CN108469603A - 一种电子对抗模拟检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子对抗模拟检测系统，涉及雷达技术领域，该系统包括主控单元、变频单元组、功放单元、K个天线组件以及电源单元，主控单元中包括控制模块、基准源模块以及路由模块，控制模块基于FPGA实现且包括若干个DDS，控制模块连接上位机和路由模块，基准源模块的输出端分别连接控制模块、路由模块以及K个变频通道单元，路由模块的输出端分别连接变频单元组中的K个变频通道单元，每个变频通道单元分别对应不同的工作频段，每个变频通道单元的输出端分别连接功放单元中的一个固态功放模块，每个固态功放模块的输出端分别连接一个天线组件；本系统具有适应范围大、灵活度高、剧情可现场编辑、携带便捷等特点。

Description

一种电子对抗模拟检测系统

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其是一种电子对抗模拟检测系统。

背景技术

电子对抗(ECM—Electronic countermeasures)是敌对双方为削弱、破坏对方电子设备的使用效能、保障己方电子设备发挥效能而采取的各种电子措施和行动，在现代战争中有着极其重要的军事价值，因此电子对抗设备已经成为战机、舰船等武器平台上不可或缺的组成部分。

随着电子对抗设备的普及，战训和重大任务保障时对武器平台中的电子对抗设备进行维护检测的电子对抗模拟检测系统也被日趋关注，现有的检测系统通常采用通用仪器搭建而成，灵活度、适应性及保密性等各方面都表现较差，且通常体积较大。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种一种电子对抗模拟检测系统，该系统与传统检测系统相比，工作频率范围更宽且具备输出可编辑的多目标信号，按频段有多个独立的输出通道，检测适应范围较大、灵活度较高，且外场携带方便。

本发明的技术方案如下：

一种电子对抗模拟检测系统，该系统包括主控单元、变频单元组、功放单元、K个天线组件以及电源单元，K个天线组件设置在待测电子对抗设备四周并实现对待测电子对抗设备的信号覆盖，变频单元组中包括K个变频通道单元，每个变频通道单元分别对应不同的工作频段；主控单元中包括控制模块、基准源模块以及路由模块，控制模块基于现场可编程门阵列FPGA实现，控制模块中包括若干个直接数字式频率合成器DDS，控制模块用于连接上位机，控制模块的输出端还连接路由模块，基准源模块的输出端分别连接控制模块、路由模块以及K个变频通道单元，路由模块的输出端分别连接K个变频通道单元，功放单元中包括K个固态功放模块，每个变频通道单元的输出端分别连接一个固态功放模块，每个固态功放模块的输出端分别连接一个天线组件；电源单元的输入端用于连接地面保障电源，电源单元的输出端分别连接主控单元、变频单元组中的各个变频通道单元以及功放单元并为各个单元供电，K≥2且K为正整数；

控制模块用于接收并解析上位机发送的信号生成指令得到控制参数，控制模块还用于通过若干个DDS按照控制参数和基准源模块提供的时钟信号产生至少两种雷达基带信号并输出至路由模块，路由模块接收至少两路雷达基带信号并采用路由复用选择技术根据先到先占原则输出可编辑的K路基带合成信号，每一路基带合成信号分别输出至一个变频通道单元，每个变频通道单元用于对基准源模块提供的变频本振信号和接收到的基带合成信号进行上变频生成并输出发射激励信号，发射激励信号覆盖变频通道单元对应的工作频段，与变频通道单元相连的固态功放模块接收发射激励信号并进行功率放大后通过天线组件空馈至待测电子对抗设备。

其进一步的技术方案为，控制模块中包括8个DDS，控制参数中至少包括3种脉冲重复频率PRF对应的波形参数，控制模块通过8个DDS同时产生24种雷达基带信号并按照先到先占原则输出至少两种雷达基带信号至路由模块。

其进一步的技术方案为，K个天线组件分别用于输出覆盖不同工作频段的发射激励信号，系统输出的发射激励信号覆盖或部分覆盖UHF～Ka波段。

其进一步的技术方案为，每个变频通道单元分别包括低功率模块和数控衰减模块，数控衰减模块包括步进大小不同的多级数控衰减器，低功率模块的输入端分别连接路由模块和基准源模块，低功率模块的输出端连接数控衰减模块，数控衰减模块的输出端用于连接一个固态功放模块。

其进一步的技术方案为，系统还包括机箱，机箱采用紧凑型外设部件互连标准CPCI总线结构，主控单元、变频单元组、功放单元以及电源单元可拔插地设置在机箱内部，电源单元采用6U CPCI总线结构，电源单元内部采用模块化结构。

