本發(fā)明屬于艦船設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬海上復雜電磁環(huán)境下的多波段被動輻射信號源。

背景技術(shù)：

我XXX型反艦導彈在對敵艦船進行攻擊時，雷達導引頭將面臨S頻段、C頻段和X頻段典型艦載警戒雷達、制導雷達及其他雷達背景信號交織在一起的復雜信號環(huán)境，需對打擊目標信號進行必要的分選識別，方能實施有效打擊。陸海飛行試驗中，模擬海上實戰(zhàn)條件下復雜電磁環(huán)境的多波段被動輻射信號源安裝在試驗靶載平臺上，模擬產(chǎn)生S、C和X頻段典型艦載雷達信號及其他雷達背景信號。

目前所用輻射信號源，能夠作為藍軍打靶試驗和檢驗打擊效果的裝備，但是在運用方面存在很多問題，歸結(jié)如下：工作頻率范圍S頻段、C頻段、X頻段不能同時覆蓋；置頻精度不高；信號樣式種類不多、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測不明確等。因此，迫切的需要一種新的技術(shù)方案解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種模擬海上復雜電磁環(huán)境下的多波段被動輻射信號源，該多波段被動輻射信號源能實現(xiàn)：工作頻率覆蓋S頻段、C頻段、X頻段；置頻精度≤0.1MHz；信號樣式多樣化，包括：常規(guī)脈沖、線性調(diào)頻、非線性調(diào)頻、相位編碼、脈內(nèi)頻率編碼、頻率捷變、重頻捷變；還具有功放狀態(tài)監(jiān)測、信號有無監(jiān)測、接收信號功率監(jiān)測、信號脈沖個數(shù)監(jiān)測、溫度監(jiān)測、板卡狀態(tài)監(jiān)測，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

模擬海上復雜電磁環(huán)境下的多波段被動輻射信號源，包括cPCI機箱、嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡、前IO板卡、第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡、cPCI背板、cPCI電源、S頻段上變頻單元、C頻段上變頻單元、X頻段上變頻單元、電源、系統(tǒng)后IO板卡、二次背板和變頻單元背板；

其中，嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡、前IO板卡、第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡、cPCI電源、系統(tǒng)后IO板卡、二次背板裝在cPCI背板上，所述cPCI背板插在cPCI機箱的前面板上；

其中，S頻段上變頻單元、C頻段上變頻單元、X頻段上變頻單元裝在變頻單元背板上，所述變頻單元背板插在cPCI機箱的前面板上；

其中，電源安裝在cPCI電源上面。

進一步，還包括設(shè)置在cPCI機箱的后面板上的S頻段功放控制與監(jiān)測接口、C頻段功放控制與監(jiān)測接口、X頻段功放控制與監(jiān)測接口、220V電源輸入接口、伺服控制串口接口、溫度監(jiān)測輸入接口、保險絲盒、220V開關(guān)。

進一步，所述嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡通過cPCI總線分別與第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡和前IO板卡相連后，再通過總線連接到cPCI背板以及二次背板上；所述嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡還通過系統(tǒng)后IO板卡連接外部伺服轉(zhuǎn)臺；所述嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡還與外部遠控終端相連接。

進一步，S頻段上變頻單元、C頻段上變頻單元、X頻段上變頻單元組成的變頻組件，所述變頻組件分別與第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡以及外部發(fā)射機相連。

進一步，所述第一寬帶DA板卡上設(shè)有一個DA時鐘輸入接口、一個調(diào)制脈沖輸出接口和一個中頻輸出接口；所述第二寬帶DA板卡上設(shè)有兩個DA時鐘輸入接口、一個調(diào)制脈沖輸出接口和兩個中頻輸出接口。

進一步，所述cPCI背板以及二次背板上均設(shè)有一個調(diào)制脈沖輸入接口，一個溫度監(jiān)測輸入接口、3路視頻檢波輸入接口、3路對數(shù)檢波輸入接口、3路調(diào)制脈沖輸出接口以及微波組件和功放接口。

進一步，所述變頻組件上設(shè)有3路DA時鐘輸出接口、3路中頻輸入接口、3路檢波輸出接口、調(diào)制控制輸入接口、3路輻射信號輸出接口和3路天線輸入接口；

