CN102495400A - 一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统和模拟方法 - Google Patents
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Abstract
一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统和模拟方法，用于实现在地面条件下开展空间目标会合动态电磁散射特性测试试验。系统包含电路连接的射频系统、仪器自动控制系统和扫描架及控制系统，还包含目标吊挂系统。模拟方法每步进一个间隔，都测试目标在会合过程中回波的幅度与相位，提取出多普勒特征信号。本发明能够在实验室内通过扫描架和目标吊挂系统运动相结合方式模拟空间目标会合运动，开展空间会合时目标动态电磁散射特性模拟试验研究，可以获得所需目标的散射特性数据，满足目标自主交会技术研究的急需。
Description
技术领域
本发明涉及目标与环境电磁散射特性测量技术领域，尤其涉及一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统和模拟方法。
背景技术
目前没有空间会合条件下目标的电磁散射特性实测数据，无法满足空间目标自主交会技术研制的需要。实测空间会合条件下目标的电磁散射特性非常困难，代价巨大，不仅耗费大量财力、人力，还受空间和时间的限制，无法安全可靠获取大量所需的实测数据。
发明内容
本发明提供的一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统和模拟方法，用于实现在地面条件下开展空间目标会合动态电磁散射特性测试试验。
为了达到上述目的，本发明提供一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统，该系统包含电路连接的射频系统、仪器自动控制系统和扫描架及控制系统，还包含目标吊挂系统。
所述的射频系统包含：
微波接收机；
发射源；
本振源；
中频本振分配单元，其电路连接微波接收机、发射源和本振源；
测试混频器，其电路连接中频本振分配单元；
参考混频器，其电路连接中频本振分配单元；
定向耦合器，其电路连接发射源和参考混频器；
收发天线，其电路连接测试混频器和定向耦合器。
所述的仪器自动控制系统包含测试工控机和GPIB通用接口总线扩展器，测试工控机电路连接微波接收机和GPIB扩展器，GPIB扩展器电路连接微波接收机、发射源和本振源。
所述的扫描架及控制系统包含平面二维扫描架、扫描架控制上位机和扫描架电机驱动器，平面二维扫描架上固定设置收发天线，扫描架电机驱动器电路连接平面二维扫描架和扫描架控制上位机，扫描架控制上位机电路连接测试工控机。
所述的目标吊挂系统包含电路连接的吊挂机构和吊挂机构控制器。
本发明还提供一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟方法，包含以下步骤：
步骤1、目标装定；
利用吊挂机构吊挂待测目标，并通过吊挂机构控制器调整目标姿态以及目标与测试系统的相对位置；
步骤2、进行电磁散射特性测试；
步骤3、扫描架扫描测试；
步骤4、试验结束后各分系统归位。
所述的步骤2包含以下步骤：
步骤2.1、本振源发射的本振信号输入给中频本振分配单元，作为测试混频器5和参考混频器的本振信号；
步骤2.2、发射源发射的信号一路通过定向耦合器耦合至参考混频器，下变频到微波接收机作为参考信号，另一路通过收发天线发射，照射吊挂机构上的目标；
步骤2.3、目标的回波信号通过收发天线接收，经过测试混频器下变频后输入微波接收机作为测试信号；
步骤2.4、计算测试信号和参考信号两者的比值，获得目标回波信号；
本测试方法测得的原始信息是会合过程中回波的幅度与相位。
所述的步骤3包含以下步骤：
步骤3.1、通过扫描架控制上位机和扫描架电机驱动器控制平面二维扫描架带动收发天线在水平向、竖直向按照设定会合轨迹运动；
步骤3.2、每步进一个间隔，都按照步骤2的方法测试目标在会合过程中回波的幅度与相位，提取出多普勒特征信号。
利用本发明提供的空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统和模拟方法，能够在实验室内通过扫描架和目标吊挂系统运动相结合方式模拟空间目标会合运动，开展空间会合时目标动态电磁散射特性模拟试验研究，可以获得所需目标的散射特性数据，满足目标自主交会技术研究的急需。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图1，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，本发明提供一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统，该系统包含电路连接的射频系统、仪器自动控制系统和扫描架及控制系统，还包含目标吊挂系统。
所述的射频系统包含：
微波接收机1（型号为8530）；
发射源2（型号为83624）；
本振源3（型号为83624）；
中频本振分配单元4（型号为85309），其电路连接微波接收机1、发射源2和本振源3；
测试混频器5（型号为85320A），其电路连接中频本振分配单元4；
参考混频器6（型号为85320B） ，其电路连接中频本振分配单元4；
定向耦合器7，其电路连接发射源2和参考混频器6；
收发天线8，其电路连接测试混频器5和定向耦合器7；
所述的本振源3发射的本振信号输入给中频本振分配单元4，作为测试混频器5和参考混频器6的本振信号，发射源2发射的信号一路通过定向耦合器7耦合至参考混频器6，并经过中频本振分配单元4处理后输出至微波接收机1作为参考信号。，另一路通过收发天线8发射，照射目标，目标的回波信号通过收发天线8接收，经过测试混频器5下变频后，通过中频本振分配单元4输入微波接收机1作为测试信号。
