專利名稱：一種寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器(簡稱雷達(dá)模擬器)，屬于寬帶雷達(dá)目標(biāo)信號模擬校驗技術(shù)領(lǐng)域，它在高分辨率雷達(dá)修理后或研制過程中完成對雷達(dá)參數(shù)校驗及性能測試。
背景技術(shù)：
具有瞬時超帶寬雷達(dá)，因其高的距離分辨率、抗干擾能力強(qiáng)、優(yōu)秀目標(biāo)檢測和識別能力等優(yōu)點，受到世界各國的普遍重視，如美國部署的地基成像雷達(dá)(GBR)，其中心頻率在 X波段、瞬時帶寬1GHz，可探測距離為4000Km，距離分辨率為15cm ;德國、加拿大、荷蘭聯(lián)合研制的X波段有源艦載雷達(dá)APAR等(文樹梁，袁起，秦忠宇。寬帶相控陣?yán)走_(dá)的設(shè)計準(zhǔn)則與發(fā)展方向[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2010，27 (6) :1007-1008)。超寬帶雷達(dá)在空間監(jiān)視、導(dǎo)彈防御以及反隱身等方面具有重大戰(zhàn)略意義。國內(nèi)開展超寬帶雷達(dá)科研工作相對較晚，但已取得一定的研究成果，然而在超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)的研制和調(diào)試過程中對雷達(dá)系統(tǒng)性能評估通過外場試驗耗資巨大，難以全面測量雷達(dá)系統(tǒng)在各種復(fù)雜環(huán)境下的性能參數(shù)(張燕青，屈紅剛。某雷達(dá)目標(biāo)模擬器的軟硬件設(shè)計[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2004，33 (4) 61-62), 于是劉夷等人研制了一種寬帶雷達(dá)回波信號模擬器，該模擬器采用了基于FPGA+A D9957結(jié)構(gòu)，以固定點目標(biāo)為例分析了 ISAR信號目標(biāo)回波的特點，最大輸出帶寬為200MHz，滿足了工程要求。(劉夷，宿紹瑩，陳曾平。一種寬帶雷達(dá)回波信號模擬器設(shè)計[J]。雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2010,08(2) :125-126)。隨著現(xiàn)代高分辨雷達(dá)的輸出帶寬越來越高，雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波已不再是點目標(biāo)，而是沿距離展開的距離像，對寬帶回波信號模擬需要進(jìn)一步的研究和論證，于是王超等人實現(xiàn)了一種基于寬帶數(shù)字射頻存儲器和數(shù)字圖像合成器的高分辨雷達(dá)目標(biāo)回波模擬器，采用去斜率處理來降低系統(tǒng)中頻處理帶寬，對其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制后重構(gòu)信號，從而模擬各種運動目標(biāo)回波信號(王超，李毅，袁乃昌。高分辨雷達(dá)目標(biāo)回波模擬器設(shè)計[J]。系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2007，29 (2) :1268-1269)，并且江海清等人設(shè)計了雷達(dá)欺騙干擾信號調(diào)制器，模擬了雷達(dá)回波干擾信號(江海清，高梅國，李云杰，王宗博。基于 FPGA的雷達(dá)欺騙干擾信號調(diào)制器的設(shè)計[J]?，F(xiàn)代雷達(dá)，2008，30 (8) :31-32)，然而現(xiàn)代寬帶雷達(dá)帶寬達(dá)到IGHz以上，劉夷、王超等人研制的高分辨率雷達(dá)模擬器不能滿足超帶寬要求，此外雷達(dá)信號Stretch處理會對成像帶來誤差，需要對其進(jìn)行補償。

發(fā)明內(nèi)容
I、目的本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器，在X波段上實現(xiàn) I. 3GHz帶寬，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。該雷達(dá)模擬器以我國某在研的?；瑢拵А?高分辨率雷達(dá)為適用對象，通過空饋方式接收?；走_(dá)發(fā)射的調(diào)頻步進(jìn)頻信號，并對其進(jìn)行相應(yīng)的距離、速度、幅度調(diào)制后重構(gòu)發(fā)射信號，再通過天線輻射給?；走_(dá)，從而模擬目標(biāo)各種運功狀態(tài)。2、技術(shù)方案如圖I所示，本發(fā)明一種寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器，是由接收端、發(fā)射端、功分器、下混頻器、上混頻器、瞬時測量接收機(jī)、DSP處理器、干擾調(diào)制器、PC機(jī)(目標(biāo)散射模型)、目標(biāo)回波時延補償、調(diào)頻步進(jìn)頻本振源、高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊組成；它們之間的位置連接關(guān)系及信號走向是艦載雷達(dá)發(fā)射X波段調(diào)頻步進(jìn)頻信號，雷達(dá)模擬器通過喇叭天線接收該信號，調(diào)頻步進(jìn)頻本振源產(chǎn)生X波段、帶寬為I. 3G本振信號，經(jīng)下混頻去斜后產(chǎn)生中頻信號，該中頻信號經(jīng)功分器分成兩路，一路送給瞬時測量接收機(jī)完成對雷達(dá)載頻信號，雷達(dá)脈沖重復(fù)周期、脈寬、脈幅參數(shù)的測量；一路送給高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊完成高分辨率一維目標(biāo)距離像的模擬。高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊由DRFM模塊(數(shù)字射頻存儲器)和目標(biāo)回波信號模擬模塊組成。DRFM模塊完成目標(biāo)信號采樣、數(shù)字序列存儲，目標(biāo)回波信號模擬模塊完成對DRFM存儲的數(shù)字序列進(jìn)行距離調(diào)制、幅度調(diào)制和多普勒調(diào)制，并將結(jié)果送回到DRFM模塊中。