提供的发射激励时序信号产生中频信号和欺骗脉冲信号，其中，中频信号功分成三路，其中两路传输至仿真信号模块，另外一路与欺骗脉冲信号产生供雷达发射链路使用的中频激励信号；

仿真信号模块执行根据仿真目标个数、各个目标多普勒和反射面积同时产生多个特定大小，距离和速度目标的中频仿真信号；

噪声与杂波模块执行根据控制模块提供的噪声与杂波信号的概率分布、频谱特性、功率和带宽参数产生特定的噪声与杂波信号；

通道功分执行将所述中频仿真信号、噪声与杂波信号合并成一路，再功分成多路后形成多通道的仿真信号。

一种实施例中，中频发射模块包括dds芯片，所述中频发射模块执行以下程序产生所述中频激励信号：

根据所述控制模块控制dds芯片产生中频信号和欺骗脉冲信号；

通过选通开关将中频信号和欺骗脉冲信号分开；

对欺骗脉冲信号进行宽带的低通滤波和放大；

对中频信号进行窄带的带通滤波和放大，并将滤波处理后的中频信号功分成三路，将其中一路中频信号与滤波处理后的欺骗脉冲信号通过选通开关合成一路形成合并信号；。

一种实施例中，仿真信号模块包括dds芯片，所述仿真信号模块执行以下程序产生所述多个目标的中频仿真信号：

根据所述控制模块控制dds芯片产生第一路连续波信号和第二路连续波信号；

将第一路连续波信号与所述中频发射模块提供的其中一路中频信号进行混频、滤波放大后得到第一混频信号；

将第一混频信号与第二连续波信号进行混频、滤波后获得移动目标仿真信号；

通过选通开关将移动目标仿真信号与所述中频发射模块提供的另外一路中频信号合成一路，形成所述多个目标的中频仿真信号。

一种实施例中，仿真信号模块还包括dac芯片，根据所述控制模块控制dac芯片产生多个目标的中频仿真信号。

一种实施例中，控制模块包括fpga芯片并集成can总线和rs422总线。

依据上述实施例的雷达多目标中频仿真装置，能够实现多个雷达目标中频仿真信号的同时产生，并可灵活改变噪声与杂波信号的概率分布，频谱特性，功率和带宽等参数，模拟多个目标雷达回波相互叠加的场景，另外在该装置中集成了中频发射模块，使得该装置同时具备产生中频发射激励、欺骗脉冲信号、中频仿真信号、噪声与杂波信号等功能，具有电路简单、易于集成、功能强大、通用性移植性强，可广泛应用雷达系统。

附图说明

图1为雷达多目标中频仿真装置原理图；

图2为移动目标仿真信号产生原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本例提供一种雷达多目标中频仿真装置，其原理图如图1所示，包括控制模块、中频发射模块、仿真信号模块、噪声与杂波模块和通道功分模块。

本例的控制模块采用fpga芯片并集成can总线和rs422总线，使用系统提供的相参时钟，通过can总线接收雷达系统的数据命令，通过rs422总线接收雷达系统的时序信号，在数据命令和时序信号的配合下，产生中频发射模块、仿真信号模块、噪声与杂波模块和通道功分模块的控制信号和配置数据，同时对写入中频发射模块和仿真信号模块中的控制数据进行回读操作并校验，确保每个仿真周期的配置数据真实有效，提高仿真装置的可靠性，最后，通过can总线向雷达系统反馈本装置的故障信息。

中频发射模块执行根据控制模块提供的发射激励时序信号产生中频信号和欺骗脉冲信号，即，中频发射模块依据波形和欺骗脉冲类型，在发射同步信号的激励下，产生所需类型的中频信号和欺骗脉冲信号，根据图1可知，中频信号功分成三路，其中两路传输至仿真信号模块，另外一路与所欺骗脉冲信号产生供雷达发射链路使用的中频激励信号。

具体的，中频发射模块采用dds芯片，使用系统提供的相参时钟，中频发射模块执行以下程序产生中频激励信号：

dds芯片配合控制模块提供的波形类型、欺骗频率等信息，在控制模块提供的发射激励时序信号的触发下，产生中频信号和欺骗脉冲信号；

通过选通开关将中频信号和欺骗脉冲信号分开；

对欺骗脉冲信号进行宽带的低通滤波和放大；

对中频信号进行窄带的带通滤波和放大，并将滤波处理后的中频信号功分成三路，将其中一路中频信号与滤波处理后的欺骗脉冲信号通过选通开关合成一路形成合并信号，将另外两路中频信号传输至仿真信号模块；