本发明的有益技术效果是：

1、本系统按频段不同有多个独立的输出通道，采用多通道DDS技术、路由复用选择技术实现同时产生24种雷达信号，优先模拟输出16部雷达信号的多目标模拟能力，采用FPGA技术实现高精度数字调制波形输出的多波形体制模拟能力，采用数字DDS与模拟直接合成的变频方式实现了宽频域覆盖、大信号带宽、高置频精度、细频率步进、高速跳频、超低相噪的射频信号输出的信号环境密度模拟能力，可以覆盖或部分覆盖UHF～Ka波段，和现有的通用仪器搭建的检测系统相比，本系统的工作频率更宽，且具备输出可编辑的多目标信号的能力，检测适应范围更大、灵活度更高，且具备剧情现场编辑的特点。

2、本系统覆盖了主流雷达、通讯信号类型，与现有的通用仪器搭建的检测系统相比，波形设置方式更为直观、灵活，覆盖更全面，有效提高了产品适用范围。

3、本系统采用固态功放，固态功放技术大幅提高了输出功率，提高了信号抗干扰强度；采用高功率电子开关切换频段，大幅缩短了跳频时间，由ms级缩短至ns级，提高了信号环境密度。

4、本系统采用CPCI总线结构并进行了整机减重设计，方便使用人员单人搬运携带，且整机满足外场工作条件需求，可适应外场保障检测工作。

5、本系统采用资源复用方式进行了硬件资源整合，降低了设备整体成本和电源功耗需求，使得在产生复杂信号环境情况下其成本和功耗远远低于通用仪器搭建测检测系统。

6、本系统优化了产品结构和电路设计，强调可达、易装、互换和自诊断性，产品外部设有工作指示灯，每个LRU(Line Replaceable Unit，线路可更换组件)具有独立检测BIT(Built-in Test，机内测试技术)上报功能，大幅度缩短功能单元的故障诊断和内、外场快速更换时间，产品软件控制界面简洁且有一键测试选键，降低了检测维护人员的工作难度和负担。

附图说明

图1是本申请公开的电子对抗模拟检测系统的系统结构图。

图2是控制模块的工作的流程图。

图3是控制模块的信号流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种电子对抗模拟检测系统，该系统用于在战训和重大任务保障时对武器平台中的待测电子对抗设备进行维护检测，请参考图1示出的该电子对抗模拟检测系统的原理框图，该系统包括：主控单元、变频单元组、功放单元、K个天线组件以及电源单元，天线组件用于进行空间辐射，K个天线组件设置在待测电子对抗设备四周并实现对待测电子对抗设备的信号覆盖，具体放置位置可以根据实际场景进行调整。变频单元组中包括K个变频通道单元，每个变频通道单元分别对应不同的工作频段，功放单元中包括K个固态功放模块，K为正整数且通常K≥2，在本申请中K＝4。主控单元与上位机建立通信连接，主控单元的输出端分别连接变频单元组中的各个变频通道单元，每个变频通道单元的输出端分别连接一个固态功放模块，每个固态功放模块分别连接一个天线组件，变频通道单元输出覆盖其对应的工作频段的发射激励信号至固态功放模块后，由固态功放模块进行功率放大并通过相连的天线组件空馈至待测电子对抗设备，该系统通过K个变频通道单元覆盖或部分覆盖UHF～Ka波段，在本申请中，如图1所示，4个变频通道单元分别覆盖L波段、X波段、L-Ku波段和Ka波段。电源单元的输入端用于连接地面保障电源，地面保障电源输入28V直流电，电源单元的输出端分别连接主控单元、变频单元组中的各个变频通道单元以及功放单元，电源单元经DC-DC转换为各个单元提供所需的直流电压，进行电源纹波抑制处理并提供欠压、过压、过流和短路保护，电源单元采用6U CPCI(Compact Peripheral ComponentInterconnect，紧凑型外设部件互连标准)总线结构，电源单元内部采用模块化结构，方便后期拆装维护。

主控单元中包括控制模块、基准源模块以及路由模块，控制模块基于FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现，控制模块中包括若干个DDS(Direct Digital Synthesizer，直接数字式频率合成器)，在本申请中，控制模块中包括8个DDS。控制模块用于连接上位机，控制模块直接连接上位机，或者，主控单元中还包括以太网模块，控制模块连接以太网模块后，通过以太网模块连接上位机。控制模块的输出端连接路由模块，路由模块的输出端分别连接各个变频通道单元。每个变频通道单元分别包括低功率模块和数控衰减模块，数控衰减模块包括步进大小不同的多级数控衰减器，路由模块的输出端分别连接各个变频通道单元中的低功率模块，低功率模块的输出端连接数控衰减模块，数控衰减模块的输出端用于连接一个固态功放模块。主控单元中的基准源模块的输出端还分别连接控制模块、路由模块以及各个变频通道单元中的低功率模块。

