CN102508214A - 雷达辐射源模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雷达测试技术领域，具体是一种雷达辐射源模拟器。本发明旨在解决单体制、单部雷达辐射源的局限性问题。为此，本发明的雷达辐射源模拟器包括：调制源模块，其用于产生C波段输出信号；捷变源模块，其用于产生11-17GHz的射频输出信号；混频滤波模块，其接收调制源模块和捷变源模块产生的输出信号并输出6-18GHz的射频输出信号；射频发送模块，其对所述6-18GHz的射频输出信号进行处理以产生所述雷达辐射源模拟器的0.8-18GHz的射频输出信号；以及信号处理与控制模块，其用于进行所述雷达辐射源模拟器的上位控制和协调。该雷达辐射源模拟器是一种多体制雷达辐射源模拟器，能够输出宽带射频输出信号，有效避免了单体制、单雷达辐射源的局限性。

Description

雷达辐射源模拟器

技术领域

本发明涉及雷达测试技术领域，具体是一种多体制雷达辐射源模拟器。

背景技术

多体制雷达辐射源模拟器是装备被动雷达制导系统的实验室和现场测试设备，可以对被动雷达进行搜索和跟踪精度、范围及灵敏度等各项功能和性能技术指标测试，是评估被动雷达重要技术指标的标准设备，其也可对主动雷达抗干扰能力进行测试。被动雷达测试需要雷达信号模拟器能模拟多种雷达发射信号及空间电磁环境，可模拟雷达天线扫描，能同时模拟多部雷达。现有的被动雷达信号源以单项功能为主，或者体制单一，或者频带不够，或者不能模拟天线扫描。

随着现代电子技术的发展，DDS(数字频率合成器)技术和微波技术不断发展，使捷变频信号和各种调制方式信号的产生更加灵活。FPGA的器件水平和DSP(数字信号处理器)技术的发展使实时模拟空间电磁环境成为可能，运用FPGA的并行处理能力和复杂逻辑功能，结合DSP的高速运算能力，可以实时计算并生成预设电磁环境。将DSP技术、FPGA技术、DDS技术和微波技术融合，可以实现一种多体制雷达辐射源模拟器。

发明内容

本发明为了满足被动雷达实验室和现场条件下的搜索和跟踪精度、范围及灵敏度等各项功能和性能技术指标测试要求，克服单体制、单部雷达辐射源的局限性，也为了满足宽带被动雷达频率宽覆盖的测试需求，本发明充分结合高速数字信号处理技术和捷变频技术，开发出一种0.8G-18GHz的多体制雷达辐射源模拟器。该模拟器实现了高逼真的被动雷达辐射源模拟，能模拟调频、调相、分时分集、载频捷变、重频变化等多种体制雷达信号，模拟辐射源数量可配置，并且可模拟雷达辐射源的天线扫描特征。

具体而言，本发明的雷达辐射源模拟器包括：调制源模块，其用于产生C波段输出信号；捷变源模块，其用于产生11-17GHz的射频输出信号；混频滤波模块，其接收所述调制源模块和所述捷变源模块产生的输出信号并输出6-18GHz的射频输出信号；射频发送模块，其对所述6-18GHz的射频输出信号进行处理以产生所述雷达辐射源模拟器的0.8-18GHz的射频输出信号；以及信号处理与控制模块，其用于进行所述雷达辐射源模拟器的控制和协调。

在优选实施方式中，所述调制源模块进一步包括：数字频率合成器模块、锁相源模块和混频模块；其中，数字频率合成器模块产生单频、调频或调相的中频信号，数字频率合成器模块的输出信号与锁相源模块产生的本振信号混频，从而得到C波段输出信号。

在更优选的实施方式中，所述捷变源模块进一步包括：数字频率合成器模块、倍频模块、混频模块、锁相源模块以及开关滤波器组；其中，数字频率合成器模块产生中频信号，该中频信号在倍频模块处进行倍频，然后在混频模块处与锁相源模块的输出信号进行混频，混频之后的信号经过滤波器组后得到11-17GHz的宽带射频输出信号。

