CN102901967A - 一种多普勒模拟信号产生装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多普勒模拟信号产生装置及方法，方法的步骤如下：（1）移相器接收从雷达测速仪发出的高频脉冲信号；（2）移相器对输入的高频脉冲信号进行调频；（3）调频后的信号输入数字电控衰减器中以控制信号幅度；即可得到多普勒模拟信号；本发明可用于雷达测速仪测试设备中，根据测速仪发射信号和目标交会时多普勒效应的形态，产生模拟的回波信号，以检验测速仪是否可以正常工作，本发明的装置的结构简单、方法易于实现。

Description

一种多普勒模拟信号产生装置及方法
技术领域
本发明涉及一种多普勒模拟信号的产生装置及方法。 
背景技术
所谓多普勒效应就是当发射源与接收目标之间存在相对运动时，接收目标接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同，这种现象称为多普勒效应，接收频率f'与发射频率f之差称为多普勒频移，记为Δf，且Δf=f'-f。当接收目标与发射源相互靠近时，Δf>0；当接收目标与发射源相互远离时，Δf<0。
雷达测速仪发出的高频脉冲信号遇到目标后反射形成含有多普勒信息的回波信号，测速仪接收到这种回波信号后，对其进行相位检波、滤波、放大得到含有目标信息的多普勒回波信号，根据发射信号和回波信号的频率差异，可以计算出目标速度。
目前，雷达测速仪主要是根据实际测试来检测设备，但在实际的调试过程中，需要简易的测试设备来检验雷达测速仪是否可以正常工作。
为此，必须研制相应的雷达测速仪测试设备，而其关键部分就是产生多普勒模拟信号，用以检验测试仪是否可以正常工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种多普勒模拟信号产生装置及方法，以产生多普勒模拟信号。
为实现上述目的，本发明的多普勒模拟信号产生装置包括：  
    移相器，用于对输入的高频脉冲信号进行调频；
数字电控衰减器，用于对由移相器输入的信号进行信号幅度控制，得到多普勒模拟信号；
所述移相器与数字电控衰减器之间通过微波电缆通讯连接。
进一步的，还包括定向耦合器，该定向耦合器与数字电控衰减器通过微波电缆通讯连接。
本发明的多普勒模拟信号产生方法的步骤如下：
（1）移相器接收从雷达测速仪发出的高频脉冲信号；
（2）移相器对输入的高频脉冲信号进行调频；
（3）调频后的信号输入数字电控衰减器中以控制信号幅度，即可得到多普勒模拟信号。
进一步的，所述步骤（2）中调频所用的移相器是由电压控制的0～360°线性移相器。
进一步的，所述步骤（2）中的控制电压选用锯齿波。
进一步的，所述步骤（3）中控制信号幅度是采用8位数字量控制的电控衰减器控制的。
进一步的，所述步骤（3）中信号经过数字电控衰减器控制信号幅度后，输入定向耦合器中，该定向耦合器的输入端还串入干扰信号，以模拟实际环境中的干扰，定向耦合器的输出端则直接输出模拟实际环境的多普勒模拟信号。
本发明的多普勒模拟信号的产生装置及方法，可用于雷达测速仪测试设备中，模拟实际的运动目标，根据测速仪发射信号和目标交会时多普勒效应的形态，产生模拟的回波信号，以检验测速仪是否可以正常工作，测试时可以脱离其实际的工作环境，在雷达测速仪出厂时易于测试产品是否可以正常工作。本发明的装置的结构简单、方法易于实现。
附图说明
图1是本发明实施例的多普勒模拟信号产生装置结构框图；
图2是实施例所用锯齿波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。
多普勒模拟信号产生装置如图1所示，该装置包括移相器、数字电控衰减器和定向耦合器，移相器用于对输入的高频脉冲信号进行调频；数字电控衰减器用于对由移相器输入的信号进行信号幅度控制，得到多普勒模拟信号；定向耦合器用于串入干扰以模拟实际环境中的干扰，移相器与数字电控衰减器之间通过微波电缆通讯连接，定向耦合器与数字电控衰减器通过微波电缆通讯连接。
假定车辆速度在10km～250km/h之间。
多普勒模拟信号产生方法的步骤如下：
（1） 雷达测速仪向移相器发出频率为24.15Ghz的高频脉冲信号，发射功率小于25mW；
（2）高频脉冲信号经过由电压控制的0°～360°线性移相器，该控制电压采用锯齿波。
线形锯齿波的幅度为0～3V，频率选为0.5kHz、1kHz、2.5kHz和5kHz，以便模拟几种不同的典型车速。多普勒频移和车速的关系满足公式：                                                
Figure 193142DEST_PATH_IMAGE002