所述的仪器自动控制系统包含测试工控机9和GPIB通用接口总线扩展器10，测试工控机9电路连接微波接收机1和GPIB扩展器10，GPIB扩展器10电路连接微波接收机1、发射源2和本振源3；所述的测试工控机9通过GPIB扩展器10发出指令控制微波接收机1、发射源2和本振源3。
所述的扫描架及控制系统包含平面二维扫描架13、扫描架控制上位机14和扫描架电机驱动器15，平面二维扫描架13上固定设置收发天线8，扫描架电机驱动器15电路连接平面二维扫描架13和扫描架控制上位机14，扫描架控制上位机14电路连接测试工控机9；所述的扫描架控制上位机14发出控制指令，通过扫描架电机驱动器15控制平面二维扫描架13带动收发天线8在水平向、竖直向按照设定会合轨迹运动。
所述的目标吊挂系统包含电路连接的吊挂机构11和吊挂机构控制器12，可以完成目标姿态及相对位置的控制。
本发明还提供一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟方法，包含以下步骤：
步骤1、目标装定；
利用吊挂机构11吊挂待测目标，并通过吊挂机构控制器12调整目标姿态以及目标与测试系统的相对位置；
步骤2、进行电磁散射特性测试；
步骤2.1、本振源3发射的本振信号输入给中频本振分配单元4，作为测试混频器5和参考混频器6的本振信号；
步骤2.2、发射源2发射的信号一路通过定向耦合器7耦合至参考混频器6，下变频到微波接收机1作为参考信号，另一路通过收发天线8发射，照射吊挂机构11上的目标；
步骤2.3、目标的回波信号通过收发天线8接收，经过测试混频器5下变频后输入微波接收机1作为测试信号；
步骤2.4、计算测试信号和参考信号两者的比值，获得目标回波信号；
本测试方法测得的原始信息是会合过程中回波的幅度与相位；
射频系统所需设置的频率、功率等参数由测试工控机9发出指令，经GPIB扩展器10输入至微波接收机1、发射源2和本振源3；
步骤3、扫描架扫描测试；
步骤3.1、通过扫描架控制上位机14和扫描架电机驱动器15控制平面二维扫描架13带动收发天线8在水平向、竖直向按照设定会合轨迹运动；
步骤3.2、每步进一个间隔，都按照步骤2的方法测试目标在会合过程中回波的幅度与相位，提取出多普勒特征信号。
探测器与目标相对位置的变化，引起回波幅度与相位变化，即产生多普勒效应，因此该测量方法也可提取出多普勒特征信号，和任意交会速度的多普勒频率及谱特性，不受动态试验的速度限制；
步骤4、试验结束后各分系统归位。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统，其特征在于，该系统包含电路连接的射频系统、仪器自动控制系统和扫描架及控制系统，还包含目标吊挂系统。
2.如权利要求1所述的空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统，其特征在于，所述的射频系统包含：
微波接收机（1）；
发射源（2）；
本振源（3）；
中频本振分配单元（4），其电路连接微波接收机（1）、发射源（2）和本振源（3）；
测试混频器（5），其电路连接中频本振分配单元（4）；
参考混频器（6），其电路连接中频本振分配单元（4）；
定向耦合器（7），其电路连接发射源（2）和参考混频器（6）；
收发天线（8），其电路连接测试混频器（5）和定向耦合器（7）。
3.如权利要求2所述的空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统，其特征在于，所述的仪器自动控制系统包含测试工控机（9）和GPIB通用接口总线扩展器（10），测试工控机（9）电路连接微波接收机（1）和GPIB扩展器（10），GPIB扩展器（10）电路连接微波接收机（1）、发射源（2）和本振源（3）。
4.如权利要求3所述的空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统，其特征在于，所述的扫描架及控制系统包含平面二维扫描架（13）、扫描架控制上位机（14）和扫描架电机驱动器（15），平面二维扫描架（13）上固定设置收发天线（8），扫描架电机驱动器（15）电路连接平面二维扫描架（13）和扫描架控制上位机（14），扫描架控制上位机（14）电路连接测试工控机（9）。
5.如权利要求1所述的空间目标会合动态电磁散射特性模拟系统，其特征在于，所述的目标吊挂系统包含电路连接的吊挂机构（11）和吊挂机构控制器（12）。
6.一种空间目标会合动态电磁散射特性模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1、目标装定；
利用吊挂机构（11）吊挂待测目标，并通过吊挂机构控制器（12）调整目标姿态以及目标与测试系统的相对位置；
步骤2、进行电磁散射特性测试；
步骤3、扫描架扫描测试；
步骤4、试验结束后各分系统归位。
7.如权利要求6所述的空间目标会合动态电磁散射特性模拟方法，其特征在于，所述的步骤2包含以下步骤：
步骤2.1、本振源（3）发射的本振信号输入给中频本振分配单元（4），作为测试混频器（5）和参考混频器（6）的本振信号；
步骤2.2、发射源（2）发射的信号一路通过定向耦合器（7）耦合至参考混频器（6），下变频到微波接收机（1）作为参考信号，另一路通过收发天线（8）发射，照射吊挂机构（11）上的目标；
步骤2.3、目标的回波信号通过收发天线（8）接收，经过测试混频器（5）下变频后输入微波接收机（1）作为测试信号；
步骤2.4、计算测试信号和参考信号两者的比值，获得目标回波信号；
本测试方法测得的原始信息是会合过程中回波的幅度与相位。
8.如权利要求7所述的空间目标会合动态电磁散射特性模拟方法，其特征在于，所述的步骤3包含以下步骤：
步骤3.1、通过扫描架控制上位机（14）和扫描架电机驱动器（15）控制平面二维扫描架（13）带动收发天线（8）在水平向、竖直向按照设定会合轨迹运动；
步骤3.2、每步进一个间隔，都按照步骤2的方法测试目标在会合过程中回波的幅度与相位，提取出多普勒特征信号。
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