在更优选的实施方式中，所述混频滤波模块进一步包括混频模块和多路滤波器组；其中，所述调制源模块输出的调制信号和所述捷变源模块输出的射频输出信号分别作为所述混频模块的中频输入和本振输入，混频后的信号被输入多路滤波器组，从而得到6-18GHz的射频输出信号。

在更优选的实施方式中，所述射频发送模块进一步包括：开关滤波模块、限幅放大模块、幅度衰减模块、线性放大模块、调制器、混频滤波模块、幅度调理模块以及锁相源模块；其中，开关滤波模块对来自所述混频滤波模块的6-18GHz的射频信号进行多路滤波，然后输入限幅放大模块进行限幅放大，后经幅度衰减模块进行幅度衰减，接着通过线性放大模块进行线性放大调整增益，最后经过调制器后再进行滤波，从而得到6-18GHz的被动源射频输出信号；并且其中，0.8-6GHz信号通过6-18GHz信号与13GHz的锁相源信号在所述混频滤波模块处混频得到，混频后的信号再经过幅度调理模块进行幅度调理，从而得到0.8-6GHz的射频输出信号。

在更优选的实施方式中，所述信号处理与控制模块进一步包括：上位机显控界面、数字信号处理器、时序控制模块、频率控制模块、幅度控制模块以及调制源控制模块；其中，上位机显控界面是在工控机上的Windows界面下开发的人机交互界面，用于完成所述雷达辐射源模拟器的参数设置和状态显示，包括但不限于雷达体制、频率、脉宽、重频、调制类型与码型、调频带宽、调频时宽、调频类型和天线扫描参数；并且其中，上位机显控界面与数字信号处理器之间通过以太网口通信；时序控制模块根据数字信号处理器的计算结果产生时序控制信号，且时序产生由FPGA完成；调制源控制模块配置调制数字频率合成器的输出调频、调相或单频中频信号，其中调相信号的更新信号由FPGA提供，且调频信号的启动信号也由FPGA产生；频率控制模块根据数字信号处理器的计算结果控制捷变源的输出频率，更新捷变源频率数值，选择滤波器组开关；而幅度控制模块根据模拟雷达当前功率对幅度衰减模块进行分配，对射频输出幅度进行精确控制，对射频通路频响进行修正，以及对输出幅度电平进行修正。

在进一步优选的实施方式中，所述数字频率合成器模块选择AD9910，工作时钟为1GHz，产生的线性调频信号的中心频率为200MHz；所述锁相源模块产生的信号频率为2.8GHz或4.8GHz，并且所述C波段输出信号的中心频点为3GHz或5GHz。

在进一步优选的实施方式中，所述开关滤波器组由3个开关滤波器构成，每个开关滤波器的带宽为2GHz，所述数字频率合成器模块是能直接置频的高速数字频率合成器，并且所述捷变源模块的捷变速率小于1us。

在进一步优选的实施方式中，由所述幅度调理模块执行的幅度调理操作包括：将混频后的信号再经过滤波分成4个子频带，分别进行宽带线性放大，再经数控衰减幅度调理，从而得到0.8-6GHz的射频输出信号。

更具体地说，本发明根据被动雷达的测试要求，充分融合高速数字信号处理技术、捷变频技术、微波技术和网络技术，优化方案设计，研制调制源模块、捷变源模块、混频滤波模块、射频发送模块和信号处理与控制模块等，实现了0.8-18GHz宽带多体制雷达辐射源模拟器，可模拟多种体制雷达，包括简单脉冲雷达、常规连续波、调频连续波、伪码调相连续波、线性调相连续波、分时分集雷达、载频捷变雷达、脉冲压缩雷达(脉内调相或调频)、重频参差雷达、重频抖动雷达和重频滑变雷达等，其中脉内相位调制包括BPSK或QPSK，码型可设；脉内线性调频可按照三角波或锯齿波调频，模拟辐射源数量可配置；模拟信号的脉宽、重频、幅度、调制带宽、调相码型和码速率等可灵活设置；模拟脉冲信号密度最大不低于10万/秒。模拟器的天线扫描形式包括：圆周扫描、圆锥扫描、螺旋扫描、扇扫、边扫描边跟踪和自定义等，天线扫描周期、天线扫描波束宽度、天线增益和主副瓣比等可设置。该模拟器具有模拟功能强、波段宽、操作使用方便、通用性强和功率与频率指标高等特点。满足宽带被动雷达的功能和性能测试要求，也满足电子侦察接收机的仿真和测试要求。