由于目標(biāo)回波時延對去斜率處理的脈壓主副比(RMS) 影響嚴(yán)重，本發(fā)明加入了目標(biāo)回波時延補償，解決去斜率時延的增大，RMS衰減問題。經(jīng)補償?shù)闹蓄l信號送往干擾調(diào)制器。瞬時測量接收機(jī)測量出的雷達(dá)參數(shù)由DSP處理器處理后得出最佳欺騙干擾并將結(jié)果送給干擾調(diào)制器，高分辨率一維目標(biāo)距離像由干擾調(diào)制器調(diào)制后與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源上混頻經(jīng)射頻端喇叭向艦載雷達(dá)輻射出去。PC機(jī)(目標(biāo)散射模型)為雷達(dá)模擬器提供各種目標(biāo)散射模型，同時控制目標(biāo)回波信號模擬模塊和干擾調(diào)制器協(xié)調(diào)工作，模擬產(chǎn)生了一個寬帶雷達(dá)回波目標(biāo)、欺騙干擾信號或是二者合成信號。由于上混頻/下混頻采用同一本振源，回放的雷達(dá)回波信號與雷達(dá)發(fā)射信號相參，滿足艦載雷達(dá)回波相參技術(shù)要求。下面對雷達(dá)模擬器各個模塊結(jié)構(gòu)及功能關(guān)系一一作簡要介紹所述的接收端是型號為LB-80180寬帶喇叭天線，其功能是雷達(dá)模擬器通過天線接收艦載寬帶雷達(dá)發(fā)射的調(diào)頻步進(jìn)頻，該寬帶信號進(jìn)入雷達(dá)模擬器完成目標(biāo)信號距離、速度的模擬，模擬器與天線之間通過低損耗電纜相連。所述的發(fā)射端是型號為LB-80180寬帶喇叭天線，其功能是雷達(dá)模擬器中頻信號經(jīng)上混頻后通過發(fā)射端天線輻射出去。所述的功分器是型號為XTGP-A0234寬帶二路功分器，它對下混頻的中頻信號進(jìn)行功分，分成兩路。一路送給DRFM模塊，一路送給目標(biāo)回波信號模擬模塊。所述的下混頻器是型號為WHSP105寬帶混頻器。調(diào)頻步進(jìn)本振源與接收到的艦載寬帶雷達(dá)信號進(jìn)行去斜混頻，混頻后輸出的中頻信號為單一頻率的窄帶信號。所述的上混頻器是型號為WHB52寬帶混頻器。包含有雷達(dá)目標(biāo)距離和速度信息的中頻信號與調(diào)頻步進(jìn)本振源進(jìn)行寬帶上混頻后產(chǎn)生目標(biāo)回波信號經(jīng)由雷達(dá)模擬器發(fā)射端天線輻射給艦載寬帶高分辨率雷達(dá)。所述的DSP處理器型號是TMS320VC33，所述的瞬時測量接收機(jī)型號是 DIFM080120，所述的干擾調(diào)制器原理框圖見圖2，這三種部件的主要功能是瞬時測量接收機(jī)完成對雷達(dá)目標(biāo)信號各參數(shù)的測量，包括載頻信號測量，雷達(dá)重復(fù)周期、脈寬、調(diào)頻步進(jìn)帶寬等參數(shù)。當(dāng)艦載雷達(dá)工作并輻射信號時，雷達(dá)模擬器被動接收后計算出艦載雷達(dá)的相關(guān)信息。雷達(dá)參數(shù)由DSP處理器處理后，對DFRM模塊中存儲的數(shù)字脈沖信號延時后做幅度調(diào)制和相位調(diào)制，得出與欺騙干擾方式和最佳欺騙干擾效果有關(guān)的決策，根據(jù)DSP處理器的處理結(jié)果控制干擾調(diào)制器完成對雷達(dá)的欺騙干擾任務(wù)，調(diào)制通過復(fù)數(shù)乘法實現(xiàn)。所述的PC機(jī)(目標(biāo)散射模型)是裝有目標(biāo)散射模型數(shù)據(jù)庫和控制指令界面的臺式PC機(jī)，它提供干擾調(diào)制器開啟干擾指令以及為高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊提供目標(biāo)散射模型，目標(biāo)散射模型從PC機(jī)數(shù)據(jù)庫中讀取。干擾調(diào)制器開啟干擾由PC機(jī)進(jìn)行人為控制。 目標(biāo)散射模型Swerlingl、II、III、IV Targets四種類型。所述的目標(biāo)回波時延補償完成DRFM模塊模擬的目標(biāo)回波信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源時延差，時延差隨著目標(biāo)回波信號延時變化而變化，對去斜數(shù)字脈壓的主副比(RMS)影響，目標(biāo)回波時延補償原理框圖見圖3，主要有時間鑒別器、控制器和跟蹤脈沖產(chǎn)生器以及波形整形電路，時間鑒別器是將DRFM頻率脈沖與調(diào)頻本振源脈沖在時間上比較，鑒別出它們之間的時差。當(dāng)DRFM頻率脈沖與調(diào)頻本振源脈沖在時間上重合，輸出誤差電壓為零?？刂破鞯淖饔檬菍⒄`差電壓經(jīng)適當(dāng)變換，將其輸出作為控制跟蹤脈沖產(chǎn)生器的輸入信號，使時延差向減小的方向變化，直到系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤，從而使目標(biāo)回波信號中心與本振信號中心盡可能對齊，跟蹤脈沖產(chǎn)生器輸出脈沖經(jīng)波形整形電路后送入混頻器。所述的調(diào)頻步進(jìn)頻本振源是與接收到的艦載雷達(dá)調(diào)頻步進(jìn)頻信號相參且同步跳頻的寬帶信號，兩者步進(jìn)載頻相差一個固定頻率，其主要功能是與接收到的艦載雷達(dá)寬帶信號完成去斜混頻，產(chǎn)生一固定頻率的中頻信號，同時可以將包含由目標(biāo)速度、距離、幅度信息的回波模擬信號上混頻到X波段后經(jīng)由雷達(dá)模擬器天線輻射出去。本發(fā)明的調(diào)頻步進(jìn)頻本振源信號波形圖見圖4，!；為脈沖重復(fù)周期，Tp為脈沖時寬，&為載頻起始頻率，Af為頻率步進(jìn)量，N為頻率步進(jìn)數(shù)，Ts為采樣間隔，最后產(chǎn)生要產(chǎn)生一個與艦載雷達(dá)發(fā)射信號頻率、時間斜率相同而時寬大于發(fā)射脈沖時寬的本振信號。該調(diào)頻步進(jìn)頻本振源實現(xiàn)框圖見圖5，由FPGA模塊同步產(chǎn)生兩路控制信號，一路控制DDS芯片產(chǎn)生周期的線性調(diào)頻信號，一路控制鎖相環(huán)和綜合產(chǎn)生周期的步進(jìn)頻信號，兩路信號經(jīng)信號調(diào)理后進(jìn)行混頻產(chǎn)生低頻的調(diào)頻步進(jìn)頻信號，信號調(diào)理主要由信號濾波電路和中頻放大電路組成。輸出的低頻調(diào)頻步進(jìn)頻信號經(jīng)濾波處理后與X波段點頻本振源進(jìn)行上混頻產(chǎn)生本發(fā)明需要的射頻波段調(diào)頻步進(jìn)頻本振源。