本發(fā)明屬于艦船設備技術領域，特別涉及一種模擬海上實戰(zhàn)復雜電磁環(huán)境的舷外有源干擾射頻源。

背景技術：

我XXX型反艦導彈在對敵航母編隊進行攻擊時，將面臨其釋放的自衛(wèi)式電子干擾及舷外有源電子干擾環(huán)境。舷外有源干擾射頻源安裝在試驗靶載平臺上，模擬敵航母編隊的舷外有源電子干擾設備，向來襲的反艦導彈施放有源電子干擾信號，例如：距離拖引欺騙干擾信號、速度拖引欺騙干擾信號、窄帶瞄頻干擾信號、寬帶阻塞干擾信號等，以檢驗反艦導彈在干擾環(huán)境下的作戰(zhàn)能力。

目前所用的舷外有源干擾射頻源，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，歸結如下：工作頻率范圍8GHz~18GHz頻段不能同時覆蓋；干擾樣式不多；適應輸入雷達信號形式少等。因此，迫切的需要一種新的技術方案解決上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種模擬海上實戰(zhàn)復雜電磁環(huán)境的舷外有源干擾射頻源，能夠覆蓋8GHz~18GHz頻段；信號干擾樣式多樣化，包括：距離拖引欺騙干擾信號、速度拖引欺騙干擾信號、窄帶瞄頻干擾信號、寬帶阻塞干擾信號等；適應輸入雷達信號形式：脈沖多普勒、脈沖壓縮、頻率捷變、重頻參差、相位編碼、重頻抖動、脈內(nèi)頻率編碼。以解決現(xiàn)有技術中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種模擬海上實戰(zhàn)復雜電磁環(huán)境的舷外有源干擾射頻源，包括：cPCI機箱、嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡、前IO板卡、中頻信號處理板卡、cPCI背板、cPCI電源、下變頻單元、頻綜單元、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、中頻信號處理板卡、cPCI電源、系統(tǒng)后IO板卡、二次背板裝在cPCI背板上，插在cPCI機箱的前面板上；

其中，下變頻單元、頻綜單元、上變頻單元裝在變頻單元背板上，插在cPCI機箱的前面板上；

其中，電源安裝在cPCI電源上。

進一步，還包括設置在cPCI機箱后面板上的功放控制與監(jiān)測接口、220V電源輸入接口、伺服控制串接口、溫度監(jiān)測輸入接口、保險絲盒、220V開關、微波控制接口和電源輸出接口。

進一步，所述嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡通過cPCI總線分別與中頻信號處理板卡和前IO板卡相連后，再通過總線連接到cPCI背板及二次背板上；嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡還通過系統(tǒng)后IO板卡連接到外部伺服轉(zhuǎn)臺上；嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡還通過cPCI總線連接外部遠控終端。

進一步，所述中頻信號處理板卡上設有DA時鐘接口、AD時鐘接口、參考時鐘接口、中頻輸入接口和中頻輸出接口。

進一步，所述cPCI背板及二次背板均設有溫度監(jiān)測輸入接口、調(diào)制脈沖接口與微波組件和功放接口。

進一步，由上變頻單元、頻綜單元和下變頻單元構成變頻組件，變頻組件分別與中頻信號處理板卡、外部發(fā)射機相連。

進一步，所述變頻組件設有三路時鐘接口、中頻輸出接口、中頻輸入接口、調(diào)制控制輸入接口、天線輸入接口和輻射信號輸出接口；

其中，三路時鐘接口由DA時鐘接口、AD時鐘接口、參考時鐘接口組成。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、采用本發(fā)明的技術方案，能夠覆蓋8GHz~18GHz頻段；

2、采用本發(fā)明的技術方案，可以實現(xiàn)信號干擾樣式多樣化，包括：距離拖引欺騙干擾信號、速度拖引欺騙干擾信號、窄帶瞄頻干擾信號、寬帶阻塞干擾信號等；

3、采用本發(fā)明的技術方案，適應輸入雷達信號形式，例如脈沖多普勒、脈沖壓縮、頻率捷變、重頻參差、相位編碼、重頻抖動、脈內(nèi)頻率編碼。

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)明的中頻信號處理板卡的工作原理圖；

圖7是本發(fā)明的下變頻單元、上變頻單元的工作原理圖；

圖8是本發(fā)明的頻綜單元的工作原理圖。

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.中頻信號處理板卡、5.cPCI背板、6.cPCI電源、7.下變頻單元、8.頻綜單元、9.上變頻單元、10.電源、11.系統(tǒng)后IO板卡、12.二次背板和13.變頻單元背板、14. cPCI機箱前面板、15. cPCI機箱后面板、16.功放控制與監(jiān)測接口、17.220V電源輸入接口、18.伺服控制串接口、19.溫度監(jiān)測輸入接口、20.保險絲盒、21.220V開關、22.微波控制接口和電源輸出接口、24.變頻組件。