附图说明

通过结合附图描述本发明的优选实施方式，本领域技术人员将能更充分地理解本发明，附图中：

图1是根据本发明的雷达辐射源模拟器的原理框图；

图2是根据本发明的雷达辐射源模拟器的调制源模块的原理框图；

图3是根据本发明的雷达辐射源模拟器的捷变源模块的原理框图；

图4是根据本发明的雷达辐射源模拟器的混频滤波模块的原理框图；

图5是根据本发明的雷达辐射源模拟器的射频发送模块的原理框图；

图6是根据本发明的雷达辐射源模拟器的信号处理与控制模块的原理框图。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施方式的描述本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、其应用或用途。应当指出的是，尽管该优选实施方式披露了本发明的各种具体组件和细节，但是本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围不限于这些组件和细节，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域技术人员能够对这些组件和细节做出修改或等同替换，修改或替换后的实施方案也将落入本发明的保护范围之内。

如本申请中使用的，术语“模块”意指下列各项：专用集成电路(ASIC)、电子电路、组合逻辑电路、场可编程门阵列(FPGA)、执行编码的处理器(共享的、专用的或成组的)、提供所述功能的其他适当部件；或者上述部分或所有部件的组合。术语“模块”可包括存储器(共享的、专用的或成组的)，所述存储器存储由处理器执行的编码。

如图1所示，根据本发明的多体制雷达辐射源模拟器包括调制源模块、捷变源模块、混频滤波模块、射频发送模块以及信号处理与控制模块。调制源模块用于产生单频、调频或调相射频信号。捷变源模块用于产生11-17GHz的射频输出信号；具体而言，由捷变源模块的子模块-DDS模块产生中频信号，后进行倍频，再与锁相源混频，经过滤波器组后得到上述11-17GHz的射频输出信号。混频滤波模块用于产生6-18GHz的射频输出信号；具体而言，调制源模块的输出和捷变源模块的输出分别作为混频滤波模块的中频输入和本振输入，混频后的信号经过多路滤波器组，从而得到上述6-18GHz的射频输出信号。射频发送模块用于对所述6-18GHz的射频信号进行多路滤波，幅度调理，从而得到雷达辐射源模拟器的射频输出信号，0.8-6GHz信号通过6-18GHz信号与锁相源混频得到，混频后的信号经过滤波、放大和衰减等幅度调理过程，从而得到0.8-6GHz被动源射频输出信号。信号处理与控制模块执行下列操作：通过人机交互界面完成本发明的多体制雷达辐射源模拟器的参数设置，包括雷达体制、频率、脉宽、重频、调制类型与码型和天线扫描参数等；通过网络接口将参数发送到DSP，DSP实时计算模拟雷达信号的参数；控制各锁相源、调制源、滤波开关、调制开关和幅度控制模块协同工作，以便得到雷达辐射源模拟器的输出信号。

接下来参阅图2，该图示出了根据本发明的调制源模块。所述调制源模块又包括下列子模块：DDS(数字频率合成器)模块、锁相源模块和混频模块。DDS模块产生单频、调频或调相(BPSK、QPSK)的中频信号，DDS模块选择AD9910，工作时钟为1GHz，运用其剖面功能(Profile function)产生BPSK、QPSK信号，通过配置其寄存器控制其产生线性调频信号，中心频率为200MHz。DDS模块的输出信号与锁相源模块产生的2.8GHz或4.8GHz的本振信号混频，从而得到中心频点为3GHz或5GHz的C波段输出信号。

