CN103760538A - 雷达发射基带信号产生装置及方法 - Google Patents

雷达发射基带信号产生装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种雷达发射基带信号产生装置及方法，属于雷达系统仿真技术领域，该装置包括信号发生模块、信号处理模块和信号回放模块，信号发生模块产生初始数字信号，同时电性连接信号发生模块，并对初始数字信号进行预处理操作后进行缓存和处理操作，信号回放模块将处理得到的结果数字信号转换成结果模拟信号并输出，信号处理模块中的处理缓存单元为FPGA芯片，且FPGA芯片内含有SRAM，从而能够用于存储信号，省略了现有技术中需要采用外部的存储器，从而克服了采用外部的存储器导致的影响雷达发射基带信号产生装置性能的问题，在提高雷达发射基带信号产生装置的性能同时，还降低了PCB布线复杂度，进而降低了雷达仿真系统的成本。

Description

雷达发射基带信号产生装置及方法
技术领域
本发明涉及雷达系统仿真技术领域，尤其涉及一种雷达发射基带信号产生装置及方法。
背景技术
众所周知的，雷达被广泛应用于军事和民用设备中，而雷达性能的检测对于雷达的应用也具有十分重要的指导意义。对于普通路基、车载和舰载等雷达而言，通过外场对定标件的测试，便能够基本解决对雷达性能的鉴定。然而，对于机载雷达而言，其真实应用的环境是数千米的高空，要做到外场标定测试，必须通过试飞来实现。一次试飞的成本、周期、资源往往十分巨大，所以，完全依赖于试飞的方法来实现对机载雷达性能的检测是不切实际的。
所以，业界通常采用模拟仿真的方法对雷达性能进行检测，其中，最为重要的是，雷达发射基带信号的产生，只有产生精确的信号，才能得到雷达性能最为精确的检测结果。
图1是现有技术中的雷达发射基带信号产生装置的结构示意图；如图所示，在现有技术中，通常应用数字射频存储技术进行雷达发射基带信号仿真，该装置包括信号发生模块、信号处理模块、信号存储模块和信号回放模块，其中，信号存储模块需要采用大容量存储器，这些存储器通常是速度极高的静态存储器，静态存储器单位成本非常高，从而使得雷达仿真系统整体的成本极高；同时，由于需要大量的静态存储器，从而增加了PCB布线的复杂度，且整体雷达发射基带信号产生速度慢，影响雷达仿真系统整体的性能。
中国专利公开的雷达信号模拟器，包括：PCI04接口模块、RAM模块、FPGA模块和高速DAC模块；PCI04接口模块完成与PCI04形式的主机通过PCI协议完成数据传输；RAM模块采用6片32位宽的ZBT-SRAM作为数据缓存。
该发明仍然在雷达信号模拟器中采用外部的存储器模块，并没有克服现有技术中存在的由于采用外部的存储器，导致PCB布线复杂，且整体的信号产生速度慢，影响整体的雷达信号模拟器性能的问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种雷达发射基带信号产生装置及方法，以克服现有技术中由于采用外部的存储器导致影响雷达发射基带信号产生装置性能的问题，从而提高了雷达发射基带信号产生装置的性能，同时降低了PCB布线复杂度，进而降低了雷达仿真系统的成本。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种雷达发射基带信号产生装置，其中，包括：
信号发生模块，所述信号发生模块产生初始数字信号；
信号处理模块，所述信号处理模块与所述信号发生模块电性连接，且所述信号处理模块对所述初始数字信号进行预处理操作后进行缓存和主处理操作；
信号回放模块，所述信号回放模块与所述信号处理模块电性连接，且所述信号回放模块将处理后的结果数字信号转换成结果模拟信号并输出。
上述的雷达发射基带信号产生装置，其中，所述信号处理模块包括：处理缓存单元、输入通讯单元和输出通讯单元，所述处理缓存单元根据接收的所述输入通讯单元的结果参数信号对所述预处理操作后缓存的中间数字信号进行主处理操作，并将主处理操作后的结果数字信号传送给输出通讯单元。
上述的雷达发射基带信号产生装置，其中，所述处理缓存单元为FPGA芯片，所述FPGA芯片内设有SRAM。