線性調(diào)頻信號實現(xiàn)框圖見圖6，采用FPGA+DDS芯片的結(jié)構(gòu)，通過FPGA模塊配置DDS芯片的相應(yīng)控制寄存器產(chǎn)生線性調(diào)頻信號。首先FPGA模塊根據(jù)主機(jī)指令生成基帶信號再由DDS芯片將基帶信號調(diào)制到中頻，輸出后再經(jīng)過濾波及中頻放大，整個信號產(chǎn)生過程是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)完成的。步進(jìn)頻信號實現(xiàn)框圖見圖7，同樣采用FPGA+DDS芯片的結(jié)構(gòu)，設(shè)計成兩個信號通道，運用正交調(diào)制方法產(chǎn)生單邊帶信號，并保證較高的鏡頻/載漏抑制比。數(shù)字基帶電路產(chǎn)生O 50MHz的I/Q兩路正交基帶信號，并通過選擇開關(guān)改變點頻本振可以獲得高寬帶的步進(jìn)頻信號。該方案實現(xiàn)起來簡單，技術(shù)成熟，所用器件數(shù)量少，成本低。所述高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊由DRFM模塊和目標(biāo)回波模擬模塊組成，其間相互連接，DRFM模塊首先對中頻模擬信號進(jìn)行采樣并將數(shù)據(jù)存儲到RAM中，目標(biāo)回波模擬模塊提取RAM中數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行幅度、距離調(diào)制和多普勒調(diào)制并將數(shù)據(jù)結(jié)果重新輸入到DRFM 模塊中，從而完成具有高分辨率雷達(dá)特性的寬帶回波信號。DRFM模塊原理框圖如圖8。DRFM 模塊對艦載雷達(dá)發(fā)射信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源去斜混頻后產(chǎn)生的中頻信號進(jìn)行A/D采樣， 采樣后的中頻序列輸入到FPGA模塊進(jìn)行目標(biāo)信號距離、幅度以及多普勒調(diào)制。時鐘控制電路提供DRFM模塊時鐘以及時序，使得電路協(xié)調(diào)工作。目標(biāo)回波信號數(shù)字域模擬實現(xiàn)框圖見圖9，目標(biāo)回波信號數(shù)字域模擬實現(xiàn)框圖由M個串連的距離單元、數(shù)據(jù)鎖存器和多普勒調(diào)制部分組成。圖中移位寄存器實現(xiàn)對回波單元信號的幅度進(jìn)行調(diào)制，延遲相加器將上一個距離單元輸出的信號與本距離單元移位寄存器輸出信號相加后延遲k個采樣時間在傳給下一個距離單元，多普勒調(diào)制部分由計數(shù)器、查表、希爾伯特變換器、兩個乘法器和一個加法器構(gòu)成，雷達(dá)模擬器從PC機(jī)取出目標(biāo)速度經(jīng)計數(shù)器計算出數(shù)字延遲后存入查表的ROM中， 希爾伯特變換器產(chǎn)生與距離單元輸出信號正交的信號序列，并用查表方式讀出正交I、Q兩路信號與經(jīng)過數(shù)字調(diào)制的目標(biāo)回波信號相乘再進(jìn)行加法器求和輸出中頻序列送入DRFM模塊。3、優(yōu)點及功效本發(fā)明一種寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器的優(yōu)點I)可以在X波段產(chǎn)生I. 3GHz帶寬的調(diào)頻步進(jìn)頻信號，能夠模擬固定距離以及高速運動目標(biāo)，滿足寬帶高分辨率雷達(dá)測試要求；2)針對目標(biāo)回波信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源延時差，該本發(fā)明對其進(jìn)行了時差補償，使RMS輸出最大；3)本發(fā)明在硬件電路設(shè)計方面盡量采用成熟電路和器件，盡量保證電路對稱性， 保證了電路的穩(wěn)定性。


圖I寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器結(jié)構(gòu)框圖
圖2干擾調(diào)制器原理框圖
圖3目標(biāo)回波時延補償原理框圖
圖4調(diào)頻步進(jìn)頻本振源信號波形圖
圖5調(diào)頻步進(jìn)頻本振源實現(xiàn)框圖
圖6線性調(diào)頻信號實現(xiàn)框圖
圖7步進(jìn)頻信號實現(xiàn)框圖
圖8DRFM原理框圖
圖9目標(biāo)回波信號數(shù)字域模擬實現(xiàn)框圖
圖10目標(biāo)回波時延對RMS變化示意圖
圖11線性調(diào)頻信號硬件實現(xiàn)框圖
圖12線性調(diào)頻信號產(chǎn)生控制流程圖
圖13步進(jìn)頻信號硬件實現(xiàn)框圖見圖
圖14步進(jìn)頻信號產(chǎn)生控制流程圖
圖IOTRFM電路實現(xiàn)框圖
圖16目標(biāo)回波信號數(shù)字域模擬實現(xiàn)框圖
具體實施方法
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
如圖I所示，本發(fā)明一種寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器，是由接收端、發(fā)射端、功分器、
下混頻器、上混頻器、瞬時測量接收機(jī)、DSP處理器、干擾調(diào)制器、PC機(jī)(目標(biāo)散射模型)、目標(biāo)回波時延補償、調(diào)頻步進(jìn)頻本振源、高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊組成；它們之間的位置連接關(guān)系及信號走向是艦載雷達(dá)發(fā)射X波段寬帶調(diào)頻步進(jìn)頻信號，雷達(dá)模擬器上通過低損耗電纜連接的喇叭天線接收艦載雷達(dá)發(fā)射的寬帶調(diào)頻步進(jìn)頻信號，調(diào)頻步進(jìn)頻本振源產(chǎn)生 X波段，帶寬為I. 3G本振信號，經(jīng)下混頻去斜處理后產(chǎn)生中頻信號。由于目標(biāo)回波時延對去斜率處理主副比的影響嚴(yán)重，本發(fā)明加入了目標(biāo)回波時延補償，解決了隨著去斜率時延的增大，脈壓輸出主副比(RMS)衰減問題，經(jīng)補償后中頻信號經(jīng)功分器分成兩路，一路送給瞬時測頻接收機(jī)完成對雷達(dá)信號各參數(shù)的測量，包括雷達(dá)載頻信號的測量，雷達(dá)脈沖重復(fù)周期、脈寬、脈幅等參數(shù)。