基于光纖延遲線的高精度雷達(dá)目標(biāo)模擬器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雷達(dá)目標(biāo)模擬器，具體地說是一種基于光纖延遲線的高精度雷達(dá)目標(biāo)模擬器。通過使用光纖延遲線技術(shù)提高目標(biāo)模擬延遲時(shí)間采樣頻率，減小時(shí)間量化引起的誤差，從而達(dá)到提高目標(biāo)模擬精度的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，各種不同體制的雷達(dá)相繼被研制出來，而在雷達(dá)系統(tǒng)的研制和調(diào)試過程中，對(duì)雷達(dá)性能和指標(biāo)的測(cè)試是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。為了方便對(duì)雷達(dá)的整機(jī)調(diào)試和性能鑒定，雷達(dá)目標(biāo)模擬技術(shù)便逐漸發(fā)展起來，他是系統(tǒng)模擬技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。雷達(dá)目標(biāo)模擬技術(shù)模擬的對(duì)象是雷達(dá)的目標(biāo)環(huán)境，模擬的結(jié)果是復(fù)現(xiàn)蘊(yùn)含雷達(dá)目標(biāo)及目標(biāo)環(huán)境信息的雷達(dá)回波信號(hào)。模擬技術(shù)廣泛應(yīng)用于對(duì)雷達(dá)某分系統(tǒng)的調(diào)試、性能評(píng)價(jià)，雷達(dá)前端不具備的條件下對(duì)系統(tǒng)后級(jí)進(jìn)行分析調(diào)試以及對(duì)雷達(dá)整機(jī)性能和指標(biāo)的檢驗(yàn)。然而，目標(biāo)模擬器在設(shè)計(jì)中，為了模擬目標(biāo)回波脈沖信號(hào)，在數(shù)字化運(yùn)算中，選取了一定的采樣率，即在接收到雷達(dá)信號(hào)后，通過一系列的變換和多普勒調(diào)制后，延遲t時(shí)間后，將脈沖信號(hào)發(fā)送出去。當(dāng)延遲的t時(shí)間不在采樣周期整點(diǎn)上，模擬器在發(fā)射回波脈沖時(shí)采用了回波延遲的量化值，也就是用t時(shí)間最近的采樣點(diǎn)把回波脈沖信號(hào)發(fā)送出去，這時(shí)模擬回波脈沖信號(hào)的回波延遲存在一定的延遲誤差，由于時(shí)間量化產(chǎn)生的誤差可達(dá)數(shù)米。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于光纖延遲線的高精度雷達(dá)目標(biāo)模擬器，本發(fā)明使用高精度光纖延遲線技術(shù)作為延遲手段，提高延遲時(shí)間采樣率，從而減小由于延遲時(shí)間量化帶來的時(shí)間延遲誤差，提高雷達(dá)目標(biāo)模擬精度。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種基于光纖延遲線的高精度雷達(dá)目標(biāo)模擬器，其特征在于:該模擬器包括計(jì)算機(jī)與顯示控制單元、目標(biāo)回波及干擾解算單元、光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)、電光轉(zhuǎn)換器、激光器、光電轉(zhuǎn)換器、中頻調(diào)制單元、接收模塊和發(fā)射單元，用于設(shè)置工作方式和雷達(dá)工作參數(shù)的計(jì)算機(jī)與顯示控制單元與目標(biāo)回波及干擾解算單元連接；目標(biāo)回波及干擾解算單元的輸入端與接收模塊和光電轉(zhuǎn)換器連接、輸出端與光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)和中頻調(diào)制單元連接；電光轉(zhuǎn)換器的輸入端與激光器和接收模塊連接、輸出端與光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)連接；光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)的輸出端通過光電轉(zhuǎn)換器與目標(biāo)回波及干擾解算單元連接；中頻調(diào)制單元的輸出端與發(fā)射單元連接；接收模塊與接收天線連接，發(fā)射單元與發(fā)射天線連接。
[0005]本發(fā)明中，在光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)有2個(gè)1*2光開關(guān)、16個(gè)2*2光開關(guān)和17個(gè)不同長(zhǎng)度的延遲光纖，通過FPGA控制光控開關(guān)，使光信號(hào)通過不同長(zhǎng)度的光纖傳輸，產(chǎn)生不同的延遲光信號(hào)；在光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)有保持光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)的溫度、減小光纖延遲線溫飄的恒溫箱。光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)在目標(biāo)回波及干擾解算單元控制下，通過打開或閉合不同的光開關(guān)，來選擇光信號(hào)的傳播路徑，進(jìn)行不同時(shí)間長(zhǎng)度的延遲。