。其中
Figure 923332DEST_PATH_IMAGE004
表示多普勒频移，
Figure 765386DEST_PATH_IMAGE006
表示车辆速度，表示高频脉冲在空气中的传播速度，该值近似为光速
Figure 785087DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 607550DEST_PATH_IMAGE012
表示雷达测速仪发射的高频脉冲的频率。从而可得，多普勒频移在车速为10km～250km/h时为
Figure 936900DEST_PATH_IMAGE014
，系统选用了典型值0.5kHz、1kHz、2.5kHz和5kHz。
在高频脉冲存在期间，同连续波调制类似，得到上变频的单边带信号。移相器在不同的电压值控制下，相移量不同，并且相移量与控制电压值呈正比关系。假定移相器电压在某段范围变化时，相移在0°～360°(即0～2π)范围进行变化。当用图2周期锯齿波进行控制时，对输入的载波就进行了调相，而此调相波也可以认为是调频波。
假设雷达测速仪发出的高频脉冲信号为：
Figure 135800DEST_PATH_IMAGE016
，该式中，A是信号的振幅，
Figure 617728DEST_PATH_IMAGE018
为信号的角频率，
Figure 673409DEST_PATH_IMAGE020
为信号的初始相位，t为时间，
Figure 427738DEST_PATH_IMAGE022
为信号的电压。
对于锯齿波的一个周期：
Figure 977799DEST_PATH_IMAGE024
上式中，
Figure 501184DEST_PATH_IMAGE026
为信号的频率，T为信号的周期，t为时间，
Figure 993346DEST_PATH_IMAGE028
为信号的电压。
移相器调制后的输出为：
Figure 234971DEST_PATH_IMAGE030
Figure 323144DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 28932DEST_PATH_IMAGE034
，为信号
Figure 897280DEST_PATH_IMAGE022
的频率。
调整
Figure 976094DEST_PATH_IMAGE038
，使
Figure 536389DEST_PATH_IMAGE032
等于多普勒频率，则由移相器输出的经锯齿波调制相位的信号，实质上为一上变频的单边带信号。因此，可以用该信号模拟多普勒现象；
（3）上述信号经过8位数字量控制的电控衰减器控制信号幅度；
（4）信号经过定向耦合器，串入干扰，以模拟实际环境中的干扰；定向耦合器的输出端则直接输出模拟实际环境的多普勒模拟信号。

Claims (7)

1.一种多普勒模拟信号产生装置，其特征在于，该装置包括：  
移相器，用于对输入的高频脉冲信号进行调频；
数字电控衰减器，用于对由移相器输入的信号进行信号幅度控制，得到多普勒模拟信号；
所述移相器与数字电控衰减器之间通过微波电缆通讯连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括定向耦合器，该定向耦合器与数字电控衰减器通过微波电缆通讯连接。
3.一种多普勒模拟信号产生方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
（1）移相器接收从雷达测速仪发出的高频脉冲信号；
（2）移相器对输入的高频脉冲信号进行调频；
（3）调频后的信号输入数字电控衰减器中以控制信号幅度，即可得到多普勒模拟信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中调频所用的移相器是由电压控制的0～360°线性移相器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的控制电压选用锯齿波。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中控制信号幅度是采用8位数字量控制的电控衰减器控制的。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中信号经过数字电控衰减器控制信号幅度后，输入定向耦合器中，该定向耦合器的输入端还串入干扰信号，以模拟实际环境中的干扰，定向耦合器的输出端则直接输出模拟实际环境的多普勒模拟信号。
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