可选的，该系统还包括机箱，本申请中的机箱采用19英寸7U上架机箱，机箱前后面板可以由铰链进行自由翻转，机箱采用CPCI总线结构，主控单元、变频单元组、功放单元以及电源单元可拔插地设置在机箱内部。机箱采用风冷散热，机箱的底板上设置有进风孔、后面板的上部设置有出风孔，热量通过出风孔排出。机箱的前后面板上设置有不同的连接端口，可选的在本申请中，机箱的后面板上设置有控制接口、网络接口和电源接口，控制接口连接控制模块，网络接口连接以太网模块，电源接口连接电源单元，该系统通过控制接口或网络接口连接上位机、通过电源接口连接地面保障电源。机箱的前面板上设置有若干个输出端口，每个固态功放模块分别连接一个输出端口，或多个固态功放模块共用一个输出端口，输出端口经射频电缆连接至天线组件，若一个输出端口连接多个固态功放模块，则该输出端口连接至多个天线组件，如图1以L波段固态功放模块、X波段固态功放模块和L-Ku波段固态功放模块共用一个第一输出端口、Ka波段单独连接一个第二输出端口为例，则第一输出端口分别连接至L波段天线组件、X波段天线组件和L-Ku波段天线组件，第二输出端口连接Ka波段天线组件。

本申请公开的系统的工作原理为：

系统接入地面保障电源后，电源单元为系统内的各个单元模块供电，基准源模块为系统提供高质量的时钟信号、变频本振信号和计量测试信号，时钟信号输出至控制模块，变频本振信号输出至各个变频通道单元，计量测试信号通常输出至系统外，比如输出给上位机等。

请参考图2示出的流程图，FPGA(控制模块)启动后进行初始化操作，主要对外设、系统时钟、数据等进行初始化，然后与上位机建立通讯并等待上位机的指令，但完成一次完整的接收后，FPGA按照与上位机的通信协议对指令进行解析并把解析后的数据发送至各个单元和模块，同时FPGA按照指令给上位发送返回数据，FPGA接收到的上位机的指令主要包括自检指令、版本号查询指令以及信号生成指令三种：若FPGA接收到自检指令，则FPGA提取各个模块的自检值并打包发送给上位机；若FPGA接收到版本号查询指令，则FPGA向上位机返回当前版本号；若FPGA接收到信号生成指令，则FPGA根据信号生成指令生成雷达基带信号并控制其他各个模块对待测电子对抗设备进行检测，具体过程如下：

FPGA对信号生成指令进行解析得到控制参数，控制参数至少包括路由开关参数和波形参数，路由开关参数包括路由模块中各个路由开关的控制状态，在本申请中路由模块包括SW0-SW15这16个路由开关，则路由开关参数包括路由开关SW0～SW15的控制状态，路由开关的控制状态完全由上位机控制，因此FPGA在解析得到路由开关参数后直接通过TTL(Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑)接口转发给路由模块，上位机每发送一次指令完成一次对路由开关的控制。波形参数中包括若干组不同的参数，在本申请中，波形参数包括3种PRF(Pulse Recurrence Frequency，脉冲重复频率)的脉冲重复周期(Pulse Repetition Interval，PRI)、脉宽(Pulse-Width，PW)、中心频点(fc)以及带宽(Band Width，BW)等参数，控制模块采用DDS进行雷达波形设计，理论上每个DDS可以根据3种PRF、PRI对应的波形参数独立产生3种相应的雷达波形，在本申请中FPGA中包括8个DDS，则8个DDS理论上可以同时设定并产生24种雷达波形，实际上仲裁逻辑根据先到先占原则从3组波形参数中选择一组发送给DDS进行雷达波形设计，最后结合FPGA进行高速运算产生雷达基带信号，其信号流程图如图3所示，图3示出了DDS0链路控制逻辑中仲裁逻辑选择第2组波形参数发送给DDS进行雷达波形设计的示意图。

至此，控制模块已经根据波形参数以及基准源模块提供的时钟信号产生了多路最大带宽为1GHz的雷达基带信号，控制模块将产生的雷达基带信号发送给路由模块，路由模块采用路由复用选择技术根据先到先占原则经路由复用输出可编辑的四路雷达基带合成信号至变频单元组，变频单元组中的每个变频通道单元对应固定的一路基带合成信号，各个变频通道单元接收基准源模块提供的变频本振信号进行信号上变频处理，最终输出覆盖对应工作频段的发射激励信号，变频通道单元通过数控衰减模块中的多级数控衰减器进行粗、细步进数控衰减相结合的功率调节技术，保证输出功率在工作温度范围内高稳定调节。固态功放模块对发射激励信号进行功率放大，其针对输出信号跨倍频程的特点，采用高功率电子开关配合低通滤波器的结构进行信号谐波抑制，实现输出信号高谐波抑制度、信号频带高速切换的目的，固态功放模块对发射激励信号进行功率放大后输出至输出端口，并经射频电缆连接至天线组件空馈至待测电子对抗设备。