具體實施方式

一種模擬海上實戰(zhàn)復雜電磁環(huán)境的舷外有源干擾射頻源，包括：cPCI機箱1、嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2、前IO板卡3、中頻信號處理板卡4、cPCI背板5、cPCI電源6、下變頻單元7、頻綜單元8、上變頻單元9、電源10、系統(tǒng)后IO板卡11、二次背板12和變頻單元背板13；

其中，嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2、前IO板卡3、中頻信號處理板卡4、cPCI電源6、系統(tǒng)后IO板卡11、二次背板12裝在cPCI背板5上，插在cPCI機箱的前面板14上；

其中，下變頻單元7、頻綜單元8、上變頻單元9裝在變頻單元背板13上，插在cPCI機箱的前面板14上；

其中，電源10安裝在cPCI電源6上。

前述的模擬海上實戰(zhàn)復雜電磁環(huán)境的舷外有源干擾射頻源，還包括設置在cPCI機箱后面板15上的功放控制與監(jiān)測接口16、220V電源輸入接口17、伺服控制串接口18、溫度監(jiān)測輸入接口19、保險絲盒20、220V開關21、微波控制接口和電源輸出接口22。

前述嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2通過cPCI總線分別與中頻信號處理板卡4和前IO板卡3相連后，再通過總線連接到cPCI背板5及二次背板12上；嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2還通過系統(tǒng)后IO板卡11連接到外部伺服轉(zhuǎn)臺上；嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡2還通過cPCI總線連接外部遠控終端。

前述中頻信號處理板卡4上設有DA時鐘接口、AD時鐘接口、參考時鐘接口、中頻輸入接口和中頻輸出接口。

前述cPCI背板5及二次背板12均設有溫度監(jiān)測輸入接口、調(diào)制脈沖接口與微波組件和功放接口。

前述由上變頻單元9、頻綜單元8和下變頻單元7構成變頻組件24，變頻組件24分別與中頻信號處理板卡4、外部發(fā)射機相連。

前述變頻組件24設有三路時鐘接口、中頻輸出接口、中頻輸入接口、調(diào)制控制輸入接口、天線輸入接口和輻射信號輸出接口；

其中，三路時鐘接口由DA時鐘接口、AD時鐘接口、參考時鐘接口組成。

下面結合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1所示為本發(fā)明的主視圖，包括：嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡、前IO板卡、中頻信號處理板卡、上變頻單元、頻綜單元、下變頻單元、以色列進口cPCI電源和航天朝陽線性電源；

如圖2所示為本發(fā)明的后視圖，包括：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、微波控制與電源輸出；

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

圖4是本發(fā)明的工作原理圖，其連接關系如圖所示；其中，背板為cPCI背板及二次背板的統(tǒng)稱；其中，下變頻單元、上變頻單元、頻綜單元和中頻信號處理板等設備，用以接收雷達導引頭信號，并對信號進行放大和變頻處理，生成中頻信號加入各種干擾信號后上變頻輸出到發(fā)射機，發(fā)射機對干擾信號放大后經(jīng)天線輻射至空中，其主要功能為：（1）具有將來自接收天線的信號進行放大及變頻處理的功能；

（2）具有輸出中頻信號至干擾信號產(chǎn)生分系統(tǒng)的功能；（3）具有接收前端送來的中頻信號，并對信號進行分選、識別、監(jiān)測功能；（4）具有產(chǎn)生壓制干擾和欺騙干擾在內(nèi)的各類干擾信號功能；（5）具有產(chǎn)生干擾源所需的時鐘信號功能。其中，系統(tǒng)后IO板負責系統(tǒng)的端口擴展并通過板卡的RS232串口連接伺服轉(zhuǎn)臺與主機進行通信。上變頻單元的輸出用一根射頻電纜直接連接外部發(fā)射機的輸入。發(fā)射機起到放大信號功率的作用，干擾信號經(jīng)發(fā)射機放大之后輻射到空中進行干擾。該系統(tǒng)是射頻信號來源，外部發(fā)射機只是該系統(tǒng)信號的去處，外部發(fā)射機并不屬于該射頻源系統(tǒng)，因此只簡略提到。

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，其內(nèi)部具體芯片連接關系如圖所示；嵌入式實時控制系統(tǒng)板卡負責各系統(tǒng)的實時控制和數(shù)據(jù)監(jiān)測。

