CN113296068A - 通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，包括如下步骤：计算机控制装置发送目标的位置信息、功率信息和目标信号的特征信息给数字信号处理装置和飞行转台；飞行转台上输出主耦振合信号传输至数字信号处理装置；数字信号处理装置对多目标的位置信息、功率信息、信号特征和主耦振合信号进行处理，输出各路阵列天线需要的射频信号；将各路阵列天线需要的射频信号连接至天线，各路天线同时辐射射频信号，在空间上模拟目标位置的回波信号。本发明利用数字信号处理装置进行三元组射频通道功率分配，计算三元组三类天线的功率，实现面/体目标模拟，提高半实物仿真系统的射频目标模拟能力，减少半实物仿真系统的构建成本。

Description

通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法及系统

技术领域

本发明涉及射频目标模拟的技术领域，具体地，涉及一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法及系统。

背景技术

为应对由高分辨成像目标、干扰、背景组成的多散射中心战场环境高逼真电磁环境内场重构的需求，提升多目标/散射点电磁环境的空域信息模拟能力，需要一种可以进行空间密集型多散射中心模拟的半实物仿真方法。

传统的射频仿真系统模拟一个散射中心，需要三元组每个馈电单元配有一个独立的馈电控制通道，如果要模拟空间密集型散射中心就需要在物理上增加馈电通道的数量，通过天线实现空间辐射的电磁信号在馈电的末端实现物理合成，这会导致整个馈电系统极其复杂，相应的成本费用成倍增加。

传统的多目标模拟方法采用多通道三元组合成方式，目前的大阵结构一个通道只能模拟一个位置，随着目标数量的增加，需要多套的精控系统和粗控系统，系统复杂，成本极高。

公开号为CN102928824A的中国发明专利公开了一种射频阵列多通道实现近距大目标角闪烁模拟方法，包括如下步骤：空馈目标模拟器根据目标距离的变化将体目标按不同网格划分，按照等角度将目标散射点角度映射到等间隔喇叭上，并计算每个辐射单元馈电信号的多个属性值；空馈目标模拟器接收雷达导引头耦合输出的发射信号，并对发射信号进行变频到基带；在基带调制出多路回波信号，对应目标多散射点回波特性，然后上变频到射频给等间隔喇叭；等间隔喇叭输出多个散射点回波信号，在空间干涉形成的体目标角闪烁。该方法解决了空间多通道模拟体目标角闪烁的技术难题，并且成本还低。该方法提出了一种利用多通道雷达回波模拟器直连射频阵列的等间隔天线，在空间模拟体目标的角闪烁。

针对上述中的现有技术，发明人认为上述方法利用仅能在固定位置辐射信号，无法模拟天线位置之外的点，无法模拟真实情况下多散射点位置的相对变化，无法实现大规模数量的目标模拟。随着目标数量的增加，仿真系统较为复杂，成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法及系统。

根据本发明提供的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，包括计算机控制装置、数字信号处理装置、飞行转台和阵列天线，该方法包括如下步骤：

步骤1：所述计算机控制装置发送多目标的位置信息、功率信息和目标信号的特征信息给数字信号处理装置和飞行转台；所述飞行转台上输出主耦振合信号传输至数字信号处理装置；

步骤2：所述数字信号处理装置对多目标的位置信息、功率信息、目标信号的信号特征和主耦振合信号进行处理，输出各路阵列天线需要的射频信号；

步骤3：将各路所述阵列天线需要的射频信号连接至对应的天线，各路天线同时辐射射频信号，在空间上模拟多个目标位置的回波信号。

优选的，所述步骤1包括：所述飞行转台固定在天线阵列的回转中心位置，指向需要测量的天线坐标；所述飞行转台上安装有雷达制导舱，雷达制导舱输出主耦振合信号经射频电缆传输至数字信号处理装置。

优选的，所述数字信号处理装置包括功率处理单元、数字处理单元和射频功率处理单元；所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：所述功率处理单元根据多目标的位置信息解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及多个天线序号，并发送给数字处理单元；所述功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行计算处理得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并将基带功率发送给数字处理单元，将射频功率发送给射频功率分配单元；

步骤2.2：所述数字信号处理单元包括基带功率处理单元，所述数字处理单元接收目标信号的特征信息、三元组ID号以及多个天线序号，并对目标信号的特征信息进行分配处理，计算出各个天线通道需要的辐射的信号特征信息，并发送给基带功率处理单元；

