一种模拟雷达回波及干扰装置的制作方法

1.本实用新型属于雷达设备技术领域，尤其是涉及一种模拟雷达回波及干扰装置。


背景技术：

2.随着科技的发展，雷达作为一种必不可少的战略武器越来越重要。雷达主要用于监测环境，以及时针对环境做出动作。因此，对于雷达，确定其监测性能是至关重要的。通常要获取雷达的监测性能需要对环境进行实际探测然后将实际探测结果与雷达的探测结果进行比对，以确定雷达的监测性能。另外，也可以使用其他精确度较高的雷达的探测结果作为标准探测结果，然后基于标准探测结果和被测雷达的探测结果进行比对，确定被测雷达的监测性能。然而，不管进行实际探测还是通过其他雷达进行探测都需要极大的成本才能实现，且准确度不高。
3.有鉴于此，本说明书中的一些实施例提出了一种模拟雷达回波及干扰装置，以为雷达技术体制验证，功能性能验证提供低成本的解决方案。


技术实现要素：

4.针对背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种模拟雷达回波及干扰装置，包括天线、射频电缆、宽带射频模块和数字处理模块；所述天线与目标雷达和所述射频电缆通信连接，以接收目标雷达发出的信号，得到接收信号；及接收并发射回波信号或干扰信号；所述射频电缆与所述天线和所述宽带射频模块通信连接，以将所述接收信号发送至所述宽带射频模块；及将所述回波信号或所述干扰信号发送至所述天线；所述宽带射频模块与所述射频电缆和所述数字处理模块通信连接，以将所述接收信号变频后输入所述数字处理模块；及将初始回波信号和初始干扰信号变频生成所述回波信号或所述干扰信号；所述数字处理模块与所述宽带射频模块通信连接，以接收所述变频后的接收信号；及生成所述初始回波信号或所述初始干扰信号。
5.进一步的，所述宽带射频模块包括接收前端、固态功放、下变频通道、上变频通道和频综；所述接收前端与所述射频电缆和所述下变频通道通信连接，以将接收信号进行滤波放大得到第一滤波信号，并将所述第一滤波信号输入所述下变频通道；所述下变频通道与所述接收前端、所述数字处理模块和所述频综通信连接，以将所述第一滤波信号进行下变频处理，得到中频信号，并将所述中频信号输入所述数字处理模块；所述上变频通道与所述接收前端、所述数字处理模块和所述频综通信连接，以将所述回波信号和所述干扰信号进行上变频，得到高频信号；所述固态功放与所述上变频通道和所述天线通信连接，以将所述高频信号进行滤波放大后输入所述天线；所述频综与所述上变频通道和所述下变频通道通信连接，以为所述上变频通道和所述下变频通道产生本振信号。
6.进一步的，所述下变频通道包括限幅器、开关滤波器、放大器、衰减器、单刀双掷开关、滤波器和混频器；将所述接收信号分别输入第一限幅器和第二限幅器；所述第一限幅器与第一开关滤波器通信连接，所述第一开关滤波器与第一放大器通信连接，所述第一放大
器与第一衰减器通信连接；所述第二限幅器与第二放大器通信连接；所述第一衰减器和所述第二放大器均与第一单刀双掷开关通信连接，所述第一单刀双掷开关与第二开关滤波器通信连接，所述第二开关滤波器与第三放大器通信连接，所述第三放大器与可调衰减器通信连接，所述可调衰减器与第三开关滤波器通信连接，所述第三开关滤波器与第四放大器通信连接，所述第四放大器与第二衰减器通信连接，所述第二衰减器与第一滤波器通信连接，所述第一滤波器与第三衰减器通信连接，所述第三衰减器与第一混频器通信连接，所述第一混频器与第四衰减器和第五衰减器通信连接，所述第五衰减器与第二滤波器通信连接，所述第二滤波器与第六衰减器通信连接，所述第六衰减器与第三滤波器通信连接，所述第三滤波器与第五放大器通信连接，所述第五放大器与第七衰减器通信连接，所述第七衰减器与第二混频器通信连接，所述第二混频器与第八衰减器通信连接，所述第八衰减器与第四滤波器通信连接，所述第四滤波器与第六放大器通信连接，所述第六放大器与第九衰减器通信连接，所述第九衰减器与第七放大器通信连接，所述第七放大器与第十衰减器通信连接，所述第十衰减器与第八放大器通信连接，所述第八放大器与第五滤波器通信连接。