[0006]接收模塊將接收天線接收到的雷達(dá)信號(hào)同時(shí)送給目標(biāo)回波及干擾解算單元和電光轉(zhuǎn)換器。
[0007]計(jì)算機(jī)與顯示控制單元用于設(shè)置雷達(dá)目標(biāo)模擬器工作方式和雷達(dá)工作參數(shù)，并送入目標(biāo)回波及干擾解算單元；當(dāng)接收到雷達(dá)信號(hào)后，接收機(jī)一方面把雷達(dá)信號(hào)送給目標(biāo)回波及干擾解算單元，進(jìn)行計(jì)算處理，另一方面，將雷達(dá)信號(hào)送入電光轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行光信號(hào)的調(diào)制使用。光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)在目標(biāo)回波及干擾解算控制單元控制下，通過打開或閉合不同的光開關(guān)，來選擇光信號(hào)的傳播路徑，以此來進(jìn)行不同時(shí)間長(zhǎng)度的延遲。電光轉(zhuǎn)換器在接收到延遲后的光信號(hào)后，將光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，把光信號(hào)再次轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送給目標(biāo)回波及干擾解算控制單元進(jìn)行處理；目標(biāo)回波及干擾解算控制單元將處理結(jié)果發(fā)送給中頻調(diào)制單元，進(jìn)行調(diào)制后，由發(fā)送單元通過發(fā)射天線發(fā)射出去，至此，雷達(dá)目標(biāo)模擬器完成了整個(gè)目標(biāo)模擬工作。
[0008]計(jì)算機(jī)與顯示控制單元主要用于對(duì)雷達(dá)主動(dòng)或被動(dòng)目標(biāo)模擬工作方式進(jìn)行選擇并對(duì)模擬目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。主動(dòng)目標(biāo)模擬工作模式下，需要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)、雷達(dá)載頻、脈寬參數(shù)、重頻參數(shù)、信號(hào)類型、信號(hào)脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)、目標(biāo)航跡、目標(biāo)RCS、起伏特性等參數(shù)和雷達(dá)天線方向圖參數(shù)，然后進(jìn)行初始戰(zhàn)情的解算和生成，并下發(fā)至目標(biāo)回波及干擾解算控制單元。被動(dòng)目標(biāo)模擬工作模式下，則需要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)、雷達(dá)工作參數(shù)、目標(biāo)航跡、目標(biāo)RCS等參數(shù)，進(jìn)行初始戰(zhàn)情的解算和生成，并下發(fā)至目標(biāo)回波及干擾解算控制單元。
[0009]目標(biāo)回波及干擾解算控制單元，在主動(dòng)目標(biāo)模擬工作模式下，需進(jìn)行目標(biāo)航跡和天線方向圖、幅度起伏等數(shù)據(jù)的計(jì)算，然后下發(fā)給寬帶DRFM單元。在被動(dòng)目標(biāo)模擬工作模式下，目標(biāo)回波及干擾解算控制單元需要計(jì)算各個(gè)目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離，確定各目標(biāo)回波信號(hào)相對(duì)于雷達(dá)發(fā)射脈沖的時(shí)延值，在瞬時(shí)測(cè)頻及脈沖測(cè)量單元產(chǎn)生的檢波門限的同步下，用這些時(shí)延值順序讀取數(shù)字射頻存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的相應(yīng)的中頻發(fā)射脈沖，精確模擬對(duì)應(yīng)于不同時(shí)延值的目標(biāo)回波脈沖。
[0010]寬帶DRFM單元具有豐富的硬件資源，包括FPGA(可編程門陣列)、存儲(chǔ)器、兩個(gè)DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)，通過FPGA和DAC可構(gòu)成兩個(gè)具有調(diào)頻、調(diào)相功能的寬帶DDS(數(shù)字信號(hào)處理)器件。利用寬帶DRFM單元中FPGA和一個(gè)DDS可構(gòu)成雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生器功能，另一個(gè)DDS可進(jìn)行雷達(dá)目標(biāo)多普勒頻率的產(chǎn)生。