步骤2.3：所述数字信号处理单元还包括DRFM功能模块，所述基带功率处理单元将收到各个天线通道需要的辐射的信号特征信息与收到的基带功率进行匹配，然后将匹配之后的信息发送给各个天线对应的DRFM功能模块；

步骤2.4：所述DRFM功能模块接收雷达制导舱输出的射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行处理，输出多路射频信号；

步骤2.5：射频功率处理单元接收到数字信号处理装置输出的多路射频信号，并结合收到的射频功率分别对每路信号进行射频功率调制。

优选的，所述步骤2.1包括：所述功率处理单元根据多目标的位置信息进行三元组映射处理，解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及多个天线序号，并发送给数字处理单元；所述功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行位置功率计算以及信号功率计算，然后将计算得到的位置功率信息以及信号功率信息叠加，进行功率分配，得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并发送给数字处理单元和射频功率分配单元。

优选的，所述步骤2.4包括：所述DRFM功能模块接收射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行下变频、AD、基带调制、DA、上变频处理之后，输出多路射频信号。

根据本发明提供的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的系统，该系统包括如下模块：

模块M1：所述计算机控制装置发送多目标的位置信息、功率信息和目标信号的特征信息给数字信号处理装置和飞行转台；所述飞行转台上输出主耦振合信号传输至数字信号处理装置；

模块M2：所述数字信号处理装置对多目标的位置信息、功率信息、目标信号的信号特征和主耦振合信号进行处理，输出各路阵列天线需要的射频信号；

模块M3：将各路所述阵列天线需要的射频信号连接至对应的天线，各路天线同时辐射射频信号，在空间上模拟多个目标位置的回波信号。

优选的，所述模块M1包括：所述飞行转台固定在天线阵列的回转中心位置，指向需要测量的天线坐标；所述飞行转台上安装有雷达制导舱，雷达制导舱输出主耦振合信号经射频电缆传输至数字信号处理装置。

优选的，所述数字信号处理装置包括功率处理单元、数字处理单元和射频功率处理单元；所述模块M2包括如下模块M：

模块M2.1：所述功率处理单元根据多目标的位置信息解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及多个天线序号，并发送给数字处理单元；所述功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行计算处理得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并将基带功率发送给数字处理单元，将射频功率发送给射频功率分配单元；

模块M2.2：所述数字信号处理单元包括基带功率处理单元，所述数字处理单元接收目标信号的特征信息、三元组ID号以及多个天线序号，并对目标信号的特征信息进行分配处理，计算出各个天线通道需要的辐射的信号特征信息，并发送给基带功率处理单元；

模块M2.3：所述数字信号处理单元还包括DRFM功能模块，所述基带功率处理单元将收到各个天线通道需要的辐射的信号特征信息与收到的基带功率进行匹配，然后将匹配之后的信息发送给各个天线对应的DRFM功能模块；

模块M2.4：所述DRFM功能模块接收雷达制导舱输出的射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行处理，输出多路射频信号；

模块M2.5：射频功率处理单元接收到数字信号处理装置输出的多路射频信号，并结合收到的射频功率分别对每路信号进行射频功率调制。

优选的：所述模块M2.1包括：所述功率处理单元根据多目标的位置信息进行三元组映射处理，解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及多个天线序号，并发送给数字处理单元；所述功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行位置功率计算以及信号功率计算，然后将计算得到的位置功率信息以及信号功率信息叠加，进行功率分配，得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并发送给数字处理单元和射频功率分配单元。

优选的，所述模块M2.4包括：所述DRFM功能模块接收射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行下变频、AD、基带调制、DA、上变频处理之后，输出多路射频信号。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提出一种通过数字前端调制方法用于密集型多散射中心的模拟，此方法根据目标空间位置分配信息，将最终通过天线辐射的信号在数字端进行等效合成，实现空间面目标的模拟，简化了整个模拟系统的复杂度；数字修正单元根据每个散射中心的空间位置，对每个散射中心的回波信号的幅度、相位、延时进行调整，实现战场环境多散射中心的空域信息高逼真模拟；

2、本发明所涉及的多目标位置模拟方法利用数字前端调制系统中的数字信号处理装置代替传统阵列控制系统中的精控、粗控模块，通过数字信号处理装置进行多目标位置功率计算和多目标信号功率计算，输出多路射频信号，再经过阵列天线向空间辐射，最终实现多目标位置的模拟，同时可以降低仿真系统的复杂度和构建成本，并能够缩短研制周期；