7.进一步的，所述频综包括鉴相器、滤波器、压控振荡器、功分器、衰减器、放大器、分频器、倍频器和单刀双掷开关；信号从鉴相器输入，所述鉴相器与第六滤波器通信连接，所述第六滤波器与压控振荡器通信连接，所述压控振荡器与功分器通信连接，所述功分器与第十二衰减器和第十一衰减器通信连接；所述第十二衰减器与第十放大器通信连接，所述第十放大器与分频器通信连接，所述分频器与第九放大器通信连接，所述第九放大器与所述鉴相器通信连接；所述第十一衰减器与倍频器通信连接，所述倍频器与第十三衰减器通信连接，所述第十三衰减器与第二单刀双掷开关通信连接，所述第二单刀双掷开关与第七滤波器和第八滤波器通信连接；所述第七滤波器和所述第八滤波器均与第三单刀双掷开关通信连接，所述第三单刀双掷开关与第十四衰减器通信连接，所述第十四衰减器与第十一放大器通信连接。
8.进一步的，所述数字处理模块包括信号采集测量单元、信号分选识别单元、雷达回波模拟单元和干扰信号产生单元；所述信号采集测量单元与所述宽带射频模块通信连接，以对变频后的接收信号进行采集测量，得到多个脉冲描述字pdw；所述信号分选识别单元与所述信号采集测量单元通信连接，以基于所述脉冲描述字pdw，对每个脉冲进行分选处理，得到分选结果；所述雷达回波模拟单元与所述信号采集测量单元和所述信号分选识别单元通信连接，以基于所述脉冲描述字pdw、所述分选结果和回波控制参数，模拟所述目标雷达的回波信号；所述干扰信号产生单元与所述信号采集测量单元和所述信号分选识别单元通信连接，以基于所述脉冲描述字pdw、所述分选结果和干扰控制参数，生成所述目标雷达的干扰信号。
9.进一步的，所述雷达回波模拟单元包括，模数转换器adc、正交生成器、多普勒生成器、调制器、距离延迟器、合成器和数模转换器dac；信号可以从所述模数转换器adc输入，所述模数转换器与所述正交生成器通信连接；所述正交生成器分别与第一多普勒生成器、第二多普勒生成器和第三多普勒生成器通信连接；所述第一多普勒生成器与第一调制器通信连接，所述第一调制器与第一距离延迟器通信连接；所述第二多普勒生成器与第二调制器通信连接，所述第二调制器与第二距离延迟器通信连接；所述第三多普勒生成器与第三调制器通信连接，所述第三调制器与第三距离延迟器通信连接；所述第一距离延迟器、第二距
离延迟器和第三距离延迟器均与所述合成器通信连接；所述合成器与所述数模转换器dac通信连接。
10.进一步的，所述数字处理模块包括adc、dac、fpga和存储器；所述adc的转换速率为2.5gsps，采样率为12bit；所述dac的转换速率为 2.5gsps，采样率为14bit；所述fpga包括第一fpga和第二fpga，所述第一fpga和所述第二fpga用于1.3ghz～2.3ghz频率范围内1ghz带宽的数字接收处理及干扰处理；所述存储器包括多组ddr3存储器，所述 ddr3存储器的容量为4gbit。
11.进一步的，还包括电源模块和输入输出接口；所述电源模块内置浪涌抑制电路和滤波电路；所述输入输出接口包括射频输入端口、射频输出端口、电源端口、rs232端口和rj45网口。根据上述所述的模拟雷达回波及干扰装置，其特征在于，所述天线的频段为4～12ghz、增益不小于 0dbi、天线覆盖范围为水平360
°
，俯仰不小于
±
15
°
；天线驻波比小于2.0。
12.进一步的，所述模拟雷达回波及干扰装置设置在无人机上。
13.本实用新型具有如下优点和有益效果：
14.本实用新型中，通过模拟真实的战场复杂电磁环境，为雷达技术体制验证，功能性能验证提供了低成本的解决方案。
附图说明
15.图1为本实用新型的一些实施例提供的一种模拟雷达回波及干扰装置的示意图；
16.图2为本实用新型的一些实施例提供的宽带射频模块的示意图；
17.图3为本实用新型的一些实施例提供的上变频通道的示意图；
18.图4为本实用新型的一些实施例提供的频综的示意图；
19.图5为本实用新型的一些实施例提供的数字处理模块的示意图；
20.图6为本实用新型的一些实施例提供的雷达回波模拟单元的示意图；