當(dāng)艦載雷達(dá)工作并輻射寬帶信號時，雷達(dá)模擬器接收發(fā)射信號并提供有關(guān)該雷達(dá)的載頻信息，雷達(dá)參數(shù)由DSP處理器處理后得出最佳欺騙干擾效果有關(guān)的分析結(jié)果送給干擾調(diào)制器，用于與雷達(dá)目標(biāo)模擬信號調(diào)制形成回波信號進(jìn)行下級處理；一路送給高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊。該模塊分為DRFM模塊(數(shù)字射頻存儲器)和目標(biāo)回波信號模擬模塊。DRFM模塊主要完成目標(biāo)信號A/D采樣、中頻采樣序列存儲，目標(biāo)回波信號模擬模塊主要完成對DRFM模塊存儲的中頻采樣序列進(jìn)行距離調(diào)制、幅度調(diào)制和多普勒調(diào)制， 在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)信號一維距離像的模擬，并將結(jié)果重新輸入到DRFM模塊中經(jīng)D/A恢復(fù)為模擬中頻信號。高分辨率一維目標(biāo)距離像經(jīng)干擾調(diào)制與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源上混頻經(jīng)幅度調(diào)整后，就得到了具有目標(biāo)信號特征的寬帶信號。該信號經(jīng)射頻端喇叭上向艦載雷達(dá)輻射出去。PC機(jī)(目標(biāo)散射模型)提供各種雷達(dá)目標(biāo)散射模型，同時控制目標(biāo)回波信號模擬模板和干擾調(diào)制器協(xié)調(diào)工作，能夠模擬產(chǎn)生了一個完整的寬帶雷達(dá)目標(biāo)、欺騙干擾信號以及二者合成信號。圖2為干擾調(diào)制器原理框圖。下面將對雷達(dá)模擬器主要模塊作詳細(xì)介紹所述的接收端是型號為LB-80180寬帶喇叭天線，其功能是雷達(dá)模擬器通過天線接收艦載寬帶雷達(dá)發(fā)射的調(diào)頻步進(jìn)頻，該寬帶信號進(jìn)入雷達(dá)模擬器完成目標(biāo)信號距離、速度的模擬，模擬器與天線之間通過低損耗電纜相連。寬帶喇叭天線頻率工作為8 18GHz， 增益典型值10dB，線極化，駐波I. 5，接頭為SMA-50K。所述的發(fā)射端是型號為LB-80180寬帶喇叭天線，其功能是雷達(dá)模擬器中頻信號經(jīng)上混頻后通過發(fā)射端天線輻射出去。寬帶喇叭天線頻率工作為8 18GHz，增益典型值 10dB，線極化，駐波I. 5，接頭為SMA-50K。所述的功分器是型號為XTGP-A0234寬帶二路功分器，它對下混頻的中頻信號進(jìn)行功分，分成兩路。一路送給DRFM模塊，一路送給目標(biāo)回波信號模擬模塊。功分器指標(biāo)為工作頻率6 18GHz ;兩路間隔離度彡18dB ;插入損耗彡O. 7dB ;電壓駐波比■.( I. 50(輸入)，< I. 40 (輸出)；輸入信號功率=OdBm ;平均耦合度< 3. 7dB ;相位平衡度< 10° ;幅度平衡度< O. 8dB ;公共端承受功率> 30W ;分配端承受功率> 1W。所述的下混頻器是型號為WHSP105寬帶混頻器。調(diào)頻步進(jìn)本振源與接收到的艦載寬帶雷達(dá)信號進(jìn)行去斜混頻，混頻后輸出的中頻信號為單一頻率的窄帶信號?；祛l器工作頻率Lo. RF 5 IOGHz ；IF DC 2GHz ;隔離度彡18Db ;變頻損耗彡IOdB ;ldB壓縮點 ^ 2dBm ;本振電平6 8dBm。所述的上混頻器是型號為WHB52寬帶混頻器。包含有雷達(dá)目標(biāo)距離和速度信息的中頻信號與調(diào)頻步進(jìn)本振源進(jìn)行寬帶上混頻后產(chǎn)生目標(biāo)回波信號經(jīng)由雷達(dá)模擬器發(fā)射端天線輻射給艦載寬帶高分辨率雷達(dá)?；祛l器工作頻率=Lo 8 12GHz ;隔離度> 30dB ;輸出功率彡10mW。所述的DSP處理器型號是TMS320VC33，所述的瞬時測量接收機(jī)型號是 DIFM080120，工作頻率范圍8 12GHz，不模糊帶寬5119MHz，平均頻率分辨力I. 25MHz，測額誤差3. 0MHz，動態(tài)范圍60dB，通過時間200ns。所述的干擾調(diào)制器原理框圖見圖2，這三種部件的主要功能是瞬時測量接收機(jī)完成對雷達(dá)目標(biāo)信號各參數(shù)的測量，包括載頻信號測量，雷達(dá)重復(fù)周期、脈寬、調(diào)頻步進(jìn)帶寬等參數(shù)。當(dāng)艦載雷達(dá)工作并輻射信號時，雷達(dá)模擬器被動接收后計算出艦載雷達(dá)的相關(guān)信息。雷達(dá)參數(shù)由DSP處理器處理后，對DFRM模塊中存儲的數(shù)字脈沖信號延時后做幅度調(diào)制和相位調(diào)制，得出與欺騙干擾方式和最佳欺騙干擾效果有關(guān)的決策，根據(jù)DSP處理器的處理結(jié)果控制干擾調(diào)制器完成對雷達(dá)的欺騙干擾任務(wù)， 調(diào)制通過復(fù)數(shù)乘法實現(xiàn)。所述的PC機(jī)(目標(biāo)散射模型)是裝有目標(biāo)散射模型數(shù)據(jù)庫和控制指令界面的臺式PC機(jī)，它提供干擾調(diào)制器開啟干擾指令以及為高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊提供目標(biāo)散射模型，目標(biāo)散射模型從PC機(jī)數(shù)據(jù)庫中讀取。干擾調(diào)制器開啟干擾由PC機(jī)進(jìn)行人為控制。 目標(biāo)散射模型Swerlingl、II、III、IV Targets四種類型。所述的目標(biāo)回波時延補償完成DRFM模塊模擬的目標(biāo)回波信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源時延差，時延差隨著目標(biāo)回波信號延時變化而變化，對去斜數(shù)字脈壓的主副比(RMS)影響，目標(biāo)回波時延補償原理框圖見圖3，主要有時間鑒別器、控制器和跟蹤脈沖產(chǎn)生器以及波形整形電路，時間鑒別器是將DRFM頻率脈沖與調(diào)頻本振源脈沖在時間上比較，鑒別出它們之間的時差。當(dāng)DRFM頻率脈沖與調(diào)頻本振源脈沖在時間上重合，輸出誤差電壓為零。