CN107290729A - 电磁场景模拟器和电磁信号生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁场景模拟器和电磁信号生成方法，属于电磁场模拟技术领域。该电磁场景模拟器包括：主控单元，与所述主控单元连接的人机交互界面和中频信号产生单元，与所述主控单元和所述中频信号产生单元连接的射频上变频单元。本发明实施例提供的电磁场景模拟器和电磁信号生成方法，设置了多个独立的运算单元，可以为主控单元传送的每组控制参数分配一个独立的运算单元，可以同时产生多个模拟信号，具备真正的并行信号产生能力，能更加逼真的模拟多个电磁信号同时存在的复杂场景。

Description

电磁场景模拟器和电磁信号生成方法

技术领域

本发明涉及电磁场模拟技术领域，具体而言，涉及一种电磁场景模拟器和电磁信号生成方法。

背景技术

电磁场景模拟器用于模拟现实场景中复杂的电磁信号环境。例如，雷达信号模拟器，可在雷达开发研制过程中，模拟目标信号和目标环境，为雷达提供有效的调测平台；也可用于电子对抗试验中，检验对抗装备的性能。

现有的信号模拟器，或者只能输出单个模拟信号，模拟简单场景；或者采用多个通道输出多个模拟信号，使成本增加。目前，尚没有能够低成本实现同时产生多个模拟信号的方案。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电磁场景模拟器和电磁信号生成方法，能够通过同一通道同时输出多个模拟信号，模拟多个信号同时存在的复杂场景。

第一方面，本发明实施例提供了一种电磁场景模拟器，包括：主控单元，与所述主控单元连接的人机交互界面和中频信号产生单元，与所述主控单元和所述中频信号产生单元连接的射频上变频单元；

所述主控单元用于通过人机交互界面接收预模拟的一个或多个电磁信号的条件参数；判断所述条件参数的正确性，根据所述条件参数，生成中频信号产生单元的一组或多组控制参数和射频上变频单元的控制参数；将所述中频信号产生单元的一组或多组控制参数传送至所述中频信号产生单元，将所述射频上变频单元的控制参数传送至所述射频上变频单元；

所述中频信号产生单元包括多个独立的运算单元，用于为主控单元传送的每组控制参数分配一个独立的运算单元，以生成一个或多个基带信号，并将生成的基带信号传输至射频上变频单元；

所述射频上变频单元用于根据所述主控单元传送的控制参数生成射频信号，将接收到的基带信号与所述射频信号合成为电磁信号并输出。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述模拟器还包括壳体，所述人机交互界面设置在所述壳体的外表面，所述主控单元、中频信号产生单元和射频上变频单元设置在所述壳体内部。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述人机交互界面为触控屏幕。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述主控单元为嵌入式微处理器或嵌入式计算机。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述中频信号产生单元包括相互连接的FPGA模块和数模转换接口；

所述FPGA模块中设置有幅度调制单元，所述幅度调制单元用于完成对各基带信号的幅度控制；

所述数模转换接口用于将生成的基带信号传输至射频上变频单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述射频上变频单元包括射频信号产生单元和信号合成单元；

所述射频信号产生单元用于根据所述主控单元传送的控制参数生成射频信号；

所述信号合成单元用于将接收到的基带信号与所述射频信号合成为电磁信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述模拟器还包括上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体的一侧可旋转连接；

所述人机交互界面设置在所述上壳体上，所述主控单元、中频信号产生单元和射频上变频单元设置在所述下壳体内部。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述模拟器还包括与所述主控单元连接的键盘输入区和触控输入区；所述键盘输入区和触控输入区均设置在所述下壳体上。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电磁信号生成方法，应用于上述的电磁场景模拟器中的主控单元，包括：

接收用户通过人机交互界面输入的一个或多个电磁信号的条件参数；

判断用户输入的条件参数是否正确；

如果否，通过人机交互界面输出需修改参数的提示信息；

如果是，根据所述条件参数，生成中频信号产生单元的一组或多组控制参数和射频上变频单元的控制参数；

将所述中频信号产生单元的一组或多组控制参数和中频信号设备使能信号输出至中频信号产生单元；将所述射频上变频单元的控制参数和射频设备使能信号输出至射频上变频单元。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述判断用户输入的条件参数是否正确的步骤，包括：