21.图7为本实用新型的一些实施例提供的一种模拟雷达回波及干扰装置的工作场景图。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.图1为本实用新型的一些实施例提供的一种模拟雷达回波及干扰装置的示意图。如图1所示，模拟雷达回波及干扰装置包括天线、射频电缆、宽带射频模块和数字处理模块。
25.天线与目标雷达和射频电缆通信连接，以接收目标雷达发出的信号，得到接收信号；及接收并发射回波信号或干扰信号。天线采用一个全向天线，收发时分复用。
26.在一些实施例中，天线的频段可以为4～12ghz、增益不小于0dbi、天线覆盖范围为水平360
°
，俯仰不小于
±
15
°
；天线驻波比小于2.0。
27.射频电缆与天线和宽带射频模块通信连接，以将接收信号发送至宽带射频模块；及将回波信号或干扰信号发送至天线。
28.宽带射频模块与射频电缆和数字处理模块通信连接，以将接收信号变频后输入数字处理模块；及将初始回波信号和初始干扰信号变频生成回波信号或干扰信号。
29.数字处理模块与宽带射频模块通信连接，以接收变频后的接收信号；及生成初始回波信号或初始干扰信号。数字处理模块集成高速adc、高速 dac、大规模fpga等，主要完成信号检测、参数测量、样本提取、时序控制、干扰调制、回波模拟、通信接口等功能。
30.在一些实施例中，数字处理模块包括adc、dac、fpga和存储器。 adc的转换速率为2.5gsps，采样率为12bit。dac的转换速率为2.5gsps，采样率为14bit。fpga包括第一fpga和第二fpga，第一fpga和第二 fpga用于1.3ghz～2.3ghz频率范围内1ghz带宽的数字接收处理及干扰处理。存储器包括多组ddr3存储器，ddr3存储器的容量为4gbit。
31.在一些实施例中，模拟雷达回波及干扰装置还可以包括电源模块和输入输出接口；电源模块内置浪涌抑制电路和滤波电路。输入输出接口包括射频输入端口、射频输出端口、电源端口、rs232端口和rj45网口。
32.电源模块将输入的ac 220v 50hz供电转换为dc 12v供设备使用，接收变频通道模块和数字部分在各自模块内部完成dc/dc变换。ac/dc电源模块的指标要求功耗不高于250w，考虑一定余量，选用输出为dc12v/25a 的coa120-220s12。
33.天线接收到射频信号通过电缆进入到宽带射频模块，在模块内部 4ghz～12ghz瞬时宽带覆盖，进入到变频模块，输出1路1ghz带宽(1.3ghz ～2.3ghz)的中频信号，由数字处理模块进行信号检测和参数测量，形成 pdw参数。数字处理模块同时进行信号采样存储，并根据信号分选识别结果及干扰控制命令执行相应的干扰信号调制。干扰信号经d/a转换后上变频输出。
34.电源模块将外部提供的dc 28v供电转换为内部所需的直流供电。
35.图2为本实用新型的一些实施例提供的宽带射频模块的示意图。如图2 所示，宽带射频模块包括接收前端、固态功放、下变频通道、上变频通道和频综。
36.宽带射频模块在接收时，主要完成射频信号的滤波放大、下变频，形成中频信号送数字处理模块；发射时，将来自数字处理模块的的中频干扰信号进行上变频、滤波放大后送天线；同时，为系统提供基准时钟、采样时钟等点频源信号。
37.接收前端与射频电缆和下变频通道通信连接，以将接收信号进行滤波放大得到第一滤波信号，并将第一滤波信号输入下变频通道。例如，接收前端接收1路4ghz～12ghz信号，分别与本振混频滤波后，滤波放大输出给数字处理模块。
38.下变频通道与接收前端、数字处理模块和频综通信连接，以将第一滤波信号进行下变频处理，得到中频信号，并将中频信号输入数字处理模块。例如，下变频通道可以将送入的1路4ghz～12ghz信号通过滤波变频后到 1.8ghz
±
500mhz中频输出。
39.上变频通道与接收前端、数字处理模块和频综通信连接，以将回波信号和干扰信号进行上变频，得到高频信号。
40.固态功放与上变频通道和天线通信连接，以将高频信号进行滤波放大后输入天
线。
