机载电子对抗多功能综合信号模拟器的制作方法

本实用新型属于机载电子对抗工程应用技术领域，特别涉及一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器。

背景技术：

信号模拟器在电磁环境模拟和雷达信号处理领域应用广泛，常用于模拟复杂的电磁环境，如干扰环境和杂波环境等。目前，随着雷达等电子设备的设计和种类日益复杂多样，试验中对信号模拟器产生的信号种类需求越来越多，对信号模拟器的多功能化、综合化要求越来越高。

当前的信号模拟器设计方案常对其模拟的环境有特定限制(如工作频率)，且只适用于完成某种单一功能，如：目标模拟、雷达信号模拟、干扰模拟和杂波模拟等。单一功能的模拟器不具有多功能模拟、工作频率覆盖范围广、信号带宽大等特性。例如某雷达的配套标校设备，需要完成目标模拟、导弹模拟和干扰模拟等功能。该配套标校设备中每种信号模拟采用了不同的方案设计，其组合结构形式、总线方法和实现方法都不一样。具体表现在：硬件设备复杂，由4个组合部分构成；软件设计则只适用于该型号雷达，无法应用于其他雷达设备。因此该设备不仅硬件复杂，软件设计也不通用，从而大大降低了该信号模拟器的通用性。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器。

本实用新型具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器，包括相互电性连接的模拟器机柜和显控机柜，所述显控机柜内设有相互电性连接的主控机和网络交换机，所述显控机柜外部设有与所述主控机电性连接的显示器和操作设备，所述模拟器机柜包括相互电性连接的模拟器接收装置和模拟器发射装置，所述模拟器接收装置用于将射频信号分为多个频段并分别进行收集、在中频再分时合并为一路信号输出，包括包括多个不同频段的接收组件以及第一混频组件，所述第一混频组件的输出端与所述接收组件的输入端连接；所述模拟器发射装置用于接收所述模拟器接收装置输出的信号、进行处理后合成模拟信号并输出给所述显控机柜进行显示，包括模拟信号合成组件、多个不同频段的发射组件以及第二混频组件，所述模拟信号合成组件以及所述第二混频组件的的输出端均与所述发射组件的输入端连接。

进一步地，所述模拟器接收装置还包括开关组件、第一主机板以及电源模块，所述开关组件、所述接收组件以及所述第一混频组件均与所述第一主机板电性连接；所述接收组件包括0.1～8GHz接收组件、8～18GHz接收组件以及18～40GHz接收频综组件，所述第一混频组件包括第一一本振组件和第一基准组件，所述第一基准组件的输出端与所述第一一本振组件的输入端连接，所述开关组件的输入端与所述接收组件的输出端连接、输出端与所述模拟器发射装置的输入端连接。

进一步地，所述18～40GHz接收频综组件包括18～26GHz接收模块、26～40GHz接收模块以及第一频综模块，所述第一频综模块的输出端分别与所述18～26GHz接收模块和所述26～40GHz接收模块的输入端连接，所述18～26GHz接收模块和所述26～40GHz接收模块的输出端分别与所述8～18GHz接收组件的输入端连接。

进一步地，所述模拟器发射装置还包括第二主机板，所述发射组件包括0.1～8GHz发射组件、8～18GHz发射组件以及18～40GHz发射频综组件，所述第二混频组件包括第二一本振组件和第二基准组件，所述第二基准组件的输出端分别与所述模拟信号合成组件、所述第二一本振组件、所述0.1～8GHz发射组件、所述8～18GHz发射组件以及所述18～40GHz发射频综组件的输入端连接，所述第二一本振组件的输出端分别与所述0.1～8GHz发射组件、所述8～18GHz发射组件的输出端与所述18～40GHz发射频综组件的输入端连接。

进一步地，所述模拟信号合成组件包括两个宽带数字储频组件以及信号合成组件，两个所述宽带数字储频组件的输入端均与所述第二基准组件的输出端连接、输出端均与所述信号合成组件的输入端连接，两个所述宽带数字储频组件分别用于生成目标回波信号和杂波信号并输出给所述信号合成组件。