控制器的作用是將誤差電壓經(jīng)適當(dāng)變換，將其輸出作為控制跟蹤脈沖產(chǎn)生器的輸入信號，使時延差向減小的方向變化，直到系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤，從而使目標(biāo)回波信號中心與本振信號中心盡可能對齊，跟蹤脈沖產(chǎn)生器輸出脈沖經(jīng)波形整形電路后送入混頻器。所述的調(diào)頻步進(jìn)頻本振源是與接收到的艦載雷達(dá)調(diào)頻步進(jìn)頻信號相參且同步跳頻的寬帶信號，兩者步進(jìn)載頻相差一個固定頻率，其主要功能是與接收到的艦載雷達(dá)寬帶信號完成去斜混頻，產(chǎn)生一固定頻率的中頻信號，同時可以將包含由目標(biāo)速度、距離、幅度信息的回波模擬信號上混頻到X波段后經(jīng)由雷達(dá)模擬器天線輻射出去。本發(fā)明的調(diào)頻步進(jìn)頻本振源信號波形圖見圖4，Tr為脈沖重復(fù)周期，Yp為脈沖時寬,&為載頻起始頻率，Δ f為頻率步進(jìn)量，N為頻率步進(jìn)數(shù)，Ts為采樣間隔，最后產(chǎn)生要產(chǎn)生一個與艦載雷達(dá)發(fā)射信號頻率、時間斜率相同而時寬大于發(fā)射脈沖時寬的本振信號。該調(diào)頻步進(jìn)頻本振源實現(xiàn)框圖見圖5，由FPGA模塊同步產(chǎn)生兩路控制信號，一路控制DDS芯片產(chǎn)生周期的線性調(diào)頻信號，一路控制鎖相環(huán)和綜合產(chǎn)生周期的步進(jìn)頻信號，兩路信號經(jīng)信號調(diào)理后進(jìn)行混頻產(chǎn)生低頻的調(diào)頻步進(jìn)頻信號，信號調(diào)理主要由信號濾波電路和中頻放大電路組成。輸出的低頻調(diào)頻步進(jìn)頻信號經(jīng)濾波處理后與X波段點頻本振源進(jìn)行上混頻產(chǎn)生本發(fā)明需要的射頻波段調(diào)頻步進(jìn)頻本振源。線性調(diào)頻信號實現(xiàn)框圖見圖6，采用FPGA+DDS芯片的結(jié)構(gòu)，通過FPGA模塊配置DDS芯片的相應(yīng)控制寄存器產(chǎn)生線性調(diào)頻信號。首先FPGA模塊根據(jù)主機(jī)指令生成基帶信號再由DDS芯片將基帶信號調(diào)制到中頻，輸出后再經(jīng)過濾波及中頻放大，整個信號產(chǎn)生過程是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)完成的。步進(jìn)頻信號實現(xiàn)框圖見圖7，同樣采用FPGA+DDS芯片的結(jié)構(gòu)，設(shè)計成兩個信號通道，運用正交調(diào)制方法產(chǎn)生單邊帶信號，并保證較高的鏡頻/載漏抑制比。數(shù)字基帶電路產(chǎn)生O 50MHz的I/Q兩路正交基帶信號，并通過選擇開關(guān)改變點頻本振可以獲得高寬帶的步進(jìn)頻信號。該方案實現(xiàn)起來簡單，技術(shù)成熟，所用器件數(shù)量少，成本低。所述高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊由DRFM模塊和目標(biāo)回波模擬模塊組成，其間相互連接，DRFM模塊首先對中頻模擬信號進(jìn)行采樣并將數(shù)據(jù)存儲到RAM中，目標(biāo)回波模擬模塊提取RAM中數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行幅度、距離調(diào)制和多普勒調(diào)制并將數(shù)據(jù)結(jié)果重新輸入到DRFM 模塊中，從而完成具有高分辨率雷達(dá)特性的寬帶回波信號。DRFM模塊原理框圖如圖8。PC機(jī)(目標(biāo)散射模型)提供干擾調(diào)制器開啟干擾指令以及為高分辨率雷達(dá)模擬模塊提供目標(biāo)散射模型，雷達(dá)散射模型從PC機(jī)數(shù)據(jù)庫中讀取。干擾調(diào)制器開啟干擾由PC機(jī)進(jìn)行人為控制。同時雷達(dá)目標(biāo)的速度由PC機(jī)數(shù)據(jù)庫中讀取，并能夠通過PC機(jī)界面進(jìn)行人為變化設(shè)置值。目標(biāo)回波時延補償主要是完成DRFM模塊模擬的目標(biāo)回波信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源時延差。設(shè)R0為距離波門中心到雷達(dá)的徑向距離一定，因延時τ ^ = 2R0/c τ ^ = 2R0/c 一定，而雷達(dá)目標(biāo)實際距離R不確定，即目標(biāo)回波信號延時τ = 2R/c不確定，時延差隨著目標(biāo)回波信號延時變化而變化。設(shè)某雷達(dá)發(fā)射LFM信號脈沖寬帶T = 30us，信號帶寬B = 200MHz。當(dāng)采樣率fs = IOMHz時，Ts = Ι/lOus。目標(biāo)多普勒頻移fd = OkHz,時延差變化時，得到目標(biāo)回波時延對 RMS變化示意圖見圖10。由圖8可知，目標(biāo)回波信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源時延差為零，去斜解調(diào)效果最好，RMS最大；隨著時延差增大，RMS明顯下降。當(dāng)時延差大于3us時，RMS下降約10dB，因此，在去斜脈壓處理時須對目標(biāo)回波信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源時延差進(jìn)行必要補償。圖9是目標(biāo)回波信號數(shù)字域模擬實現(xiàn)框圖。調(diào)頻步進(jìn)頻本振源是與接收到的艦載雷達(dá)調(diào)頻步進(jìn)頻信號相參且同步跳頻的寬帶信號，兩者步進(jìn)載頻相差一個固定頻率，主要功能是與接收到的艦載雷達(dá)寬帶信號完成去斜混頻,產(chǎn)生一固定頻率的中頻信號，同時可以將包含由目標(biāo)速度、距離、幅度信息的回波模擬信號上混頻到X波段后經(jīng)由雷達(dá)模擬器天線輻射出去。本發(fā)明調(diào)頻步進(jìn)頻本振源實現(xiàn)框圖見圖5，由FPGA模塊同步產(chǎn)生兩路控制信號，一路控制DDS芯片產(chǎn)生周期的線性調(diào)頻信號，一路控制鎖相環(huán)和綜合產(chǎn)生周期的步進(jìn)頻信號，兩路信號經(jīng)信號調(diào)理后進(jìn)行混頻產(chǎn)生低頻的調(diào)頻步進(jìn)頻信號，信號調(diào)理主要由信號濾波電路和中頻放大電路組成。