将用户输入的每一个电磁信号的条件参数与预先存储的参数范围相比较；

如果所有条件参数均处于所述参数范围之内，则判定用户输入的条件参数正确；

如果存在一个或多个条件参数处于所述参数范围之外，则判定用户输入的条件参数错误。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的电磁场景模拟器和电磁信号生成方法，设置了多个独立的运算单元，可以为主控单元传送的每组控制参数分配一个独立的运算单元，可以同时产生多个模拟信号，具备真正的并行信号产生能力，能更加逼真的模拟多个电磁信号同时存在的复杂场景。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例所提供的电磁场景模拟器的内部结构框图；

图2为本发明另一实施例所提供的电磁场景模拟器的内部结构框图；

图3为本发明一实施例所提供的电磁场景模拟器的控制软件结构示意图；

图4为本发明一实施例所提供的电磁信号生成方法的流程图。

图标：

1-主控单元；2-人机交互界面；3-中频信号产生单元；4-射频上变频单元；5-电源；6-风扇；7-键盘输入区；8-触控输入区；9-上壳体；10-下壳体；11-铰接件；12-提手。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有的多模拟信号生成装置成本高的问题。本发明实施例提供了一种电磁场景模拟器和电磁信号生成方法，以下首先对本发明的电磁场景模拟器进行详细介绍。

实施例一

该实施例提供了一种电磁场景模拟器，如图1所示，该电磁场景模拟器包括：主控单元1，与主控单元1连接的人机交互界面2和中频信号产生单元3，与主控单元1和中频信号产生单元3连接的射频上变频单元4。

主控单元1用于通过人机交互界面接收预模拟的一个或多个电磁信号的条件参数；判断输入的条件参数的正确性，根据条件参数，生成中频信号产生单元的一组或多组控制参数和射频上变频单元的控制参数；将中频信号产生单元的一组或多组控制参数传送至中频信号产生单元3，将射频上变频单元的控制参数传送至射频上变频单元4。

中频信号产生单元3包括多个独立的运算单元，用于为主控单元1传送的每组控制参数分配一个独立的运算单元，以生成一个或多个基带信号，并将生成的基带信号传输至射频上变频单元4。

射频上变频单元4用于根据主控单元传送的控制参数生成射频信号，将接收到的基带信号与射频信号合成为电磁信号并输出。

用户通过人机交互界面2输入预模拟的电磁信号或雷达信号的控制参数，实现对雷达信号的编辑。主控单元可以采用嵌入式微处理器或嵌入式计算机，主要完成信号参数的解析并下发至中频信号产生单元，中频信号产生单元采用高速信号产生及并行处理技术，实现多个基带信号的并行产生。同时中频信号产生单元按控制时序向射频上变频单元实时下发控制参数。射频上变频单元完成基带信号频率的搬移，将基带信号上变到所需的频段。

由于模拟器需在单个通道上同时产生多部雷达信号，对中频信号产生要求极高，基带信号的性能将决定模拟器输出信号的性能指标，因此，中频信号产生单元可以采用采用大规模FPGA与高速D/A的数字频率合成器作为基带信号源，可实现宽带多信号的并行产生，并在中频带宽内实现纳秒量级的频率转换，同时产生多部脉内调频、相位编码等复杂脉冲调制的特殊体制雷达信号。

该电磁场景模拟器还包括壳体，人机交互界面2设置在壳体的外表面，人机交互界面2可以是触控屏幕。主控单元1、中频信号产生单元3和射频上变频单元4设置在壳体内部。

中频信号产生单元包括相互连接的FPGA模块和数模转换接口；FPGA模块中设置有幅度调制单元，幅度调制单元用于通过数字方式独立完成各信号的幅度控制，满足各信号独立的幅度变化特性要求；数模转换接口用于将生成的基带信号传输至射频上变频单元。