然后参阅图3，该图示出了根据本发明的捷变源模块。如图所示，所述捷变源模块又包括下列子模块：DDS模块、倍频模块、混频模块、锁相源模块以及开关滤波器组。DDS模块产生中频信号，该中频信号在倍频模块处进行倍频，然后在混频模块处与锁相源模块的输出信号进行混频，混频之后的信号经过滤波器组后得到宽带的射频输出信号。其中，锁相源模块的锁相源由多个点频源构成，通过控制来选择锁相源的频率。并且，开关滤波器组由3个开关滤波器构成，每个的带宽为2GHz，DDS模块选择能直接置频的高速DDS。捷变源模块的捷变速率小于1us，输出频率范围为11-17GHz。

如图4所示，根据本发明的混频滤波模块又包括混频模块和多路滤波器组。具体而言，调制源模块输出3GHz或5GHz的调制信号，捷变源模块输出11-17GHz的射频输出信号，二者分别作为混频模块的中频输入和本振输入，混频后的信号被输入多路滤波器组，滤波器带宽为2GHz，从而得到6-18GHz的带调制射频输出信号。

下面参阅图5，该图示出了根据本发明的射频发送模块。如图所示，该射频发送模块又包括下列子模块：开关滤波模块、限幅放大模块、幅度衰减模块、线性放大模块、调制器、混频滤波模块、幅度调理模块以及锁相源模块。具体地说，开关滤波模块对来自混频滤波模块的6-18GHz的射频信号进行多路滤波，然后输入限幅放大模块进行限幅放大，后经幅度衰减模块(PIN衰减器和数控衰减器)进行幅度衰减，接着通过线性放大模块进行线性放大调整增益，最后经过调制器后再进行滤波，从而得到6-18GHz的被动源射频输出信号。0.8-6GHz信号通过6-18GHz信号与13GHz的锁相源信号在混频滤波模块处混频得到，混频后的信号再经过滤波分成4个子频带，分别进行宽带线性放大，再经数控衰减幅度调理，从而得到0.8-6GHz带调制的射频输出信号。

最后参阅图6，该图示出了根据本发明的信号处理与控制模块。如图所示，该信号处理与控制模块包括下列组成部分：上位机显控界面、DSP(数字信号处理器)、时序控制模块、频率控制模块、幅度控制模块以及调制源控制模块。上位机显控界面是在工控机上的Windows界面下开发的人机交互界面，用于完成模拟器参数设置和状态显示，即，通过人机交互界面完成多体制雷达辐射源模拟器参数设置，包括雷达体制、频率、脉宽、重频、调制类型与码型、调频带宽、调频时宽、调频类型和天线扫描参数等。上位机与下位机(即DSP)之间通过百兆以太网口通信，协议为TCP/IP。下位机的核心为TI的DSP芯片，DSP根据模拟器参数设置实时计算多部雷达模拟信号的参数以及每部雷达的输出幅度等信息。时序控制模块根据DSP的计算结果产生调制脉冲和调制码流等控制信号，时序产生由FPGA完成。调制源控制模块配置调制DDS的输出调频、调相或单频中频信号，其中调相信号的更新信号由FPGA提供，调频信号的启动信号也由FPGA产生。频率控制模块根据DSP的计算结果控制捷变源当前时刻的输出频率，更新捷变源频率数值，选择滤波器组开关。幅度控制模块根据模拟雷达当前功率对数控衰减器和PIN衰减器(幅度衰减模块)进行分配，对射频输出幅度进行精确控制，对射频通路频响进行修正，频率间隔50MHz；以及对输出幅度电平进行修正，幅度间隔0.1dBm。PIN控制电压由DAC产生，电平和频响修正码分别存储在Flash和E2PROM中。

尽管已参照优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围并不局限于这些具体实施方式，在不偏离本发明的基本原理的情况下，可以对所述实施方式以及其中的具体技术特征-例如各个模块进行拆分、组合或改变(例如，可以将上文所述的功能重合的DDS模块、锁相源模块、混频模块、滤波器组等进行组合)，拆分、组合或改变后的技术方案仍将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种雷达辐射源模拟器，其特征在于包括：