圖6為線性調(diào)頻信號實現(xiàn)框圖。線性調(diào)頻信號硬件實現(xiàn)框圖件圖11，利用計算機(jī)輔助設(shè)計，產(chǎn)生精準(zhǔn)的信號采樣值，以二進(jìn)制的形式存放于PC中，通過B4013E FPGA控制把PC機(jī)中存儲的I/Q數(shù)據(jù)分別加載到兩個SRAM動態(tài)存儲器中，再以60MHz的數(shù)據(jù)流送入DDS9957中。FPGA通過地址線、數(shù)據(jù)線、度/寫使能以及頻率更新信號來控制DDS9957工作模式和參數(shù)設(shè)置，本發(fā)明DDS9957 工作在線性調(diào)頻模式，輸出指定參數(shù)的線性調(diào)頻脈沖串。線性調(diào)頻信號產(chǎn)生控制流程圖見圖12，對DDS9957進(jìn)行初始化時，首先利用復(fù)位信號對DDS芯片進(jìn)行初始化，使AD9957內(nèi)部寄存器恢復(fù)默認(rèn)值，然后在寫使能信號控制下通過并口把線性調(diào)頻控制字寫入相應(yīng)的寄存器緩沖區(qū)中，待全部寫完之后由FPGA給出一路頻率更新信號，此時緩沖區(qū)中的控制字同步送入DDS中，AD9957開始輸出信號。要實現(xiàn)調(diào)頻信號脈沖輸出，需要將相位累加器周期性置零。當(dāng)脈沖開始時，現(xiàn)對相位清零控制位置“0”，DDS開始輸出調(diào)頻信號；當(dāng)脈沖需要停止時，給相位清零控制位置“ I”，在更新信號的上升沿到來時，同步清除相位累加器，停止線性調(diào)頻信號輸出。待下一個脈沖開始時，重復(fù)上述過程便可實現(xiàn)調(diào)頻信號脈沖串的輸出，并且每個脈沖的起始相位都是從零開始，從而保證了相位的一致性。步進(jìn)頻信號硬件實現(xiàn)框圖見圖13，同樣利用計算機(jī)輔助設(shè)計，產(chǎn)生精準(zhǔn)的信號采樣值，以二進(jìn)制的形式存放于PC中，通過B4013E FPGA控制把PC機(jī)中存儲的I/Q數(shù)據(jù)分別
10加載到兩個SRAM動態(tài)存儲器中，再以IOOMHz的數(shù)據(jù)流分別將兩路I/Q數(shù)據(jù)送入DDS9954 芯片中。通過FPGA把DDS9954芯片配置RAM控制模式，并將基帶信號DC 50MHz對應(yīng)的頻率字寫入RAM區(qū)，使能連續(xù)循環(huán)工作模式，DDS9954便可連續(xù)循環(huán)輸出步進(jìn)頻信號，該信號經(jīng)AD8001、AD8132和SMU304A進(jìn)行差分放大以及中頻濾波后與HMC497LP4進(jìn)行正交調(diào)制。專用頻綜產(chǎn)生O 1200MHz，步進(jìn)75MHz寬帶信號，經(jīng)16 I選擇開關(guān)PL015輸出作為 HMC497LP4正交調(diào)制器載波?？刂票菊裥盘柕那袚Q，改變正交調(diào)制器的本振，可使輸出信號的帶寬達(dá)到I. 3GHz。步進(jìn)頻信號產(chǎn)生控制流程圖見圖14，將該流程圖詳述如下I上電復(fù)位后，DDS9954初始化，F(xiàn)PGA配置DDS9954為RAM段寄存器；2將輸出指定參數(shù)的步進(jìn)頻信號的數(shù)據(jù)寫入RAM區(qū)并激活；3選擇合適的RAM工作模式；4啟動DDS9954，循環(huán)輸出步進(jìn)頻信號。X波段點頻源本發(fā)明X波段點頻本振源采用FSS-27，該本振頻率步進(jìn)1MHz ’雜散抑制度彡60dBc ;單邊帶相位噪聲彡-90dBc/Hzil0kHz ;輸出功率彡13dBm ;諧波抑制度 ^ 30dBc,能夠滿足本發(fā)明調(diào)頻步進(jìn)本振源的設(shè)計要求。高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊分為DRFM模塊和目標(biāo)回波模擬模塊，主要功能是完成接收的雷達(dá)目標(biāo)信距離、速度信息模擬。DRFM數(shù)字射頻存儲完成對中頻信號進(jìn)行采樣、數(shù)字序列存儲以及波形重建并轉(zhuǎn)換到模擬形式，DRFM電路實現(xiàn)框圖如圖15，主要包含帶通濾波，A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)存儲器，D/A轉(zhuǎn)換器。DRFM對艦載雷達(dá)發(fā)射信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源去斜混頻后產(chǎn)生的中頻信號進(jìn)行A/D采樣，采樣后的中頻序列輸入到FPGA模塊進(jìn)行目標(biāo)信號距離、幅度以及多普勒調(diào)制。時鐘控制電路提供DRFM時鐘以及時序，使其電路協(xié)調(diào)工作。 AD和D/A轉(zhuǎn)換器分別為SAD948高速8位AD轉(zhuǎn)換器和SDA9713RH 8位DA轉(zhuǎn)換器。RAM存儲器型號為SM7C1041 SRAM，該存儲器結(jié)構(gòu)形式256kX16bit ;最大存取時間彡20ns ;電源電壓5V ;最小寫循環(huán)時間彡20ns ;最大電源電流彡230mA ;最大允許功耗1430mW ;輸入高電平2. 2 Vcc+0. 5V ;輸入低電平-0. 5 O. 8V。目標(biāo)回波模擬模塊主要完成對采樣的中頻數(shù)字序列進(jìn)行幅度、距離調(diào)制和多普勒調(diào)制，并將數(shù)據(jù)結(jié)果重新輸入到DRFM中，從而完成具有高分辨率雷達(dá)特性的寬帶回波信號，目標(biāo)回波信號數(shù)字域模擬實現(xiàn)框圖見圖16，目標(biāo)回波信號數(shù)字域模擬實現(xiàn)框圖由M個串連的距離單元、數(shù)據(jù)鎖存器和多普勒調(diào)制部分組成。圖中移位寄存器實現(xiàn)對回波單元信號的幅度進(jìn)行調(diào)制，延遲相加器將上一個距離單元輸出的信號與本距離單元移位寄存器輸出信號相加后延遲k個采樣時間并傳給下一個距離單元；多普勒調(diào)制部分由計數(shù)器、查表、 希爾伯特變換器、兩個乘法器和一個加法器構(gòu)成，希爾伯特變換器產(chǎn)生與距離單元輸出信號正交的信號序列，與計數(shù)器和查表產(chǎn)生頻率為fd的正交兩路信號分別相乘后相加來實現(xiàn)多普勒調(diào)制功能，將要模擬的目標(biāo)速度(數(shù)字)首先存儲在ROM存儲器中，然后經(jīng)程序查表將ROM中數(shù)據(jù)以I/Q兩路正交信號讀出，目標(biāo)回波模擬模塊中的延遲相加和希爾伯特變換電路采用一片F(xiàn)PGA編程實現(xiàn)，目標(biāo)回波信號數(shù)字調(diào)制完成后輸出中頻序列送入DRFM。本發(fā)明通過FPGA編程實現(xiàn)高精度時間延遲，能夠達(dá)到400ns Ims的時間延遲，從而能夠模擬 120m 150km目標(biāo)距離，目標(biāo)速度可以模擬6000m/s。查表的ROM存儲器為HWD27C040，該芯片最大備用電流彡ImA(TTL)， (IOOyA(CMOS);結(jié)構(gòu)形式512kX8bit ;最大存取時間彡120ns ;源電壓4. 5 5. 5V ;最大電源電流彡80mA ;輸入高電平彡2. 4V ;輸入低電平彡O. 8V ;輸出高電平彡2. 4V ;輸出低電平彡O. 4V。
