一种多波段小型化外辐射源雷达系统的制作方法

本实用新型属于射频通信雷达设备领域，尤其涉及一种多波段小型化外辐射源雷达系统。

背景技术：

外源雷达是一种本身不发射电磁波信号而是利用第三方非合作照射源进行目标探测的新体制雷达。外辐射源雷达不发射电磁波的特点具有很多的优势：无需频率分配，无电磁污染；反隐身，低空探测能力强；研制和维护成本低，机动性强。外辐射源雷达具备的这些优点使得其近年来成为研究者研究的热点领域。目前，环境中可利用的照射源包括调频广播、数字视频电视广播以及通信广播信号。但是，环境中的照射源具有不同的中心频率和信号带宽。因此，现阶段的外辐射源雷达接收机系统为了简化设计，一般将工作频率限制在一定的范围，由此使接收机系统可以兼容具有同样特性的照射源。若要接收更多波段的照射源，可以通过使用多套独立的系统，提高系统的工作频率范围以及提高通道带宽的可编程性。此外，现阶段的外辐射源雷达接收机系统不仅具有复杂的硬件结构、庞大的体积以及可编程性差的特点，与真正意义上的软件无线电思想还存在一定的差距。因此，本领域亟待提出可以兼容不同中心频率、不同信号带宽、不同基带采样率的多波段照射源，同时满足系统体积小、操作简单的新型设备。

技术实现要素：

针对当前雷达系统存在的体积庞大和多波段照射源不能兼容的局限，本实用新型目的在于设计一种多波段小型化外辐射源雷达系统。

本实用新型的技术方案为一种多波段小型化外辐射源雷达系统，包括依次连接的天线接收单元、射频输入单元、通信单元和数据传输单元，所述射频输入单元包括射频单端转差分单元和射频信号处理单元，射频单端转差分单元连接射频信号处理单元，所述射频信号处理单元包括依次连接的低噪声放大器、零中频正交混频器、低通滤波器、ADC和数字基带滤波器，所述通信单元包括基带数据缓冲模块，射频单端转差分单元连接低噪声放大器，数字基带滤波器连接基带数据缓冲模块。

而且，设置上位机，数据传输单元连接上位机。

而且，上位机中连接设置数据存储单元。

而且，设置射频信号处理单元相应的射频控制模块，射频控制模块连接射频信号处理单元。

而且，射频控制模块和基带数据缓冲模块采用FGPA集成实现。

而且，射频信号处理单元采用AD9361芯片。

而且，数据传输单元采用USB3.0数据传输芯片。

而且，射频信号经天线接收单元输入射频单端转差分单元，射频单端转差分单元转换所得差分射频信号依次经射频信号处理单元内部的低噪声放大器、零中频正交混频器、低通滤波器、ADC和数字基带滤波器，输出的双12位I、Q正交数字基带信号经通信单元输入数据传输单元。

因此，与现阶段的外辐射源雷达接收机系统装置相比，本实用新型具有多种优点：系统体积小，携带方便，作为外辐射源雷达系统的重要组成部分，本实用新型具有很好的通用性和可扩展性，兼容多波段，成本低而且具有小型化的特点；优选采用高集成度的AD9361射频接收芯片和小体积的USB3.0数据传输芯片，使得接收机系统具有兼容多波段和小型化的优势。系统工作频率范围支持70MHz至3GHz，涵盖大部分特许执照和免执照频段，可实现多波段的信号采集以及数据的有效存储。该系统使用时操作简单，支持射频中心频率、信号带宽、系统增益、基带采样率等参数配置灵活，无需频率分配，无电磁干扰。本实用新型所提供技术方案具有良好的应用前景和可观的市场价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构图。

图2为本实用新型实施例的射频输入单元与通信单元的接口示意图。

图3为本实用新型实施例的通信单元与数据传输单元的接口示意图。

图4为本实用新型实施例试验所得在输入调频信号波段频谱结果示意图。

图5为本实用新型实施例试验所得在输入中国移动多媒体广播电视信号频谱示意图。

图6为本实用新型实施例试验所得在输入LTE 4G信号波段频谱示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1，本实用新型所提供一种多波段小型化外辐射源雷达系统包括依次连接的天线接收单元、射频输入单元、通信单元和数据传输单元，具体实施时，还可以外接设置上位机，数据传输单元连接到上位机，上位机中还可根据需要扩展连接设置数据存储单元，例如固态硬盘。射频输入单元包括射频单端转差分单元、射频信号处理单元，根据需要设置时钟输入单元，射频单端转差分单元连接射频信号处理单元，具体实施时，还可以设置射频信号处理单元相应的射频控制模块，射频控制模块连接射频信号处理单元；通信单元包括基带数据缓冲模块，根据需要设置时钟输入单元，可采用现场可编程门阵列（FPGA）集成实现射频控制模块和基带数据缓冲模块。数据传输单元采用USB3.0技术实现，根据需要设置时钟输入单元。