进一步地，所述18～40GHz发射频综组件包括18～26GHz发射模块、26～40GHz发射模块以及第二频综模块，所述第二频综模块和所述8～18GHz发射组件的输出端均分别与所述18～26GHz发射模块和所述26～40GHz发射模块的输入端连接。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供了一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器，通过模拟器机柜中的模拟器接收装置对射频信号进行分频段收集并合并输出给模拟器发射装置，模拟器发射装置对信号进行处理后合成模拟信号，并输出给所述显控机柜进行显示。该模拟器用一套设备即可模拟多种复杂信号，包括目标信号、雷达信号、干扰信号和杂波信号等，极大地简化了设备组成结构复杂度；工作频率可覆盖0.4GHz～40GHz，最小频率步进可达到5MHz，可实现全频段信号模拟；具有状态切换功能，其中窄带状态下可提高模拟信号的技术指标，宽带状态可以模拟信号带宽500MHz的信号，并且具备扩展信号带宽到1GHz或2GHz的能力；采用直接数字产生500MHz的宽带信号，大大提高了信号技术指标。该模拟器可以用于模拟多种复杂信号，同时还适用于不同体制和不同工作频率的雷达系统对接试验，多功能化和综合化程度高、适用范围广泛。

附图说明

图1为实施例1所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器的结构示意图；

图2为实施例1所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器的工作流程图；

图3为实施例2所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中模拟器接收装置的工作原理图；

图4为实施例2所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中0.1～8GHz接收组件的工作原理图；

图5为实施例2所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中8～18GHz接收组件的工作原理图；

图6为实施例2所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中18～40GHz接收组件的工作原理图；

图7为实施例3所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中模拟器发射装置的工作原理图；

图8为实施例3所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中0.1～8GHz发射组件的工作原理图；

图9为实施例3所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中8～18GHz发射组件的工作原理图；

图10为实施例3所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中18～40GHz接收频综组件的工作原理图；

图11为实施例3所述的一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器中模拟器发射装置的工作流程图。

其中：1、模拟器机柜；11、模拟器接收装置；111、开关组件；112、第一主机板；113、电源模块；114、0.1～8GHz接收组件；115、8～18GHz接收组件；116、18～40GHz接收频综组件；1161、18～26GHz接收模块；1162、26～40GHz接收模块；1163、第一频综模块；117、第一一本振组件；118、第一基准组件；12、模拟器发射装置；121、第二主机板；122、0.1～8GHz发射组件；123、8～18GHz发射组件；124、18～40GHz发射频综组件；1241、18～26GHz发射模块；1242、26～40GHz发射模块；1243、第二频综模块；125、第二一本振组件；126、第二基准组件；127、宽带数字储频组件；128、信号合成组件；2、显控机柜；21、主控机；22、网络交换机；23、显示器；24、操作设备。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

如图1～2所示，本实用新型实施例1提供了一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器，包括相互电性连接的模拟器机柜1和显控机柜2，所述显控机柜2内设有相互电性连接的主控机21和网络交换机22，所述显控机柜2外部设有与所述主控机21电性连接的显示器23和操作设备24，所述模拟器机柜1包括相互电性连接的模拟器接收装置11和模拟器发射装置12，所述模拟器接收装置11用于将射频信号分为多个频段并分别进行收集、在中频再分时合并为一路信号输出，包括包括多个不同频段的接收组件以及第一混频组件，所述第一混频组件的输出端与所述接收组件的输入端连接；所述模拟器发射装置12用于接收所述模拟器接收装置11输出的信号、进行处理后合成模拟信号并输出给所述显控机柜2进行显示，包括模拟信号合成组件、多个不同频段的发射组件以及第二混频组件，所述模拟信号合成组件以及所述第二混频组件的的输出端均与所述发射组件的输入端连接。

如图4所示，首先通过显示器23以及操作设备24(鼠标或键盘)提供的人机交互界面设置模拟信号的各种参数并送至主控机21，由网口将数据传输到网络交换机22中，再通过网络交换机22向模拟器机柜1的两个组合发送控制参数。模拟器机柜1中的模拟器接收组合11根据收到的控制参数，通过不同频段的接收组件接收不同频段的射频信号，将接收到的射频信号通过第一混频组件与本振信号混频，将射频信号下变频到1.2G中频后送给模拟器发射组合2中的模拟信号合成组件合成模拟信号，最后经过第二混频组件上变频到射频后输出。模拟信号合成组件既可以合成目标回波信号和雷达发射信号，也可以杂波信号和干扰信号