權(quán)利要求
1.一種寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器，其特征在于它是由接收端、發(fā)射端、功分器、下混頻器、上混頻器、瞬時測量接收機(jī)、DSP處理器、干擾調(diào)制器、PC機(jī)即目標(biāo)散射模型、目標(biāo)回波時延補償、調(diào)頻步進(jìn)頻本振源、高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊組成；艦載雷達(dá)發(fā)射X波段調(diào)頻步進(jìn)頻信號，雷達(dá)模擬器通過喇叭天線接收該信號，調(diào)頻步進(jìn)頻本振源產(chǎn)生X波段、帶寬為I. 3G本振信號，經(jīng)下混頻去斜后產(chǎn)生中頻信號，該中頻信號經(jīng)功分器分成兩路，一路送給瞬時測量接收機(jī)完成對雷達(dá)載頻信號、雷達(dá)脈沖重復(fù)周期、脈寬、脈幅參數(shù)的測量；一路送給高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊完成高分辨率一維目標(biāo)距離像的模擬；高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊由DRFM模塊和目標(biāo)回波信號模擬模塊組成，DRFM模塊完成目標(biāo)信號米樣、數(shù)字序列存儲，目標(biāo)回波信號模擬模塊完成對DRFM存儲的數(shù)字序列進(jìn)行距離調(diào)制、幅度調(diào)制和多普勒調(diào)制，并將結(jié)果送回到DRFM模塊中；目標(biāo)回波時延補償，解決去斜率時延的增大，脈壓主副比衰減問題，經(jīng)補償?shù)闹蓄l信號送往干擾調(diào)制器；瞬時測量接收機(jī)測量出的雷達(dá)參數(shù)由DSP處理器處理后得出最佳欺騙干擾并將結(jié)果送給干擾調(diào)制器，高分辨率一維目標(biāo)距離像由干擾調(diào)制器調(diào)制后與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源上混頻經(jīng)射頻端喇叭向艦載雷達(dá)輻射出去；PC 機(jī)即目標(biāo)散射模型為雷達(dá)模擬器提供各種目標(biāo)散射模型，同時控制目標(biāo)回波信號模擬模塊和干擾調(diào)制器協(xié)調(diào)工作，模擬產(chǎn)生了一個寬帶雷達(dá)回波目標(biāo)、欺騙干擾信號或是二者合成信號，由于上混頻/下混頻采用同一本振源，回放的雷達(dá)回波信號與雷達(dá)發(fā)射信號相參，滿足艦載雷達(dá)回波相參技術(shù)要求；所述的接收端是型號為LB-80180寬帶喇叭天線，其功能是雷達(dá)模擬器通過天線接收艦載寬帶雷達(dá)發(fā)射的調(diào)頻步進(jìn)頻，該寬帶信號進(jìn)入雷達(dá)模擬器完成目標(biāo)信號距離、速度的模擬，模擬器與天線之間通過低損耗電纜相連；所述的發(fā)射端是型號為LB-80180寬帶喇叭天線，其功能是雷達(dá)模擬器中頻信號經(jīng)上混頻后通過發(fā)射端天線輻射出去；所述的功分器是型號為XTGP-A0234寬帶二路功分器，它對下混頻的中頻信號進(jìn)行功分，分成兩路；一路送給DRFM模塊，一路送給目標(biāo)回波信號模擬模塊；所述的下混頻器是型號為WHSP105寬帶混頻器，調(diào)頻步進(jìn)本振源與接收到的艦載寬帶雷達(dá)信號進(jìn)行去斜混頻，混頻后輸出的中頻信號為單一頻率的窄帶信號；所述的上混頻器是型號為WHB52寬帶混頻器，包含有雷達(dá)目標(biāo)距離和速度信息的中頻信號與調(diào)頻步進(jìn)本振源進(jìn)行寬帶上混頻后產(chǎn)生目標(biāo)回波信號經(jīng)由雷達(dá)模擬器發(fā)射端天線輻射給艦載寬帶高分辨率雷達(dá)；所述的DSP處理器型號是TMS320VC33，所述的瞬時測量接收機(jī)型號是DIFM080120，所述的干擾調(diào)制器這三種部件的功能是瞬時測量接收機(jī)完成對雷達(dá)目標(biāo)信號各參數(shù)的測量， 包括載頻信號測量，雷達(dá)重復(fù)周期、脈寬、調(diào)頻步進(jìn)帶寬參數(shù)；當(dāng)艦載雷達(dá)工作并輻射信號時，雷達(dá)模擬器被動接收后計算出艦載雷達(dá)的相關(guān)信息；雷達(dá)參數(shù)由DSP處理器處理后，對 DFRM模塊中存儲的數(shù)字脈沖信號延時后做幅度調(diào)制和相位調(diào)制，得出與欺騙干擾方式和最佳欺騙干擾效果有關(guān)的決策，根據(jù)DSP處理器的處理結(jié)果控制干擾調(diào)制器完成對雷達(dá)的欺騙干擾任務(wù)，調(diào)制通過復(fù)數(shù)乘法實現(xiàn)；所述的PC機(jī)即目標(biāo)散射模型是裝有目標(biāo)散射模型數(shù)據(jù)庫和控制指令界面的臺式PC 機(jī)，它提供干擾調(diào)制器開啟干擾指令以及為高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊提供目標(biāo)散射模型，目標(biāo)散射模型從PC機(jī)數(shù)據(jù)庫中讀??