上述的雷达发射基带信号产生装置，其中，所述输入通讯单元包括PCI接口芯片和CPCI标准连接器的J1连接器，所述CPCI标准连接器的J1连接器接收外部参数模块输入的初始参数信号经过PCI接口芯片转换成所述结果参数信号。
上述的雷达发射基带信号产生装置，其中，所述输出通讯单元包括光纤接口和/或CPCI标准连接器的J5连接器，所述光纤接口和/或CPCI标准连接器的J5连接器将所述结果数字信号进行输出。
一种雷达发射基带信号产生方法，其中，包括：
获取初始数字信号；
对所述初始数字信号进行预处理操作后得到的中间数字信号进行缓存操作；
对所述中间数字信号进行主处理操作后得到结果数字信号；
对所述结果数字信号进行转换操作后得到结果模拟信号并输出，产生所述雷达发射基带信号。
上述的雷达发射基带信号产生方法，其中，所述预处理操作包括：对所述初始数字信号进行上变频操作或者上变频和插入操作。
上述的雷达发射基带信号产生方法，其中，所述主处理操作包括：根据结果参数信号对所述中间数字信号进行多普勒速度调制和上变频操作，所述结果参数信号预先在外部转换成预定的格式，主要是通过外部参数模块将初始参数信号输入到CPCI标准连接器的J1连接器，而后该初始参数信号经过PCI接口芯片转换成FPGA芯片可接收的格式。
上述的雷达发射基带信号产生方法，其中，所述主处理操作还包括：根据所述结果参数信号对所述中间数字信号进行距离衰减和天线方向图模拟操作后得到功率控制码，并输出所述功率控制码，该功率控制码是通过信号处理模块中的CPCI标准连接器的J5连接器进行输出的。
上述的雷达发射基带信号产生方法，其中，所述结果数字信号还通过一光纤接口传输至外部显示设备上。
上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
本发明提供的雷达发射基带信号产生装置包括信号发生模块、信号处理模块和信号回放模块，信号发生模块产生初始数字信号，信号处理模块电性连接信号发生模块并对初始数字信号进行预处理操作后进行缓存和处理操作，信号回放模块将处理得到的结果数字信号转换成结果模拟信号并输出，并且信号处理模块中的处理缓存单元为FPGA芯片，且FPGA芯片内含有SRAM，从而能够用于存储信号，在需要进行处理时，提取信号并进行处理，省略了现有技术中需要采用外部的存储器，从而克服了采用外部的存储器导致的影响雷达发射基带信号产生装置性能的问题，在提高雷达发射基带信号产生装置的性能同时，还降低了PCB布线复杂度，进而降低了雷达仿真系统的成本。
本发明提供的雷达发射基带信号产生方法包括：首先获取初始数字信号；再对初始数字信号进行预处理操作后得到的中间数字信号进行缓存操作；而后对中间数字信号进行主处理操作后得到结果数字信号；最后对结果数字信号进行转换操作后得到结果模拟信号并输出，产生雷达发射基带信号；由于在预处理操作后将中间数字信号缓存于FPGA芯片内部的SRAM中，所以，省略了现有技术中采用外部的存储器，从而节省了制造成本，另外，由于采用内部的SRAM，从而使得其调取传输不需要外部布线，从而降低了PCB布线的复杂度，同时，由于不需要额外布线，从而使得各个模块传输信号之间比较稳定，提高了整个雷达发射基带信号产生的性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是现有技术中的雷达发射基带信号产生装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生装置的结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生装置中的信号处理模块的结构示意图；
图4是本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生方法的流程结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
实施例1：
图2是本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生装置的结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生装置中的信号处理模块的结构示意图；如图所示，本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生装置包括：