41.频综与上变频通道和下变频通道通信连接，以为上变频通道和下变频通道产生本振信号。频综主要产生送给变频组件的本振信号，以及送给信号采集处理的系统采样时钟。工作过程中，频综应通过同步串口与数字处理模块进行通讯，接收来自数字处理模块的各种工作参数，并控制变频组件，完成频综和变频组件工作状态的上报。
42.在一些实施例中，宽带射频模块包括1个下变频组件、1个上变频组件、 1个频率源模块、1个2.4g时钟组件。其中，宽带射频模块由2块3u子模块组成，共同完成上下变频、功率放大等功能。
43.图3为本实用新型的一些实施例提供的下变频通道的示意图。如图3 所示，下变频通道包括限幅器、开关滤波器、放大器、衰减器、单刀双掷开关、滤波器和混频器。
44.在一些实施例中，下变频通道采用单信道变频方案，把频率划分为3 个频段：3ghz～5.4ghz、5.2ghz～8.3ghz、8.1ghz～12.5ghz，采用开关滤波组进行频段选择。采用两次变频，最终下变到1.8ghz。
45.将接收信号分别输入第一限幅器和第二限幅器。第一限幅器与第一开关滤波器通信连接，第一开关滤波器与第一放大器通信连接，第一放大器与第一衰减器通信连接。第二限幅器与第二放大器通信连接；第一衰减器和第二放大器均与第一单刀双掷开关通信连接，第一单刀双掷开关与第二开关滤波器通信连接，第二开关滤波器与第三放大器通信连接，第三放大器与可调衰减器通信连接，可调衰减器与第三开关滤波器通信连接，第三开关滤波器与第四放大器通信连接，第四放大器与第二衰减器通信连接，第二衰减器与第一滤波器通信连接，第一滤波器与第三衰减器通信连接，第三衰减器与第一混频器通信连接，第一混频器与第四衰减器和第五衰减器通信连接，第五衰减器与第二滤波器通信连接，第二滤波器与第六衰减器通信连接，第六衰减器与第三滤波器通信连接，第三滤波器与第五放大器通信连接，第五放大器与第七衰减器通信连接，第七衰减器与第二混频器通信连接，第二混频器与第八衰减器通信连接，第八衰减器与第四滤波器通信连接，第四滤波器与第六放大器通信连接，第六放大器与第九衰减器通信连接，第九衰减器与第七放大器通信连接，第七放大器与第十衰减器通信连接，第十衰减器与第八放大器通信连接，第八放大器与第五滤波器通信连接。
46.在一些实施例中，下变频通道的链路射频端预置40db数控衰减，分别为1，2，4，8，16，40db步进。另外通道预留1bit校准位，用于调整开关滤波器之间的一致性(可选择范围为1-3db)。同时有2bit固定调整位用于调整通道之间的幅度一致性(校准位后剩下的控制位通过固定于0电平或者高电平实现通道增益调整)。
47.图4为本实用新型的一些实施例提供的频综的示意图。如图4所示，频综包括鉴相器、滤波器、压控振荡器、功分器、衰减器、放大器、分频器、倍频器和单刀双掷开关。
48.信号从鉴相器输入，鉴相器与第六滤波器通信连接，第六滤波器与压控振荡器通信连接，压控振荡器与功分器通信连接，功分器与第十二衰减器和第十一衰减器通信连接。第十二衰减器与第十放大器通信连接，第十放大器与分频器通信连接，分频器与第九放大器通信连接，第九放大器与鉴相器通信连接。第十一衰减器与倍频器通信连接，倍频器与第十三衰减器通信连接，第十三衰减器与第二单刀双掷开关通信连接，第二单刀双掷开关与第七滤波器和第八滤波器通信连接；第七滤波器和第八滤波器均与第三单刀双掷开关通信
连接，第三单刀双掷开关与第十四衰减器通信连接，第十四衰减器与第十一放大器通信连接。
49.在一些实施例中，鉴相器选用国腾的gm4704，压控振荡器vco选用 hmc773，出12-20ghz频率信号，通过二倍频输出到24-40ghz，最后通过开关滤波器分为两段(24～32ghz，32～40ghz)输出，开关滤波器的作用主要滤除谐波。可调衰减器选用hmc472lp4e，该衰减器的衰减范围0db～ 31.5db，步进0.5db。
50.图5为本实用新型的一些实施例提供的数字处理模块的示意图。如图5 所示，数字处理模块包括信号采集测量单元、信号分选识别单元、雷达回波模拟单元和干扰信号产生单元。
51.信号采集测量单元与宽带射频模块通信连接，以对变频后的接收信号进行采集测量，得到多个脉冲描述字pdw。