；干擾調(diào)制器開啟干擾由PC機(jī)進(jìn)行人為控制，目標(biāo)散射模型 Swerlingl、II、III、IV Targets 四種類型；所述的目標(biāo)回波時延補償完成DRFM模塊模擬的目標(biāo)回波信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源時延差，時延差隨著目標(biāo)回波信號延時變化而變化，對去斜數(shù)字脈壓的主副比影響，目標(biāo)回波時延由時間鑒別器、控制器和跟蹤脈沖產(chǎn)生器以及波形整形電路構(gòu)成，時間鑒別器是將 DRFM頻率脈沖與調(diào)頻本振源脈沖在時間上比較，鑒別出它們之間的時差；當(dāng)DRFM頻率脈沖與調(diào)頻本振源脈沖在時間上重合，輸出誤差電壓為零；控制器的作用是將誤差電壓經(jīng)變換， 將其輸出作為控制跟蹤脈沖產(chǎn)生器的輸入信號，使時延差向減小的方向變化，直到系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤，從而使目標(biāo)回波信號中心與本振信號中心盡可能對齊，跟蹤脈沖產(chǎn)生器輸出脈沖經(jīng)波形整形電路后送入混頻器；所述的調(diào)頻步進(jìn)頻本振源是與接收到的艦載雷達(dá)調(diào)頻步進(jìn)頻信號相參且同步跳頻的寬帶信號，兩者步進(jìn)載頻相差一個固定頻率，其功能是與接收到的艦載雷達(dá)寬帶信號完成去斜混頻,產(chǎn)生一固定頻率的中頻信號，同時可以將包含由目標(biāo)速度、距離、幅度信息的回波模擬信號上混頻到X波段后經(jīng)由雷達(dá)模擬器天線輻射出去，最后要產(chǎn)生一個與艦載雷達(dá)發(fā)射信號頻率、時間斜率相同而時寬大于發(fā)射脈沖時寬的本振信號；該調(diào)頻步進(jìn)頻本振源由FPGA模塊同步產(chǎn)生兩路控制信號，一路控制DDS芯片產(chǎn)生周期的線性調(diào)頻信號，一路控制鎖相環(huán)和綜合產(chǎn)生周期的步進(jìn)頻信號，兩路信號經(jīng)信號調(diào)理后進(jìn)行混頻產(chǎn)生低頻的調(diào)頻步進(jìn)頻信號，信號調(diào)理由信號濾波電路和中頻放大電路組成，輸出的低頻調(diào)頻步進(jìn)頻信號經(jīng)濾波處理后與X波段點頻本振源進(jìn)行上混頻產(chǎn)生本發(fā)明需要的射頻波段調(diào)頻步進(jìn)頻本振源；線性調(diào)頻信號實現(xiàn)采用FPGA+DDS芯片的結(jié)構(gòu)，通過FPGA模塊配置DDS芯片的相應(yīng)控制寄存器產(chǎn)生線性調(diào)頻信號；首先FPGA模塊根據(jù)主機(jī)指令生成基帶信號再由DDS芯片將基帶信號調(diào)制到中頻，輸出后再經(jīng)過濾波及中頻放大，整個信號產(chǎn)生過程是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)完成的；步進(jìn)頻信號實現(xiàn)同樣采用FPGA+DDS芯片的結(jié)構(gòu)，設(shè)計成兩個信號通道，運用正交調(diào)制方法產(chǎn)生單邊帶信號，并保證較高的鏡頻/載漏抑制比；數(shù)字基帶電路產(chǎn)生O 50MHz的 Ι/Q兩路正交基帶信號，并通過選擇開關(guān)改變點頻本振獲得高寬帶的步進(jìn)頻信號；所述高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊由DRFM模塊和目標(biāo)回波模擬模塊組成，其間相互連接，DRFM模塊首先對中頻模擬信號進(jìn)行采樣并將數(shù)據(jù)存儲到RAM中，目標(biāo)回波模擬模塊提取RAM中數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行幅度、距離調(diào)制和多普勒調(diào)制并將數(shù)據(jù)結(jié)果重新輸入到DRFM模塊中，從而完成具有高分辨率雷達(dá)特性的寬帶回波信號；DRFM模塊對艦載雷達(dá)發(fā)射信號與調(diào)頻步進(jìn)頻本振源去斜混頻后產(chǎn)生的中頻信號進(jìn)行A/D采樣，采樣后的中頻序列輸入到FPGA 模塊進(jìn)行目標(biāo)信號距離、幅度以及多普勒調(diào)制；時鐘控制電路提供DRFM模塊時鐘以及時序，使得電路協(xié)調(diào)工作；目標(biāo)回波信號數(shù)字域模擬實現(xiàn)由M個串連的距離單元、數(shù)據(jù)鎖存器和多普勒調(diào)制部分組成，移位寄存器實現(xiàn)對回波單元信號的幅度進(jìn)行調(diào)制，延遲相加器將上一個距離單兀輸出的信號與本距離單兀移位寄存器輸出信號相加后延遲k個米樣時間在傳給下一個距離單元，多普勒調(diào)制部分由計數(shù)器、查表、希爾伯特變換器、兩個乘法器和一個加法器構(gòu)成，雷達(dá)模擬器從PC機(jī)取出目標(biāo)速度經(jīng)計數(shù)器計算出數(shù)字延遲后存入查表的ROM中，希爾伯特變換器產(chǎn)生與距離單元輸出信號正交的信號序列，并用查表方式讀出正交I、Q兩路信號與經(jīng)過數(shù)字調(diào)制的目標(biāo)回波信號相乘再進(jìn)行加法器求和輸出中頻序列送入DRFM模塊。
全文摘要
一種寬帶相參雷達(dá)目標(biāo)模擬器，是由接收端、發(fā)射端、功分器、下混頻器、上混頻器、瞬時測量接收機(jī)、DSP處理器、干擾調(diào)制器、PC機(jī)、目標(biāo)回波時延補償、調(diào)頻步進(jìn)頻本振源、高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊組成；艦載雷達(dá)發(fā)射x波段調(diào)頻步進(jìn)頻信號，雷達(dá)模擬器通過喇叭天線接收該信號，調(diào)頻步進(jìn)頻本振源產(chǎn)生本振信號，經(jīng)下混頻去斜后產(chǎn)生中頻信號經(jīng)功分器分成兩路，一路送給瞬時測量接收機(jī)完成對雷達(dá)載頻信號、雷達(dá)脈沖重復(fù)周期、脈寬、脈幅參數(shù)的測量，一路送給高分辨率雷達(dá)信號模擬模塊完成高分辨率一維目標(biāo)距離像的模擬；目標(biāo)回波時延補償，解決去斜率時延的增大RMS衰減問題，經(jīng)補償?shù)闹蓄l信號送往干擾調(diào)制器。本發(fā)明構(gòu)思科學(xué)，所用器件數(shù)量少，成本低。
文檔編號G01S7/40GK102590794SQ20121004799
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者馮文全, 孫澤斌, 方勇, 王春剛, 趙琦, 邢小地 申請人:北京航空航天大學(xué)