实际使用时，该模拟器可以设计为标准CPCI机箱，例如标准7U19”上架式机箱，铝合金金属外表面带保护层，内部支持6U 2～18槽CPCI背板；组合转接板位于后面板上，有射频和低频插座，用于与其他组合连接。组合内各组件采用从前向后的插入方式插入母板，组件有助推助拔装置，保证组件顺利插拔。组件控制信号通过母板传输，组件的射频信号都由组件前部的SMA插座输入输出，各个组件之间使用同轴电缆连接。组件模拟部分电路采用屏蔽结构，外罩金属盒体，保证电磁兼容性。显控机柜1与接收处理机柜2可以采用一体式设计，标准34U 19”机柜，前面玻璃门，后侧对开门，从而方便实用。

本实施例提供的多功能综合信号模拟器，通过模拟器接收装置11对射频信号进行分频段收集并合并输出给模拟器发射装置12，模拟器发射装置12对信号进行处理后合成模拟信号，并输出给所述显控机柜2进行显示。该模拟器用一套设备即可模拟多种复杂信号，包括目标信号、雷达信号、干扰信号和杂波信号等，极大地简化了设备组成结构复杂度；工作频率可覆盖0.4GHz～40GHz，最小频率步进可达到5MHz，可实现全频段信号模拟；具有状态切换功能，其中窄带状态下可提高模拟信号的技术指标，宽带状态可以模拟信号带宽500MHz的信号，并且具备扩展信号带宽到1GHz或2GHz的能力；采用直接数字产生500MHz的宽带信号，大大提高了信号技术指标。该模拟器可以用于模拟多种复杂信号，同时还适用于不同体制和不同工作频率的雷达系统对接试验，多功能化和综合化程度高、适用范围广泛。

实施例2

如图3～6所示，本实施例2在实施例1的基础上提供了一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器，该实施例2进一步限定了所述模拟器接收装置11还包括开关组件111、第一主机板112以及电源模块113，所述开关组件111、所述接收组件以及所述第一混频组件均与所述第一主机板112电性连接；所述接收组件包括0.1～8GHz接收组件114、8～18GHz接收组件115以及18～40GHz接收频综组件116，所述第一混频组件包括第一一本振组件117和第一基准组件118，所述第一基准组件118的输出端与所述第一一本振组件117的输入端连接，所述开关组件111的输入端与所述接收组件的输出端连接、输出端与所述模拟器发射装置12的输入端连接。

所述18～40GHz接收频综组件116包括18～26GHz接收模块1161、26～40GHz接收模块1162以及第一频综模块1163，所述第一频综模块1163的输出端分别与所述18～26GHz接收模块1161和所述26～40GHz接收模块1162的输入端连接，所述18～26GHz接收模块1161和所述26～40GHz接收模块1162的输出端分别与所述8～18GHz接收组件115的输入端连接。

0.1～8GHz接收组件114、8～18GHz接收组件115、18～40GHz接收组件116、第一一本振组件117以及第一基准组件118均可以通过FPGA芯片实现。FPGA芯片可以接收CPCI总线上涉及本组件的信息、同时相应地控制组件内电路，并向CPCI总线发送本组件的信息。

0.1-8GHz接收组件114(仅使用其中0.4～8GHz频段)和8-18GHz接收组件115分别用于接收各自对应频率范围的射频信号，并接收来自第一一本振组件117和第一基准组件118产生的二本振信号，与一本振混频后再与二本振混频产生1.2GHz中频信号进入开关组件111中，由开关组件111进行频率选择并输入给模拟器发射装置12；18-40GHz接收频综组件116接收来自两个通道的信号(18-26GHz和26-40GHz)，将两个通道的信号与第一基准组件118产生的100MHz混频后下变频到8-18GHz，分两个通道将信号输入到8-18GHz接收组件115；第一基准组件118产生一本振信号、二本振信号和产生100MHz基准信号输入给模拟器发射装置12以及其他外部组件。

由于输入信号的功率范围非常宽，达到100dB的动态范围，因此，在0.1～8GHz接收组件114、8～18GHz接收组件115以及18～40GHz接收组件116的输入端均加有大步进的数控衰减器，用于接收大信号，防止接收机饱和。对于0.1～8GHz接收组件114和8～18GHz接收组件115，由于其接收信号频段范围均非常宽、无法用单个滤波器实现镜频抑制功能，因此选用开关滤波模块将信号分为多个频段，以更好地抑制各频段的镜频分量。0.1-8GHz和8-18GHz的射频信号与调频的一本振信号混频、分别产生9.8GHz和3.4GHz的一中频信号，一中频信号和固定的二本振信号混频产生1.2GHz的二中频信号。9.8GHz的一中频信号带宽分为600MHz和60MHz两种，二中频信号带宽分为500MHz和50MHz两种，这样两级级联后接收通道可以满足系统带宽的指标500MHz和50MHz；而3.4GHz的一中频信号带宽分为1.1GHz和600MHz两种，二中频信号带宽分为1GHz和500MHz两种，这样两级级联后接收通道可以满足系统带宽的指标1GHz和500MHz。上述情况下均可以通过开关组件111切换两种通带宽度。