调制源模块，其产生C波段输出信号；

捷变源模块，其产生11-17GHz的射频输出信号；

混频滤波模块，其接收所述调制源模块和所述捷变源模块产生的信号并输出6-18GHz的射频输出信号；

射频发送模块，其对所述6-18GHz的射频输出信号进行处理以产生所述雷达辐射源模拟器的0.8-18GHz的射频输出信号；以及

信号处理与控制模块，其进行所述雷达辐射源模拟器的上位控制和协调。

2.如权利要求1所述的雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述调制源模块进一步包括：数字频率合成器模块、锁相源模块和混频模块；其中，数字频率合成器模块产生单频、调频或调相的中频信号，数字频率合成器模块的输出信号与锁相源模块产生的本振信号混频，从而得到C波段输出信号。

3.如权利要求2所述的雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述捷变源模块进一步包括：数字频率合成器模块、倍频模块、混频模块、锁相源模块以及开关滤波器组；其中，数字频率合成器模块产生中频信号，该中频信号在倍频模块处进行倍频，然后在混频模块处与锁相源模块的输出信号进行混频，混频之后的信号经过滤波器组后得到11-17GHz的宽带射频输出信号。

4.如权利要求3所述的雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述混频滤波模块进一步包括混频模块和多路滤波器组；其中，所述调制源模块输出的C波段信号和所述捷变源模块输出的射频输出信号分别作为所述混频模块的中频输入和本振输入，混频后的信号被输入多路滤波器组，从而得到6-18GHz的射频输出信号。

5.如权利要求4所述的雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述射频发送模块进一步包括：开关滤波模块、限幅放大模块、幅度衰减模块、线性放大模块、调制器、混频滤波模块、幅度调理模块以及锁相源模块；其中，开关滤波模块对来自所述混频滤波模块的6-18GHz的射频信号进行多路滤波，然后输入限幅放大模块进行限幅放大，后经幅度衰减模块进行幅度衰减，接着通过线性放大模块进行线性放大调整增益，最后经过调制器后再进行滤波，从而得到6-18GHz的被动源射频输出信号；并且其中，0.8-6GHz信号通过6-18GHz信号与13GHz的锁相源信号在所述混频滤波模块处混频得到，混频后的信号再经过幅度调理模块进行幅度调理，从而得到0.8-6GHz的射频输出信号。

6.如权利要求5所述的雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述信号处理与控制模块进一步包括：上位机显控界面、数字信号处理器、时序控制模块、频率控制模块、幅度控制模块以及调制源控制模块；其中，上位机显控界面是在工控机上的Windows界面下开发的人机交互界面，用于完成所述雷达辐射源模拟器的参数设置和状态显示，包括但不限于雷达体制、频率、脉宽、重频、调制类型与码型、调频带宽、调频时宽、调频类型和天线扫描参数的设置和显示；并且其中，上位机显控界面与数字信号处理器之间通过以太网口通信；时序控制模块根据数字信号处理器的计算结果产生时序控制信号，且时序产生由FPGA完成；调制源控制模块配置调制数字频率合成器的输出调频、调相或单频中频信号，其中调相信号的更新信号由FPGA提供，且调频信号的启动信号也由FPGA产生；频率控制模块根据数字信号处理器的计算结果控制捷变源的输出频率，更新捷变源频率数值，选择滤波器组开关；而幅度控制模块根据模拟雷达当前功率对幅度衰减模块进行分配，对射频输出幅度进行精确控制，对射频通路频响进行修正，以及对输出幅度电平进行修正。

7.如权利要求2至6中任一项所述的雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述数字频率合成器模块选择AD9910，工作时钟为1GHz，所产生的线性调频信号的中心频率为200MHz；所述锁相源模块产生的信号频率为2.8GHz或4.8GHz，并且所述C波段输出信号的中心频点为3GHz或5GHz。

8.如权利要求3至6中任一项所述的雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述开关滤波器组由3个开关滤波器构成，每个开关滤波器的带宽为2GHz，所述数字频率合成器模块是能直接置频的高速数字频率合成器，并且所述捷变源模块的捷变速率小于1us。

9.如权利要求5或6所述的雷达辐射源模拟器，其特征在于，由所述幅度调理模块执行的幅度调理操作包括：将混频后的信号再经过滤波分成4个子频带，分别进行宽带线性放大，再经数控衰减幅度调理，从而得到0.8-6GHz的射频输出信号。

Images