本申请公开的系统的主要技术指标如下：

●产生信号类型：常规脉冲、连续波、准连续波、频率捷变、脉冲压缩、线性调频、脉冲多普勒、相控阵、重频抖动、重频捷变、重频参差等雷达信号，载频、重频、脉宽可按剧情编程；

●模拟100万次脉冲/秒雷达信号环境密度，可模拟24部雷达信号，优先模拟输出16部雷达信号；

●工作频段：选取UHF、K部分波段，覆盖L～Ku、Ka波段；

●置频精度：1KHz；

●频率步进：5Hz；

●信号最大带宽：1GHz；

●线性调频时间：＜10ns；

●瞬时跳频时间：＜1us；

●输出功率：≥1W；

●输出功率调节范围：≥80dB；

●输出功率调节步进：≤0.25dB；

●输出功率控制精度：1dB；

●信号谐杂波抑制：≥50dBc；

●信号相位噪声：优于-95dBc/Hz@1KHz；

●重量：＜30kg；

●功耗：＜350W；

●工作温度：-40℃～+60℃。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电子对抗模拟检测系统，其特征在于，所述系统包括主控单元、变频单元组、功放单元、K个天线组件以及电源单元，所述K个天线组件设置在待测电子对抗设备四周并实现对所述待测电子对抗设备的信号覆盖，所述变频单元组中包括K个变频通道单元，每个所述变频通道单元分别对应不同的工作频段；所述主控单元中包括控制模块、基准源模块以及路由模块，所述控制模块基于现场可编程门阵列FPGA实现，所述控制模块中包括若干个直接数字式频率合成器DDS，所述控制模块用于连接上位机，所述控制模块的输出端还连接所述路由模块，所述基准源模块的输出端分别连接所述控制模块、所述路由模块以及所述K个变频通道单元，所述路由模块的输出端分别连接所述K个变频通道单元，所述功放单元中包括K个固态功放模块，每个所述变频通道单元的输出端分别连接一个固态功放模块，每个所述固态功放模块的输出端分别连接一个天线组件；所述电源单元的输入端用于连接地面保障电源，所述电源单元的输出端分别连接所述主控单元、所述变频单元组中的各个变频通道单元以及所述功放单元并为各个单元供电，K≥2且K为正整数；

所述控制模块用于接收并解析所述上位机发送的信号生成指令得到控制参数，所述控制模块还用于通过所述若干个DDS按照所述控制参数和所述基准源模块提供的时钟信号产生至少两种雷达基带信号并输出至所述路由模块，所述路由模块接收所述至少两路雷达基带信号并采用路由复用选择技术根据先到先占原则输出可编辑的K路基带合成信号，每一路基带合成信号分别输出至一个变频通道单元，每个所述变频通道单元用于对所述基准源模块提供的变频本振信号和接收到的基带合成信号进行上变频生成并输出发射激励信号，所述发射激励信号覆盖所述变频通道单元对应的工作频段，与所述变频通道单元相连的固态功放模块接收所述发射激励信号并进行功率放大后通过天线组件空馈至所述待测电子对抗设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块中包括8个DDS，所述控制参数中至少包括3种脉冲重复频率PRF对应的波形参数，所述控制模块通过所述8个DDS同时产生24种雷达基带信号并按照先到先占原则输出所述至少两种雷达基带信号至所述路由模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述K个天线组件分别用于输出覆盖不同工作频段的发射激励信号，所述系统输出的发射激励信号覆盖或部分覆盖UHF～Ka波段。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个变频通道单元分别包括低功率模块和数控衰减模块，所述数控衰减模块包括步进大小不同的多级数控衰减器，所述低功率模块的输入端分别连接所述路由模块和所述基准源模块，所述低功率模块的输出端连接所述数控衰减模块，所述数控衰减模块的输出端用于连接一个固态功放模块。

5.根据权利要求1至4任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括机箱，所述机箱采用紧凑型外设部件互连标准CPCI总线结构，所述主控单元、变频单元组、功放单元以及电源单元可拔插地设置在所述机箱内部，所述电源单元采用6U CPCI总线结构，所述电源单元内部采用模块化结构。