其中，所述3路檢波輸出接口分別三組視頻檢波輸出接口和對數(shù)檢波輸出接口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以實現(xiàn)，工作頻率覆蓋S頻段、C頻段、X頻段；

2、采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以實現(xiàn)，置頻精度≤0.1MHz

3、采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以實現(xiàn)，信號樣式多樣化，包括：常規(guī)脈沖、線性調(diào)頻、非線性調(diào)頻、相位編碼、脈內(nèi)頻率編碼、頻率捷變、重頻捷變；

4、采用本發(fā)明的技術(shù)方案還具有功放狀態(tài)監(jiān)測、信號有無監(jiān)測、接收信號功率監(jiān)測、信號脈沖個數(shù)監(jiān)測、溫度監(jiān)測、板卡狀態(tài)監(jiān)測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖；

圖2是本發(fā)明的后視圖；

圖3是本發(fā)明的俯視圖；

圖4是本發(fā)明的工作原理圖；

圖5是本發(fā)明的嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡的工作原理圖；

圖6是本發(fā)明的第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡的工作原理圖；

圖7是本發(fā)明的S頻段上變頻單元的工作原理圖；

圖8是本發(fā)明的C頻段上變頻單元的工作原理圖；

圖9是本發(fā)明的X頻段上變頻單元的工作原理圖。

圖中，1.cPCI機箱、2.嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡、3.前IO板卡、4.第一寬帶DA板卡、5.第二寬帶DA板卡、6.cPCI背板、7.cPCI電源、221.S頻段上變頻單元、222.C頻段上變頻單元、223.X頻段上變頻單元、8.電源、9.系統(tǒng)后IO板卡、10.二次背板、11.變頻單元背板、12.cPCI機箱的前面板、13.cPCI機箱的后面板、14.S頻段功放控制與監(jiān)測接口、15.C頻段功放控制與監(jiān)測接口、16.X頻段功放控制與監(jiān)測接口、17.220V電源輸入接口、18.伺服控制串口接口、19.溫度監(jiān)測輸入接口、20.保險絲盒、21.220V開關(guān)、22.變頻組件。

具體實施方式

模擬海上復雜電磁環(huán)境下的多波段被動輻射信號源，包括：cPCI機箱1、嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2、前IO板卡3、第一寬帶DA板卡4、第二寬帶DA板卡5、cPCI背板6、cPCI電源7、S頻段上變頻單元221、C頻段上變頻單元222、X頻段上變頻單元223、電源8、系統(tǒng)后IO板卡9、二次背板10和變頻單元背板11；

其中，嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2、前IO板卡3、第一寬帶DA板卡4、第二寬帶DA板卡5、cPCI電源7、系統(tǒng)后IO板卡9、二次背板10裝在cPCI背板6上，所述cPCI背板6插在cPCI機箱的前面板12上；

其中，S頻段上變頻單元221、C頻段上變頻單元222、X頻段上變頻單元223裝在變頻單元背板11上，所述變頻單元背板11插在cPCI機箱的前面板12上；

其中，電源8安裝在cPCI電源7上面。

前述模擬海上復雜電磁環(huán)境下的多波段被動輻射信號源，還包括設(shè)置在cPCI機箱的后面板13上的S頻段功放控制與監(jiān)測接口14、C頻段功放控制與監(jiān)測接口15、X頻段功放控制與監(jiān)測接口16、220V電源輸入接口17、伺服控制串口接口18、溫度監(jiān)測輸入接口19、保險絲盒20、220V開關(guān)21。

前述嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2通過cPCI總線分別與第一寬帶DA板卡4、第二寬帶DA板卡5和前IO板卡3相連后，再通過總線連接到cPCI背板6以及二次背板10上；所述嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2還通過系統(tǒng)后IO板卡9連接外部伺服轉(zhuǎn)臺；所述嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2還與外部遠控終端相連接。

前述S頻段上變頻單元221、C頻段上變頻單元222、X頻段上變頻單元223組成的變頻組件22，所述變頻組件22分別與第一寬帶DA板卡4、第二寬帶DA板卡5以及外部發(fā)射機相連。