对合并信号进行放大处理，再经过选通开关产生中频激励信号。

其中滤波器可以为lc滤波器、声表滤波器、ltcc滤波器等，且宽带的低通滤波器要求频率范围宽，窄带的带通滤波器要求矩形系数好，确保产生高质量的中频激励信号和宽频率范围的欺骗脉冲信号。

本例仿真信号模块执行根据控制模块提供的仿真目标个数、各个目标多普勒和反射面积，中频发射模块传输的两路中频信号产生中频仿真信号，在仿真同步信号的激励下，产生多个特定大小，距离和速度目标的中频仿真信号；具体的，仿真信号模块包括dds芯片和dac芯片，实现多个雷达目标中频仿真信号的同时产生，其中，dds芯片采用混频方案产生移动目标仿真信号，进一步产生中频仿真信号，dds芯片运行的程序原理图如图2所示，具体过程如下：

配合控制模块提供的仿真目标多普勒fd等信息，由控制模块控制仿真信号模块中的dds芯片产生第一路连续波信号sinf2t和第二路连续波信号sin(f2+fd)t；

将第一路连续波信号sinf2t与中频发射模块提供的其中一路中频信号sinf1t进行混频、滤波放大后得到第一混频信号cos(f2-f1)t；

将第一混频信号cos(f2-f1)t与第二连续波信号sin(f2+fd)t进行混频、滤波后获得移动目标仿真信号sin(f1+fd)t；

通过选通开关将移动目标仿真信号sin(f1+fd)t与中频发射模块提供的另外一路中频信号合成一路，形成中频仿真信号。

其中，为了确保以上方案能正常工作，f1和f2的频率间隔要足够大且这两个频率都远远大于多普勒频率fd。

dac芯片架构采用软件无线电方式，利用dac芯片灵活性高的特点，由dac芯片产生多个目标中频仿真信号，再经过滤波和增益控制后输出。仿真信号模块既利用到dds芯片相位噪声低，带内幅度波动小的特点，也利用到dac芯片灵活性高的特点，产生质量高、种类多和性能好的仿真信号，实现多个雷达目标中频仿真信号的同时产生，模拟多个目标雷达回波相互叠加的场景。

本例的噪声与杂波模块，采用dac芯片，配合控制模块提供的噪声与杂波信号的概率分布，频谱特性，功率和带宽等参数，采用软件无限电方式和相关算法，利用dac芯片灵活性高的特点，由dac芯片产生所需的噪声与杂波信号，再经过滤波和增益控制后输出。该方式所产生的噪声与杂波信号种类多，稳定性高，受温度等环境因素影响小，不存在电路自激等问题。

本例的通道功分模块，对仿真信号模块提供的中频仿真信号和噪声与杂波模块提供的噪声与杂波形信号进行合路成一路，再通过功分成多路后分别进行增益控制，形成多了通道的仿真信号，并对每个通道的仿真信号使用高隔离度的放大器进行隔离放大，实现通道前后的高度隔离，减少仿真信号的反射，提高仿真信号的真实性。对雷达系统而言，通道可以分为和通道、方位差通道、俯仰差通道和辅助通道多个通道等。应理解，本发明并没有对仿真通道的数量做限定，也可以是三个、四个或是更多。

下面进一步对本发明实施例的工作过程进行描述：

控制模块接收雷达系统的数据命令和时序信号，并提供对中频发射模块、仿真信号模块、噪声与杂波模块和通道功分模块的参数控制，同时向雷达系统回告本装置的故障信息；中频发射模块依据波形和欺骗脉冲类型，在发射同步信号的激励下，产生所需类型的中频发射信号和欺骗脉冲信号给雷达发射链路使用；仿真信号模块依据波形类型，仿真目标个数，各个目标多普勒和反射面积，在仿真同步信号的激励下，同时利用dds芯片和dac芯片产生多个特定大小，距离和速度的目标中频仿真信号；噪声与杂波模块根据噪声与杂波信号的统计特性、功率和带宽等参数的设定，应用相关算法，通过软件无线电方式产生特定的噪声与杂波信号；通道功分模块对中频仿真信号和噪声与杂波信号进行合路，再功分成多路后分别进行增益控制，形成多个通道的仿真信号给雷达接收链路使用，实现多个雷达目标中频仿真信号的同时产生，模拟多个目标雷达回波相互叠加的场景，实现雷达检测能力和跟踪算法性能的快速验证。

因此，本发明的雷达多目标中频仿真装置由控制模块、中频发射模块、仿真信号模块、噪声与杂波模块和通道功分模块组成，实现了雷达同时多目标回波信号的仿真，多种雷达噪声与杂波的模拟，实现雷达检测能力和跟踪算法性能的快速验证，电路简单、易于集成、功能强大、通用性移植性强，可广泛应用雷达系统。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。