3、本发明提供一种雷达系统的半实物仿真系统面/体目标模拟方法，利用数字前端调制系统的数字信号处理装置进行三元组射频通道功率分配，计算三元组三类天线的功率，实现面/体目标模拟，提高半实物仿真系统的射频目标模拟能力，减少半实物仿真系统的构建成本。

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，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的基于数字前端调制的多目标模拟系统组成框图；

图2为数字信号处理装置的结构框图；

图3为目标位置的分布图；

图4为部分目标位置的分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例公开了一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法及系统，如图1和图2所示，根据本发明提供的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，包括计算机控制装置、数字信号处理装置、飞行转台和阵列天线，该方法包括如下步骤：

步骤1：计算机控制装置发送多目标的位置信息、功率信息和目标信号的特征信息给数字信号处理装置和飞行转台。飞行转台上输出主耦振合信号传输至数字信号处理装置。飞行转台固定在天线阵列的回转中心位置，指向需要测量的天线坐标。飞行转台上安装有雷达制导舱，雷达制导舱输出主耦振合信号经射频电缆传输至数字信号处理装置。设计计算机控制装置根据数学模型解算目标相对位置和功率以及雷达姿态，并开发远程实时控制软件。

步骤2：数字信号处理装置对多目标的位置信息、功率信息、目标信号的信号特征和主耦振合信号进行处理，输出各路阵列天线需要的射频信号，数字信号处理装置包括功率处理单元、数字处理单元和射频功率处理单元。

步骤2包括如下步骤：步骤2.1：功率处理单元根据多目标的位置信息进行三元组映射处理，解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及三个天线序号，并发送给数字处理单元；功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行位置功率计算以及信号功率计算，然后将计算得到的位置功率信息以及信号功率信息叠加，进行功率分配，得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并将基带功率发送给数字处理单元，将射频功率发送给射频功率分配单元。

步骤2.2：数字信号处理单元包括基带功率处理单元，数字处理单元接收目标信号的特征信息、三元组ID号以及三个天线序号，并对目标信号的特征信息进行分配处理，计算出各个天线通道需要的辐射的信号特征信息，并发送给基带功率处理单元。

步骤2.3：数字信号处理单元还包括DRFM功能模块，基带功率处理单元将收到各个天线通道需要的辐射的信号特征信息与收到的基带功率进行匹配，然后将匹配之后的信息发送给各个天线对应的DRFM功能模块。

步骤2.4：DRFM功能模块接收雷达制导舱输出的射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行下变频、AD、基带调制、DA、上变频处理之后，输出多路射频信号。

步骤2.5：射频功率处理单元接收到数字信号处理装置输出的多路射频信号，并结合收到的射频功率分别对每路信号进行射频功率调制。

设计数字前端调制系统中的数字信号处理装置，使其能够根据目标位置信息、功率信息、运动信息等信息以及主振耦合信号输出各路阵列天线需要的射频信号。设计功率处理单元，使其能够根据多目标的位置信息和功率信息计算出目标覆盖范围内所有三元组的ID号，以及各个数字处理单元需要的基带功率以及射频功率分配单元需要的射频链路的功率。设计数字前端调制系统中的数字信号处理装置的数字处理单元，使其具备目标信息分配、基带功率处理单元、DRFM功能处理。设计射频功率分配单元，用于控制DA后端各路射频信号的功率。

步骤3：将各路阵列天线需要的射频信号连接至对应的天线，各路天线同时辐射射频信号，在空间上模拟多个目标位置的回波信号。

通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，利用数字前端调制系统的数字信号处理装置进行三元组射频通道功率分配，计算三元组三类天线的功率，实现面/体目标模拟，提高半实物仿真系统的射频目标模拟能力，减少半实物仿真系统的构建成本。利用数字前端调制方式实现面/体目标模拟方法的实施包含固定阵列天线、数字信号处理装置、飞行转台、计算机控制装置，具体来说，计算机控制装置根据数学模型计算目标相对位置和功率以及雷达的姿态，分别发送给数字信号处理装置和飞行转台。飞行转台固定在天线阵列的回转中心位置，指向需要测量的天线坐标；雷达制导舱安装在飞行转台上，制导舱主耦振合信号经射频电缆传输至数字前端调制系统的数字信号处理装置。