射频上变频单元4包括射频信号产生单元和信号合成单元；射频信号产生单元用于根据主控单元传送的控制参数生成射频信号；信号合成单元用于将接收到的基带信号与射频信号合成为电磁信号。

本实施例提供的电磁场景模拟器，设置了多个独立的运算单元，可以为主控单元传送的每组控制参数分配一个独立的运算单元，可以同时产生多个模拟信号，可同时产生16个复杂调制信号，频率范围可以覆盖50MHz～18GHz，具备真正的并行信号产生能力，能更加逼真的模拟多个电磁信号同时存在的复杂场景。每个信号的信号频率、重频、重频类型、脉宽、脉内调制方式、脉内调制参数、幅度、到达时间均可独立设置，各信号还支持独立天线的扫描模拟及多普勒调制模拟。

在图2所示的较为优选的实施例中，该模拟器还包括电源5，风扇6，键盘输入区7和触控输入区8。电源5包括交流电源接口和交直流转换模块，交直流转换模块将交流电源转换为直流电源，提供模拟器工作所需的工作电压。

该模拟器的外观结构如图3所示，包括上壳体9和下壳体10，上壳体9和下壳体10的一侧通过铰接件11可旋转地连接，以实现上壳体9与下壳体10的开合。

人机交互界面2可以是显示屏，设置在上壳体9的内侧面上。主控单元1、中频信号产生单元3和射频上变频单元4、电源5及风扇6设置在下壳体10的内部。键盘输入区7和触控输入区8均设置在下壳体10的内侧面上。键盘输入区7和触控输入区8均与主控单元1连接。闭合时，上壳体9和下壳体10的内侧面相对。下壳体10上还设置有提手12，整个电磁场景模拟器的体积较小，方便携带。

本实施例提供的模拟器整机原理、组成、结构、微波集成等各方面进行小型化设计，在技术体制上大量应用大规模数字集成化技术，有效节省了空间，对体积占用较大的本振源采取了数字频率合成和直接频率合成相结合的技术，在提供优异技术指标的同时，大大减小了设备体积、重量；另外，在微波通道的设计时大量采用高密度微波集成组件，充分利用空间；通过采取以上措施，设备体积大大缩小，提高了使用的方便性，便于分布式安装与使用。

如图4所示，该电磁场景模拟器的控制软件采用模块化、分层次结构进行设计，主要包括用户层、参数处理层和硬件控制层。

用户层：用户层位于本系统软件的最上层，主要由软件用户操作界面构成，与用户进行交互，它为用户提供系统参数设置、工作模式设置操作等交互接口。

参数处理层：参数处理层主要完成系统参数的计算、处理功能。参数处理层接收用户层传递来的信号参数，并对参数进行处理转换，以便传递给硬件控制层。同时参数处理层接收有效数据包，同时对数据包进行协议解析，以提取相应雷达信号参数，然后对提取的参数和数据进行转换翻译处理，以备硬件控制层使用，同时将部分参数返回给通信接口处理层打包，然后下发给多信号模拟器硬件。当用户层需要当前系统参数时，参数处理层直接将参数数据提供给用户层。

硬件控制层：硬件控制层位于系统软件的最底层，它对下与模拟器系统硬件交互，对上为参数处理层服务。硬件控制层主要由各硬件模块的驱动程序组成，同时还使用一个硬件状态监视。

实施例二

该实施例提供了一种电磁信号生成方法，应用于上述的电磁场景模拟器中的主控单元。图5示出了该实施例所提供的电磁信号生成方法的流程图。如图5所示，该方法包括：

步骤S501，接收用户通过人机交互界面输入的一个或多个电磁信号的条件参数；

步骤S502，判断用户输入的条件参数是否正确；如果是，执行步骤S503，如果否，执行步骤S505；

步骤S503，根据条件参数，生成中频信号产生单元的一组或多组控制参数和射频上变频单元的控制参数；

步骤S504，将中频信号产生单元的一组或多组控制参数和中频信号设备使能信号输出至中频信号产生单元；将射频上变频单元的控制参数和射频设备使能信号输出至射频上变频单元；