前述第一寬帶DA板卡4上設(shè)有一個DA時鐘輸入接口、一個調(diào)制脈沖輸出接口和一個中頻輸出接口；所述第二寬帶DA板卡5上設(shè)有兩個DA時鐘輸入接口、一個調(diào)制脈沖輸出接口和兩個中頻輸出接口。

前述cPCI背板6以及二次背板10上均設(shè)有一個調(diào)制脈沖輸入接口，一個溫度監(jiān)測輸入接口、3路視頻檢波輸入接口、3路對數(shù)檢波輸入接口、3路調(diào)制脈沖輸出接口以及微波組件和功放接口。

前述變頻組件22上設(shè)有3路DA時鐘輸出接口、3路中頻輸入接口、3路檢波輸出接口、調(diào)制控制輸入接口、3路輻射信號輸出接口和3路天線輸入接口；

其中，所述3路檢波輸出接口分別三組視頻檢波輸出接口和對數(shù)檢波輸出接口。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1所示為本發(fā)明的主視圖，如圖所示，包括：嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡、前IO板卡、第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡、S頻段上變頻單元、C頻段上變頻單元、X頻段上變頻單元、以色列進口cPCI電源、航天朝陽線性電源。

如圖2所示為本發(fā)明的后視圖，如圖所示，包括：S頻段功放控制與監(jiān)測、C頻段功放控制與監(jiān)測、X頻段功放控制與監(jiān)測、220V電源輸入、伺服控制串口、溫度監(jiān)測輸入、保險絲盒、220V開關(guān)。

如圖3所示為本發(fā)明的俯視圖，如圖所示，包括；航天朝陽線性電源、變頻單元背板、系統(tǒng)后IO板卡。

如圖4所示為本發(fā)明的工作原理圖。其中，背板為cPCI背板及二次背板的統(tǒng)稱；系統(tǒng)后IO板卡負責系統(tǒng)的端口擴展（伺服轉(zhuǎn)臺通過該板卡的RS232串口與系統(tǒng)主機通信）。前IO板主要負責變頻單元控制信號的轉(zhuǎn)接。二次背板主要負責溫度監(jiān)測、天線接收信號的功率監(jiān)測。

產(chǎn)生輻射源目標信號時，實時處理計算機首先根據(jù)戰(zhàn)情設(shè)置結(jié)果將當前試驗所需的幾部雷達波形下載到寬帶DA板卡的DDR3存儲器中，仿真試驗開始后，實時處理計算機通過cPCI總線向第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡傳輸脈沖描述字，每個脈沖描述字包括脈沖到達時間、脈沖寬度、信號幅度、脈沖內(nèi)調(diào)制信號形式、信號載頻等控制數(shù)據(jù)等。脈沖描述字存儲在第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡的存儲器中，通過輸出相應(yīng)控制部件的控制字實現(xiàn)信號的調(diào)制和產(chǎn)生。脈沖描述字本身需要由計算機根據(jù)當前的戰(zhàn)情設(shè)定，對雷達輻射源脈沖信號進行排列以后，計算產(chǎn)生當前信號的脈沖描述字。在描述字序列中，包含了所有需要產(chǎn)生的雷達脈沖信息，包括所要產(chǎn)生的多批次相交疊的脈沖信號。由于是事先根據(jù)戰(zhàn)情設(shè)置將發(fā)射波形數(shù)據(jù)存儲到DDR3中，因此，該波形數(shù)據(jù)可以是任意體制的雷達信號。

在進行打靶實驗時，第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡分別產(chǎn)生3路信號，信號樣式包括常規(guī)脈沖、脈沖多普勒、線性調(diào)頻、非線性調(diào)頻、相位編碼、頻率捷變、重頻參差、重頻抖動、脈內(nèi)頻率編碼等。3路信號通過不同的上變頻單元產(chǎn)生S頻段、C頻段、X頻段信號。該3路信號與外部發(fā)射機相連向空中輻射。

如圖5所示為本發(fā)明的嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡的工作原理圖，其內(nèi)部具體芯片連接關(guān)系如圖所示；嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡負責系統(tǒng)的實時控制和數(shù)據(jù)監(jiān)測。