信号发生模块，信号发生模块用以产生初始数字信号；该信号发生模块主要包括：模拟信号输入设备和模数转换器（图中未示），且模拟信号输入设备和模数转换器电性连接，在采用该雷达发射基带信号产生装置进行工作时，首先通过模拟信号输入设备输入初始模拟信号，而后将该初始模拟信号传送给模数转换器，最后通过模数转换器将该初始模拟信号转换为初始数字信号。
信号处理模块，信号处理模块与信号发生模块电性连接，且信号处理模块对初始数字信号进行预处理操作后进行缓存和主处理操作；该信号处理模块主要包括：处理缓存单元、输入通讯单元和输出通讯单元，处理缓存单元根据接收到的输入通讯单元的结果参数信号对预处理操作后缓存的中间数字信号进行主处理操作，并将主处理操作后的结果数字信号传送给输出通讯单元。
其中，处理缓存单元为FPGA芯片，且该FPGA芯片内设有SRAM（亦可为其他具有缓存作用的芯片，本实施例中优选为FPGA芯片）；输入通讯单元包括PCI接口芯片和CPCI标准连接器的J1连接器，CPCI标准连接器的J1连接器接收外部参数模块输入的初始参数信号经过PCI接口芯片转换成结果参数信号；输出通讯单元包括光纤接口和/或CPCI标准连接器的J5连接器，光纤接口和/或CPCI标准连接器的J5连接器将结果数字信号进行输出。
另外，信号处理模块与信号发生模块电性连接是通过：信号处理模块中的FPGA芯片采用LVDS通信方式与信号发生模块中的模数转换器互连。在采用该雷达发射基带信号产生装置进行工作时，通过LVDS通信方式，信号发生模块将初始数字信号传送给信号处理模块，信号处理模块中的FPGA芯片进行初步处理后得到中间数字信号，而后将该中间数字信号传送到SRAM中进行存储，最后经过CPCI标准连接器和PCI接口芯片的激励，FPGA芯片对该中间数字信号进行处理得到结果数字信号。
信号回放模块，信号回放模块与信号处理模块电性连接，且信号回放模块将处理后的结果数字信号转换成结果模拟信号并输出；该信号回放模块包括：数模转换器和模拟信号输出设备（图中未示），数模转换器和模拟信号输出设备电性连接，数模转换器将结果数字信号转换成结果模拟信号后，通过模拟信号输出设备将结果模拟信号输出。
所以，本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生装置中的信号处理模块中的处理缓存单元为FPGA芯片，且FPGA芯片内含有SRAM，从而能够用于存储信号，在需要进行处理时，提取信号并进行处理，省略了现有技术中需要采用外部的存储器，从而克服了采用外部的存储器导致的影响雷达发射基带信号产生装置性能的问题，在提高雷达发射基带信号产生装置的性能同时，还降低了PCB布线复杂度，进而降低了雷达仿真系统的成本。
图4是本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生方法的流程结构示意图；如图所示，本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生方法包括：
获取初始数字信号，根据本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生装置中的信号产生模块，从而产生初始数字信号。
再对初始数字信号进行预处理操作后得到的中间数字信号进行缓存操作，该预处理操作主要为：对初始数字信号进行上变频操作或者上变频和插入操作，在与处理操作后得到中间数字信号，并将中间数字信号进行缓存到FPGA芯片的SRAM中。
而后，对中间数字信号进行主处理操作后得到结果数字信号，该主处理操作主要包括：根据结果参数信号对中间数字信号进行多普勒速度调制和上变频操作，其中，结果参数信号预先在外部转换成预定的格式，主要是通过外部参数模块输入到CPCI标准连接器的J1连接器的初始参数信号经过PCI接口芯片转换格式而成，使得该转换后的结果参数信号符合FPGA格式；同时，将该结果数字信号传输到光纤接口，由于光纤接口的另一端与外部显示设备相连，从而使得该结果数字信号能够显示在外部显示设备上。