而对于18～40GHz接收组件116，其接收信号频率范围更宽、无法用单个通道实现接收功能，因此需要设置两个接收通道，分别接收18-26GHz和26-40GHz的信号。两路射频信号与一本振信号混频，均产生8-18GHz的一中频信号，两路一中频信号同时发送至8-18GHz接收组件115，并实现二次混频、输出1.2GHz中频信号，按照前述方式进行处理。要注意的是，当接收18-40GHz的信号时，8-18GHz接收组件115的数控衰减器必须恒定衰减2dB，使接收机不饱和。

在0.1～8GHz接收组件114、8～18GHz接收组件115以及18～40GHz接收组件116的输出端耦合出一路信号用于故障监测；每个通道内均设有两级数控衰减器，实现61.5dB的动态范围扩展，最终实现100dB的动态范围。

第一一本振组件117用于产生0.4-18GHz信号变频所需要的各种跳频一本振信号(9-18GHz超宽带跳频信号)。

第一基准组件118内部有100MHz晶振，是用内部的100MHz还是外系统送来的10MHz参考信号可以用开关进行选择，经过放大器，由功分器产生两路0.4-18GHz信号变频所需要的固定二本振信号，为全波段变频提供第二次混频用点频源；还可以产生一路采样时钟，其中二本振信号和采样时钟由锁相环产生；同时还产生三路100MHz基准信号送其他组件，产生10MHz参考信号送外系统用于系统相参。

开关组件111选取快速、低插损的单刀双掷开关实现对0.1-8GHz接收组件和8-18GHz接收组件两路输出的中频信号进行选择，然后用31.5dB的数控衰减器对中频信号进行幅度控制，以调整接收机增益。再将1.2GHz中频信号一分为三，其中两路信号分别进行放大、滤波等处理后，送给模拟器发射装置12，另一路备用。

实施例3

如图7～11所示，本实施例3在实施例1的基础上提供了一种机载电子对抗多功能综合信号模拟器，该实施例3进一步限定了所述模拟器发射装置12还包括第二主机板121，所述发射组件包括0.1～8GHz发射组件122、8～18GHz发射组件123以及18～40GHz发射频综组件124，所述第二混频组件包括第二一本振组件125和第二基准组件126，所述第二基准组件126的输出端分别与所述模拟信号合成组件、所述第二一本振组件125、所述0.1～8GHz发射组件122、所述8～18GHz发射组件123以及所述18～40GHz发射频综组件124的输入端连接，所述第二一本振组件125的输出端分别与所述0.1～8GHz发射组件122、所述8～18GHz发射组件123的输出端与所述18～40GHz发射频综组件124的输入端连接。

所述模拟信号合成组件包括两个宽带数字储频组件127以及信号合成组件128，两个所述宽带数字储频组件127的输入端均与所述第二基准组件126的输出端连接、输出端均与所述信号合成组件128的输入端连接，两个所述宽带数字储频组件127分别用于生成目标回波信号和杂波信号并输出给所述信号合成组件128。

所述18～40GHz发射频综组件124包括18～26GHz发射模块1241、26～40GHz发射模块1242以及第二频综模块1243，所述第二频综模块1243和所述8～18GHz发射组件123的输出端均分别与所述18～26GHz发射模块1241和所述26～40GHz发射模块1242的输入端连接。

模拟器发射装置12信号形式分为两部分：数字部分和模拟部分。数字部分由宽带数字储频组件实现。模拟目标回波状态时，对模拟器接收装置11送来的1.2G中频信号进行采样、数字下变频、滤波和抽取，然后将数据存储到DDR中，再根据控制信息，按一定的延迟时间将DDR中的波形数据进行数字上变频和D/A变换产生目标回波信号，在其中的上变频环节可以实现多普勒功能。杂波和干扰状态时，直接从Flash中读取波形数据，经过D/A变换实现杂波信号和干扰信号。模拟部分由信号合成、基准信号、本振信号和上变频通道实现。发射部分同接收部分很类似，但是信号的变频正好相反，将1.2G中频信号上变频到发射频率。频段也划分为0.4-8GHz、8-18GHz、18-26GHz、26-40GHz四个频段，本振信号的选择也同接收部分一致。信号合成的功能是将杂波信号和干扰信号加到目标回波信号中。