如圖6所示為本發(fā)明的第一寬帶DA板卡、第二寬帶DA板卡的工作原理圖，其內(nèi)部具體芯片連接關(guān)系如圖所示；寬帶DA板卡作為一個軟件無線電平臺可以實現(xiàn)各種復雜雷達信號的產(chǎn)生，寬帶DA板卡可以按照所模擬雷達的信號形式進行任意裝訂和控制，波形控制模式由安裝在控制計算機中的雷達波束調(diào)度、天線方向圖模型軟件進行實時計算并實時控制。

該多波段被動輻射信號源設(shè)計了3個頻段的輻射信號，1個DA板卡可以產(chǎn)生2路中頻信號，因此設(shè)計采用第一寬帶DA板卡產(chǎn)生1路信號，第二寬帶DA板卡產(chǎn)生2路信號。

本發(fā)明中使用的寬帶DA板卡是由3GSPS 12bit DAC、Xilinx Virtex-6 FPGA、超大容量動態(tài)存儲器DDR3組成的6U cPCI接口的標準板卡。Xilinx Virtex-6 SX315T/475T外配4Gbit DDR3為信號處理提供了一個非常高性能的DSP核。使用VHDL、MATLAB和Xilinx ISE工具包以及Xilinx公司的高級生成工具（Xilinx System Generator和AccelDSP）可以對寬帶DA板進行二次開發(fā)。以Xilinx Virtex6 FPGA作為信號處理核心搭建的軟件無線電平臺，可以實現(xiàn)各種復雜雷達信號的產(chǎn)生、處理和播放。

如圖7所示為本發(fā)明的S頻段上變頻單元的工作原理圖，S波段信號變頻單元的功能是將寬帶DA板產(chǎn)生的中頻信號上變頻到雷達工作頻段，同時對信號進行幅度控制和信號調(diào)制。寬帶DA板產(chǎn)生200-1000MHz的中頻信號，我們首先將此信號通過一只200-1000MHz的濾波器，濾除寬帶DA板產(chǎn)生的鏡頻雜散信號，然后信號與2.5GHz的點頻本振混頻到2.7GHz-3.5GHz這個雷達工作頻段上。由于信號頻率與本振頻率過近，所以我們在這里采用雙級濾波處理。之后信號通過衰減器HMC472和調(diào)制開關(guān)HMC349，完成對信號的幅度控制和信號調(diào)制，最后經(jīng)過3.4GHz低通濾波器，對信號的諧波進行抑制30dBc以上，最后輸出給天線功放輻射單元。

如圖8所示為本發(fā)明的C頻段上變頻單元的工作原理圖，C波段信號變頻單元的功能是將寬帶DA板產(chǎn)生的信號上變頻到雷達工作頻段，同時對信號進行幅度控制和信號調(diào)制。寬帶DA板產(chǎn)生400-1000MHz的中頻信號，我們首先將此信號通過一只400-1000MHz的濾波器，濾除信號處理機產(chǎn)生的鏡頻雜散信號，然后信號與6.3GHz的點頻本振混頻到5.3GHz-5.9GHz這個雷達工作頻段上。由于信號頻率與本振頻率過近，所以我們在這里采用雙級濾波處理。之后信號通過衰減器ATT-0108和調(diào)制開關(guān)SPST-0108，完成對信號的幅度控制和信號調(diào)制，最后經(jīng)過5.9GHz低通濾波器，對信號的諧波進行抑制30dBc以上，最后輸出給天線功放輻射單元。

如圖9所示為本發(fā)明的X頻段上變頻單元的工作原理圖，X波段信號變頻單元的功能是將寬帶DA板產(chǎn)生的信號上變頻到雷達工作頻段，同時對信號進行幅度控制和信號調(diào)制。寬帶DA板產(chǎn)生300-1100MHz的中頻信號，我們首先將此信號通過一只300-1100MHz的濾波器，濾除信號處理機產(chǎn)生的鏡頻雜散信號，然后信號與10.3GHz的點頻本振混頻到9.2GHz-10GHz這個雷達工作頻段上。由于信號頻率與本振頻率過近，所以我們在這里采用雙級濾波處理。之后信號通過衰減器ATT-0818和調(diào)制開關(guān)SPST-0818，完成對信號的幅度控制和信號調(diào)制，最后經(jīng)過10GHz低通濾波器，對信號的諧波進行抑制30dBc以上，最后輸出給天線功放輻射單元。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。