另外，该主处理操作还包括：根据结果参数信号对中间数字信号进行距离衰减和天线方向图模拟操作后得到功率控制码，并输出该功率控制码，该功率控制码是通过信号处理模块中的CPCI标准连接器的J5连接器进行输出的。
最后，对结果数字信号进行转换操作后得到结果模拟信号并输出，该转换操作依赖于本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生装置中的数模转换器，从而产生雷达发射基带信号。
所以，本发明实施例1提供的雷达发射基带信号产生方法中信号处理模块对初始数字信号进行初步处理操作后得到中间数字信号，而后将中间数字信号存储于所述FPGA芯片的SRAM中；由于优化了雷达发射基带信号产生方法，从而使得采用FPGA本身的SRAM存储模块便能满足要求，所以，省略了现有技术中采用外部的存储器，从而节省了制造成本，另外，由于采用内部的SRAM，从而使得其调取传输不需要外部布线，从而降低了PCB布线的复杂度，同时，由于不需要额外布线，从而使得各个模块传输信号之间比较稳定，提高了整个雷达发射基带信号产生的性能。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化以及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种雷达发射基带信号产生装置，其特征在于，包括：
信号发生模块，所述信号发生模块产生初始数字信号；
信号处理模块，所述信号处理模块与所述信号发生模块电性连接，且所述信号处理模块对所述初始数字信号进行预处理操作后进行缓存和主处理操作；
信号回放模块，所述信号回放模块与所述信号处理模块电性连接，且所述信号回放模块将处理后的结果数字信号转换成结果模拟信号并输出。
2.如权利要求1所述的雷达发射基带信号产生装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：处理缓存单元、输入通讯单元和输出通讯单元，所述处理缓存单元根据接收的所述输入通讯单元的结果参数信号对所述预处理操作后缓存的中间数字信号进行主处理操作，并将主处理操作后的结果数字信号传送给输出通讯单元。
3.如权利要求2所述的雷达发射基带信号产生装置，其特征在于，所述处理缓存单元为FPGA芯片，所述FPGA芯片内设有SRAM。
4.如权利要求2所述的雷达发射基带信号产生装置，其特征在于，所述输入通讯单元包括PCI接口芯片和CPCI标准连接器的J1连接器，所述CPCI标准连接器的J1连接器接收外部参数模块输入的初始参数信号经过PCI接口芯片转换成所述结果参数信号。
5.如权利要求2所述的雷达发射基带信号产生装置，其特征在于，所述输出通讯单元包括光纤接口和/或CPCI标准连接器的J5连接器，所述光纤接口和/或CPCI标准连接器的J5连接器将所述结果数字信号进行输出。
6.一种雷达发射基带信号产生方法，其特征在于，包括：
获取初始数字信号；
对所述初始数字信号进行预处理操作后得到的中间数字信号进行缓存操作；
对所述中间数字信号进行主处理操作后得到结果数字信号；
对所述结果数字信号进行转换操作后得到结果模拟信号并输出，产生所述雷达发射基带信号。
7.如权利要求6所述的雷达发射基带信号产生方法，其特征在于，所述预处理操作包括：对所述初始数字信号进行上变频操作或者上变频和插入操作。
8.如权利要求6所述的雷达发射基带信号产生方法，其特征在于，所述主处理操作包括：根据结果参数信号对所述中间数字信号进行多普勒速度调制和上变频操作，所述结果参数信号预先在外部转换成预定的格式。
9.如权利要求8所述的雷达发射基带信号产生方法，其特征在于，所述主处理操作还包括：根据所述结果参数信号对所述中间数字信号进行距离衰减和天线方向图模拟操作后得到功率控制码，并输出所述功率控制码。
10.如权利要求6所述的雷达发射基带信号产生方法，其特征在于，所述结果数字信号还通过一光纤接口传输至外部显示设备上。
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