步骤S505，通过人机交互界面输出需修改参数的提示信息。

其中，步骤S502包括：

将用户输入的每一个电磁信号的条件参数与预先存储的参数范围相比较；

如果所有条件参数均处于参数范围之内，则判定用户输入的条件参数正确；

如果存在一个或多个条件参数处于参数范围之外，则判定用户输入的条件参数错误。

如果用户输入的条件参数错误，可以采用提示对话框的形式将错误参数提示给用户，也可以在参数输入界面上将错误参数以突出的形式进行显示，例如，以不同的颜色或闪烁的字体进行突出显示。

本发明实施例提供的电磁场景模拟器和电磁信号生成方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

需要说明的是，在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电磁场景模拟器，其特征在于，包括：主控单元，与所述主控单元连接的人机交互界面和中频信号产生单元，与所述主控单元和所述中频信号产生单元连接的射频上变频单元；

所述主控单元用于通过人机交互界面接收预模拟的一个或多个电磁信号的条件参数；判断所述条件参数的正确性，根据所述条件参数，生成中频信号产生单元的一组或多组控制参数和射频上变频单元的控制参数；将所述中频信号产生单元的一组或多组控制参数传送至所述中频信号产生单元，将所述射频上变频单元的控制参数传送至所述射频上变频单元；

所述中频信号产生单元包括多个独立的运算单元，用于为主控单元传送的每组控制参数分配一个独立的运算单元，以生成一个或多个基带信号，并将生成的基带信号传输至射频上变频单元；

所述射频上变频单元用于根据所述主控单元传送的控制参数生成射频信号，将接收到的基带信号与所述射频信号合成为电磁信号并输出。

2.根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括壳体，所述人机交互界面设置在所述壳体的外表面，所述主控单元、中频信号产生单元和射频上变频单元设置在所述壳体内部。

3.根据权利要求2所述的模拟器，其特征在于，所述人机交互界面为触控屏幕。

4.根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于，所述主控单元为嵌入式微处理器或嵌入式计算机。

5.根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于，所述中频信号产生单元包括相互连接的FPGA模块和数模转换接口；

所述FPGA模块中设置有幅度调制单元，所述幅度调制单元用于完成对各基带信号的幅度控制；

所述数模转换接口用于将生成的基带信号传输至射频上变频单元。

6.根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于，所述射频上变频单元包括射频信号产生单元和信号合成单元；

所述射频信号产生单元用于根据所述主控单元传送的控制参数生成射频信号；

所述信号合成单元用于将接收到的基带信号与所述射频信号合成为电磁信号。

7.根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体的一侧可旋转连接；

所述人机交互界面设置在所述上壳体上，所述主控单元、中频信号产生单元和射频上变频单元设置在所述下壳体内部。

8.根据权利要求7所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括与所述主控单元连接的键盘输入区和触控输入区；所述键盘输入区和触控输入区均设置在所述下壳体上。

9.一种电磁信号生成方法，应用于权利要求1～8中任一项所述的电磁场景模拟器中的主控单元，其特征在于，包括：

接收用户通过人机交互界面输入的一个或多个电磁信号的条件参数；

判断用户输入的条件参数是否正确；

如果否，通过人机交互界面输出需修改参数的提示信息；

如果是，根据所述条件参数，生成中频信号产生单元的一组或多组控制参数和射频上变频单元的控制参数；

将所述中频信号产生单元的一组或多组控制参数和中频信号设备使能信号输出至中频信号产生单元；将所述射频上变频单元的控制参数和射频设备使能信号输出至射频上变频单元。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述判断用户输入的条件参数是否正确的步骤，包括：

将用户输入的每一个电磁信号的条件参数与预先存储的参数范围相比较；

如果所有条件参数均处于所述参数范围之内，则判定用户输入的条件参数正确；

如果存在一个或多个条件参数处于所述参数范围之外，则判定用户输入的条件参数错误。