[0011]為了模擬相參目標(biāo)回波的多普勒頻移，由寬帶DRFM單元的技術(shù)產(chǎn)生器，根據(jù)各目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的徑向運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算目標(biāo)回波的多普勒頻移，并控制多普勒產(chǎn)生模塊的DDS中心頻率，產(chǎn)生多普勒頻率信號(hào)。
[0012]激光器發(fā)出激光基帶信號(hào)，通過接收到的雷達(dá)信號(hào)，對(duì)進(jìn)入光調(diào)制器的激光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)制光信號(hào)；調(diào)制光信號(hào)進(jìn)入光放大器，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大后，注入光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)。光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)由2個(gè)1*2光開關(guān)、16個(gè)2*2光開關(guān)和17個(gè)不同長(zhǎng)度的延遲光纖構(gòu)成；通過FPGA控制光控開關(guān)，使光信號(hào)通過不同長(zhǎng)度的光纖傳輸，從而產(chǎn)生不同的延遲光信號(hào)。
[0013]光接收模塊，用于對(duì)延遲結(jié)束后的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成雷達(dá)微波模擬信號(hào)輸出。
[0014]光纖延遲線系統(tǒng)，具有頻帶寬、雜散小的特點(diǎn)；同時(shí)，由于光纖存在溫飄，需要對(duì)光纖線延時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行保溫處理，所以，本發(fā)明設(shè)計(jì)了恒溫箱，減小了溫度變化而導(dǎo)致的飄移。
[0015]光纖延遲線系統(tǒng)延遲時(shí)間步進(jìn)量由兩個(gè)光開關(guān)之間最短的光纖延遲線決定，由于光開關(guān)之間的光纖長(zhǎng)度最短為2m，因此該數(shù)控延遲系統(tǒng)最小步進(jìn)量為10ns，對(duì)應(yīng)最小的模擬精度為2m。最長(zhǎng)延遲距離由數(shù)控延遲系統(tǒng)的光纖長(zhǎng)度決定，本系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇不同的光纖長(zhǎng)度，來適應(yīng)不同的需要。
[0016]產(chǎn)生的多普勒頻率信號(hào)，與經(jīng)過延遲的20?820MHz的雷達(dá)基帶信號(hào)，在中頻調(diào)制單元的多普勒調(diào)制模塊中通過混頻器進(jìn)行變頻，將多普勒頻率信號(hào)疊加到雷達(dá)基帶信號(hào)延遲上，產(chǎn)生3?4GHz的雷達(dá)目標(biāo)回波中頻信號(hào)，即在中頻脈沖信號(hào)中加入了該目標(biāo)的多普勒頻移值。
[0017]經(jīng)時(shí)延和多普勒頻移調(diào)制的中頻目標(biāo)回波信號(hào)脈沖信號(hào)經(jīng)射頻通道的上變頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上變頻，即模擬了射頻雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)。
[0018]模擬雷達(dá)目標(biāo)信號(hào)的強(qiáng)度，在目標(biāo)回波及干擾解算控制單元中，根據(jù)被試?yán)走_(dá)參數(shù)，所模擬目標(biāo)的雷達(dá)截面積、目標(biāo)至雷達(dá)的距離、目標(biāo)幅度起伏特性、天線方向圖等影響目標(biāo)回波信號(hào)強(qiáng)度的諸因素，計(jì)算每個(gè)雷達(dá)目標(biāo)脈沖信號(hào)的強(qiáng)度，計(jì)算所需輸出信號(hào)幅度的衰減值，控制中頻調(diào)制單元的程控衰減器，使到達(dá)雷達(dá)接收天線口面的雷達(dá)目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度等于計(jì)算值。
[0019]本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)設(shè)置雷達(dá)載頻、信號(hào)類型、帶寬、多普勒、運(yùn)動(dòng)規(guī)律等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)模擬功能；通過光纖延遲線系統(tǒng)完成對(duì)雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)的精確時(shí)間延遲；通過光放大器，提高光信號(hào)的信噪比；通過使用恒溫箱，保持光纖延遲線網(wǎng)絡(luò)的溫度，減小光纖延遲線系統(tǒng)的溫飄。
[0020]本發(fā)明在計(jì)算機(jī)的控制下完成對(duì)雷達(dá)目標(biāo)回波多普勒調(diào)制、以及雷達(dá)目標(biāo)特性調(diào)制，通過輻射或注入的方式，使用高精度光纖