优选地，射频信号处理单元采用AD9361芯片，射频信号处理单元的时钟输入单元是频率为40MHz的晶体振荡器；数据传输单元采用USB3.0数据传输芯片，包括USB3.0外设控制器芯片CYUSB3014、时钟输入单元和USB 3.0 micro-B 接口，USB3.0外设控制器芯片CYUSB3014的时钟输入单元是频率为19.2MHz的晶体振荡器。可编程门阵列（FPGA）单元的时钟输入单元是频率为40MHz的晶体振荡器。具体时钟输入单元的连接可根据具体芯片引脚设定实现。具体实施时，根据各有源器件具体需要提供相应电源即可。

实施例中，AD9361射频信号处理单元内部包括依次连接的低噪声放大器、零中频正交混频器、低通滤波器、ADC、数字基带滤波器，射频单端转差分单元连接低噪声放大器，数字基带滤波器连接基带数据缓冲模块。具体使用时，本领域技术人员可根据使用需要，自行使用AD9361射频信号处理单元的相应射频控制模块进行AD9361接收器参数配置，例如：系统增益30dB、正交混频本振频率658MHz、ADC采样率160MHz、数字基带抽取16倍、数据输出端口为CMOS双端口输出模式。

射频信号RF IN经天线接收单元输入射频单端转差分单元，通过射频单端转差分单元转换成差分射频信号，差分射频信号经过AD9361射频信号处理单元内部的低噪声放大器、零中频正交混频器、低通滤波器、ADC、数字基带滤波器后输出双12位I、Q正交数字基带信号，然后经通信单元输入数据传输单元；数据传输单元通过USB 3.0 micro-B 接口输出数字基带数据到上位机。

实施例中，基带数据缓冲模块分别与射频输入单元和数据传输模块连接。参见图2，实施例中AD9361芯片的双12位数据端口与通信单元中基带数据缓冲模块的双数据接口连线：P0_D[11：0]与P1_D[11:0]为双端口并行数据总线，DATA_CLK为与数据同步时钟，RX FRAME是接收帧数据。参见图3，基带数据缓冲模块（FPGA单元实现）与数据传输单元之间的数据接口连线：D31：D0为32位数据总线，PCLK为与数据总线同步时钟。来自AD9361芯片的双12位I、Q正交数字基带信号通过基带数据缓冲模块与数据传输单元之间的数据接口传输给数据传输单元。

具体实施时，数据传输单元的USB3.0外设控制器芯片CYUSB3014可配置为无需CPU干预的DMA直通通道。数据传输单元获得的数字基带数据通过DMA缓冲传输到USB 3.0 micro-B 接口。

实施例中，上位机可预先设置USB3.0的驱动，利用USB3.0的驱动采集来自USB 3.0 micro-B 接口的数字基带数据，并将数字基带数据以二进制格式存储至固态硬盘。

具体实施时，本领域技术人员可自行在上位机根据现有技术设置利用存储的数据进行信号处理。本实用新型仅提供硬件改进及保护，不涉及软件方面的改进。

本实用新型实施例的效果可通过外场试验进一步说明：

图4为本实用新型接收到的调频波段频谱，其信号中心频率为102.6MHz，信号带宽为400KHz，采样率为816KHz。

图5为本实用新型接收到的中国移动多媒体广播电视波段频谱，其信号中心频率为738MHz，信号带宽为7.56MHz，采样率为10MHz。

图6为本实用新型接收到的电信FDD-LTE 波段的信号频谱，其信号中心频率为1867.5MHz，信号带宽为15MHz，采样率为23.04MHz。

试验进一步计算了单基地距离多普勒谱，在上位机利用MATLAB软件对接收到的参考和监测信号做相关运算和FFT运算获得的目标距离多普勒信息。其中接收信号为数字多媒体广播信号，频率738MHz，带宽7.56MHz，采样率10MHz。

可见，使用本实用新型所提供装置，可兼容不同中心频率、不同信号带宽、不同基带采样率的多波段照射源，同时满足系统体积小、操作简单的新型设备要求。