圖6是本發(fā)明的中頻信號處理板卡的工作原理圖，所述中頻信號處理板卡實現(xiàn)對輸入中頻信號的AD變換，并通過內(nèi)部構建的DDC、數(shù)字濾波器、鑒相器、數(shù)字延遲抽頭組合、幅度調(diào)制、調(diào)頻組合等邏輯部件，進行干擾信號的數(shù)字調(diào)制以及測量到脈沖參數(shù)等的輸出。其內(nèi)部具體芯片連接關系如圖所示；其中，頻信號處理板采用X6-3GSPS信號處理板。X6-3GSPS信號處理板卡是一塊帶3GSPS 12bit ADC、3GSPS 12bit DAC、Xilinx Virtex-6 FPGA和超大容量動態(tài)存儲器DDR3以及高速雙口靜態(tài)存儲器QDR-Ⅱ+的6U cPCI接口的標準板卡。Xilinx Virtex-6 SX315T/475T外配4Gbit DDR3 SDRAM和 144Mbit QDR-Ⅱ+存儲器為諸如雷達和直接射頻數(shù)字化的應用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X6-3GSPS寬帶信號處理板進行二次開發(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)各種復雜雷達或通信信號的采集、存儲、處理和播放。

圖7是本發(fā)明的下變頻單元、上變頻單元的工作原理圖。在工作模式，舷外有源干擾射頻源接收8GHz~18GHz范圍內(nèi)的被試雷達發(fā)射的射頻信號，經(jīng)限幅器后通過ATT實現(xiàn)對信號的幅度控制，使輸出信號穩(wěn)定在一定的功率范圍內(nèi)，再通過LNA將信號放大到混頻器的線性工作區(qū)；射頻信號下變頻單元經(jīng)過對接收的射頻信號進行一系列變頻處理后，輸出750MHz±500MHz的中頻信號，輸出端所采用的濾波器中心頻率為750MHz，輸出信號頻率范圍250MHz~1250MHz，輸出信號的功率滿足中頻信號處理AD變換的滿幅要求。在舷外有源干擾射頻源下變頻通道中，X+Ku波段8GHz~18GHz的信號直接與本振信號10.5-15.5GHz，得到750MHz±500MHz的中頻信號，最大帶寬為1000MHz的中頻輸出信號。在舷外有源干擾射頻源上變頻通道變頻正好是下變頻通道逆過程，得到8GHz~18GHz發(fā)射信號。射頻信號下變頻單元中各個頻綜和本振的合理選擇，有利于系統(tǒng)的雜散指標。本單元中用于混頻的的本振信號LO的選取，使得5階以下的交調(diào)信號都在第一中頻信號帶外，這樣的系統(tǒng)雜散可以通過一個寬帶濾波器將之濾除，而5階以上的交調(diào)信號的功率幅度都比較小，本變頻采用高性能的進口混頻器，對于5階及5階以上的交調(diào)都有極大的抑制。在射頻通道的設計中，精心選用放大器，并使之工作在線性工作區(qū)（非飽和區(qū)），使得諧波盡量小。根據(jù)被試雷達的工作頻率（試驗戰(zhàn)情中設定），在控制計算機的控制下來置射頻信號接收單元各級變頻的本振信號頻率。在本系統(tǒng)中，采用帶寬為1000MHz的數(shù)字瞬時測頻裝置，根據(jù)信號接收的方式，在LNA之前有限幅器、開關、ATT等微波器件，根據(jù)各器件的損耗值，開關損耗3dB，限幅器為2dB，LNA的噪聲系數(shù)為3dB，因此，接收前端總噪聲系數(shù)小于10dB，信號識別系數(shù)D取13。根據(jù)接收靈敏度的計算公式：P＝kTBfnD＝-114+25+10+13=-66dBm，信號接收單元的接收靈敏度為-66dBm，另外再加上電纜等的損耗，接收靈敏度應該在-55dBm以上，可以滿足接收靈敏度-50dBm的要求。

圖8是本發(fā)明的頻綜單元的工作原理圖，頻綜單元主要產(chǎn)生舷外有源干擾射頻源工作所需的各種本振信號和時鐘信號，頻綜單元主要產(chǎn)生的信號如下：本振信號10.5-15.5GHz、3.25GHz；時鐘信號100MHz、1.5GHz、3GHz。按照設計方案，輸出信號的相位噪聲是在晶振相位噪聲指標的基礎上，具有一定的惡化。惡化的值可按照20log10（f0/fi）+5 來計算。當選用的晶振相位噪聲為-155dBc/Hz@1kHz時，對于Ku頻段，相噪惡化值為42.8dB，輸出信號的相位噪聲大約為-110dBc/Hz@1kHz，可以滿足輸出信號對相位噪聲的要求。中頻信號處理所需的1.5GHz和3GHz時鐘信號，以100MHz為基準信號，采用諧波方式產(chǎn)生，可以滿足系統(tǒng)要求。3.25GHz、10.5-15.5GHz的本振信號采用PLL產(chǎn)生，可滿足舷外有源干擾射頻源要求。具體設計中我們選用MITECH公司的高穩(wěn)低噪恒溫晶振，其相位噪聲達到-155dBc/Hz@1kHz，指標優(yōu)于舷外有源干擾射頻源要求。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，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視為本發(fā)明的保護范圍。