52.信号分选识别单元与信号采集测量单元通信连接，以基于脉冲描述字 pdw，对每个脉冲进行分选处理，得到分选结果。
53.雷达回波模拟单元与信号采集测量单元和信号分选识别单元通信连接，以基于脉冲描述字pdw、分选结果和回波控制参数，模拟目标雷达的回波信号。
54.干扰信号产生单元与信号采集测量单元和信号分选识别单元通信连接，以基于脉冲描述字pdw、分选结果和干扰控制参数，生成目标雷达的干扰信号。
55.在一些实施例中，数字处理模块上有1路2.5gsps采样率12bit的adc， 1路2.5gsps采样率14bit的dac，后接2片xilinx 7系列的fpga，用于1.3ghz～2.3ghz频率范围内1ghz带宽的数字接收处理及干扰处理。模块中的多组ddr3存储器，用于存放原始数据和pdw数据。ddr3选用4gbit 容量(256m*16bit)，每组2片，a组和b组一起构成256m*32bit的乒乓存储器，用于存放最高2.5gsps采样率12bit的原始数据。时钟采用 lmk04828实现时钟。
56.图6为本实用新型的一些实施例提供的雷达回波模拟单元的示意图。如图6所示，雷达回波模拟单元包括模数转换器adc、正交生成器、多普勒生成器、调制器、距离延迟器、合成器和数模转换器dac。
57.信号可以从模数转换器adc输入，模数转换器与正交生成器通信连接。
58.正交生成器分别与第一多普勒生成器、第二多普勒生成器和第三多普勒生成器通信连接。
59.第一多普勒生成器与第一调制器通信连接，第一调制器与第一距离延迟器通信连接。
60.第二多普勒生成器与第二调制器通信连接，第二调制器与第二距离延迟器通信连接。
61.第三多普勒生成器与第三调制器通信连接，第三调制器与第三距离延迟器通信连接。
62.第一距离延迟器、第二距离延迟器和第三距离延迟器均与合成器通信连接。
63.合成器与数模转换器dac通信连接。
64.图7为本实用新型的一些实施例提供的一种模拟雷达回波及干扰装置的工作场景图。如图7所示，模拟雷达回波及干扰装置可以设置在无人机上。
65.雷达回波模拟场景规划包括，干扰机部署于无人机上，升空高度50～ 120m；干扰
机距雷达：0.5～1.5km。规划的目标场景模拟参数包括，目标距离：20～300km；目标高度：3000～30000m；目标速度：-6～6马赫。雷达回波及干扰模拟器选择雷达回波信号工作模式，可模拟不同的距离、速度及rcs特征的雷达回波信号。
66.在一些实施例中，模拟雷达回波及干扰装置可以通过径向逼近、径向远离、斜线掠过、曲线掠过等方式模拟目标雷达的监测目标。目标雷达可以是指需要进行监测性能检验的雷达。
67.径向逼近模拟的场景规划为，将模拟装置部署于无人机上，距离目标雷达1km左右，升空高度100m左右，模拟目标从300km到20km逐步逼近目标雷达。
68.径向远离模拟的场景规划为，将模拟装置署于无人机上，距离目标雷达1km左右，升空高度100m左右，模拟目标从20km到300km逐步远离目标雷达。
69.斜线掠过模拟的场景规划为，将模拟装置部署于无人机上，距离目标雷达1km左右，升空高度100m左右，无人机从某个区域斜线掠过目标雷达。模拟目标从相同区域更远距离斜线掠过目标雷达。
70.曲线掠过模拟的场景规划为，将模拟装置部署于无人机上，距离目标雷达1km左右，升空高度100m左右，无人机从某个区域斜线掠过目标雷达。模拟目标从相同扇区范围内曲线掠过目标雷达。
71.在一些实施例中，可以将模拟雷达回波及干扰装置作为固定干扰源，在设定的区域辐射干扰信号，验证产生的各种样式以及对目标雷达的干扰效果。干扰样式试验项目包括，宽带噪声：带宽可调。瞄频噪声：瞄频精度小于1khz。单目标拖距拖速：固定拖距、匀速拖距、加速拖距。多目标拖距拖速：目标数、间距、匀速、加速拖。
72.在另一些实施例中，可以将模拟雷达回波及干扰装置部署于无人机，模拟电子战飞机在雷达防区外跑道上巡航，过程中施放欺骗或压制干扰，掩护其他装备突防，以模拟典型的支援干扰场景。
73.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。