模拟器发射装置12有两种工作模式：一种是接收外部1.2G信号，利用数字储频方法实现转发式模拟，这种方法可以完成目标回波模拟和欺骗干扰模拟功能；另一种是自主产生模拟信号，不需要接收外部1.2G信号，这种方法可以产生包括雷达发射信号、目标回波信号、欺骗干扰信号、杂波信号和压制干扰信号等。在本模拟器中，这两种模式产生的信号在信号合成组件中可以由回波信号同干扰、杂波等信号合成，由此来实现多功能模拟器的多种模拟信号。

0.1～8GHz发射组件122、8～18GHz发射组件123、18～40GHz发射频综组件124、第二一本振组件125、第二基准组件126、宽带数字储频组件127以及信号合成组件128均可以通过FPGA芯片实现。FPGA芯片可以接收CPCI总线上涉及本组件的信息、同时相应地控制组件内电路，并向CPCI总线发送本组件的信息。

0.1-8GHz发射组件122(仅使用其中0.4～8GHz频段)以及8-18GHz发射组件123均在输入端采用两种带宽的滤波器组，可以提高窄带信号的射频输出信号的杂散抑制。1.2GHz中频信号和固定的二本振混频、分别产生9.8GHz和3.4GHz的一中频信号，一中频信号再与第二一本振组件125产生的一本振信号混频、分别产生0.4-8GHz范围和8-18GHz范围的射频信号。

18-40GHz发射频综组件124发射信号频段范围是18-40GHz，范围极宽，无法用单个通道实现接收功能，因此用两个接收通道来实现，分别接收18-26GHz和26-40GHz的信号。第二频综模块1243根据100MHz的输入参考信号，用锁相环产生多个点频信号，作为18-40GHz信号变频的一本振和二本振信号。来自8-18GHz发射组件的一路8-18GHz一中频信号与一本振信号混频产生18-26GHz的射频信号：另一路8-18GHz一中频信号与一本振信号混频产生26-40GHz的射频信号。为了提高发射信号的带外抑制度和降低杂散电平，在每一路发射通道中采样多频段开关滤波器组，将18-26GHz分为18-22GHz和22-26GHz两个频段，将26-40GHz分为26-30GHz、30-34GHz、34-38GHz和38-40GHz四个频段。

另外，发射通道的总增益为20dB，在输入信号功率-40～0dBm时，可以保证最大输出功率大于15dBm。并在每一个发射通道中都设置了总衰减量为63dB的数控衰减器，可以完成对发射信号的功率调解功能。

第二一本振组件125以及第二基准组件126的结构和功能分别与第一一本振组件117以及第一基准组件118相同。

宽带数字储频组件127是多功能综合信号模拟器的关键部件，完成中心频率1.2GHz、带宽500MHz目标信号的回波模拟和生成杂波信号、干扰信号，因此FPGA采用Xilinx公司的V6器件XC6VSX315T-2FF1759I，该芯片属于高速信号处理类FPGA。

在目标状态时，首先对模拟器接收装置11送来的1.2GHz宽带信号A/D采样、数字下变频、滤波和抽取，然后将波形基带数据存储到DDR中。根据第二主机板121下发的目标参数，从DDR中读取的波形基带数据，进行上变频、插值、滤波和正交调制，然后D/A输出1.2GHz宽带目标回波波形信号。当需要模拟多普勒频率时，在上变频过程中，调制NCO的频率来实现多普勒功能。杂波和干扰两种状态实现方法基本一样，同目标状态相比较，减少了对目标采样的环节，直接从DDR中读取主机板下发的波形数据，生成相应的杂波信号和干扰信号。

在FLASH中可以预存储几种雷达发射波形基带数据，如单脉冲、线性调频和相位编码等，当需要模拟雷达发射波形时，按不同的地址读取对应的发射波形基带数据，再经过变频、插值、滤波、正交调制和D/A，输出雷达发射波形。

信号合成组件128对输入的六路1.2GHz中频信号进行合成，实现在目标信号上叠加杂波信号或干扰信号；再功分输出二路1.2GHz中频信号，分别送给0.4～8GHz发射组件和8-18GHz发射组件。

以上实施例中未具体限定或描述的技术特征(例如不同芯片之间如何连接、如何集成在一个主控板上等)均为常规技术手段，任何能实现上述功能的技术手段均可以使用。本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相反或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。