数字信号处理装置收到位置、功率以及主振耦合信号之后先根据位置信息对目标在阵面中的位置进行定位，并且映射到对应的三元组中，确定相关三元组的ID号，分配位置合成需要的每个三元组三个天线的功率，之后再根据目标功率信息计算每个天线需要的目标功率，最后计算多目标场景下每个天线实际需要的功率；收到主振耦合信号之后与每个天线后端一一对应的DRFM模块会根据目标信息以及功率分配情况，分别对信号进行延时以及多普勒调制生成多目标回波信号生成，将射频信号传输至指定的天线。信号经过阵列天线向空间辐射，在空间上同时模拟多个目标位置的回波信号。

基于数字前端调制的半实物仿真系统面/体目标模拟，通过数字信号处理装置完成多个目标信号的回波延时及多普勒调制，并根据三元组合成原理计算出各路天线需要的信号功率，输出射频信号至射频阵列天线，实现空间密集型多散射中心模拟，最终实现高分辨成像目标、干扰、背景组成的多散射中心战场环境高逼真电磁环境内场重构，提升多目标/散射点电磁环境的空域信息模拟能力，同时对雷达制导系统在此电磁仿真环境中的性能进行检测。

本发明的目的在于克服现有技术系统复杂、造价昂贵、硬件指标要求高等不足。

假设传统射频阵列半实物仿真系统中需要模拟的目标回波为单频连续波信号，需要模拟10个目标的回波，这个10个目标的功率、多普勒和延时分别为(A₁,f₁,τ₁)、(A₂,f₂,τ₂)...(A₁₀,f₁₀,τ₁₀)，这十个目标位置分布在在阵面上的不同的三元组内，他们的位置分别为

按照传统的阵列模拟方式，需要10个通道的回波模拟器，10套阵列控制系统(精控和粗控系统)，系统复杂，建设周期长，成本大规模提高。

根据本发明的方法，数字前端调制系统中的数字信号处理装置接收计算机控制装置发送的10个目标的信号参数以及位置参数；功率处理单元先根据10个目标位置信息

确定最终需要辐射信号的所有三元组的ID号以及对应三元组内三个天线的序号，并根据幅度重心公式计算每个目标位置对应的三元组A、B、C三个天线需要的功率：

式中：E₁、E₂、E₃分别表示三个喇叭天线辐射的能量；

是三个喇叭天线的相对方位角；

θ_A、θ_B、θ_C为三个喇叭天线的相对俯仰角；

表示目标方位角；

θ表示目标俯仰角。

如图3和图4所示，目标位置的分布以及幅度重心公式计算每个目标位置对应的三元组中各个天线需要的功率如下：

P_A1表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标1的位置需要A92天线辐射的功率；

t表示时间，信号频率变化的基准；

P_A2表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标2的位置需要A92天线辐射的功率；

P_A3表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标3的位置需要A92天线辐射的功率；

P_B1表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标1的位置需要B77天线辐射的功率；

P_B2表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标2的位置需要B77天线辐射的功率；

P_B3表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标3的位置需要B77天线辐射的功率；

P_C1表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标1的位置需要C91天线辐射的功率；

P_C2表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标2的位置需要C91天线辐射的功率；

P_C3表示A92、B77、C91组成的三元组合成目标3的位置需要C91天线辐射的功率；

P_A4表示A92、B77、C78组成的三元组合成目标4的位置需要A92天线辐射的功率；

P_A5表示A92、B77、C78组成的三元组合成目标5的位置需要A92天线辐射的功率；

P_B4表示A92、B77、C78组成的三元组合成目标4的位置需要B77天线辐射的功率；

P_B5表示A92、B77、C78组成的三元组合成目标5的位置需要B77天线辐射的功率；

P_C4表示A92、B77、C78组成的三元组合成目标4的位置需要C78天线辐射的功率；

P_C5表示A92、B77、C78组成的三元组合成目标5的位置需要C78天线辐射的功率；

P_A6表示A92、B93、C78组成的三元组合成目标6的位置需要A92天线辐射的功率；

P_B6表示A92、B93、C78组成的三元组合成目标6的位置需要B93天线辐射的功率；

P_C6表示A92、B93、C78组成的三元组合成目标6的位置需要C78天线辐射的功率；

P_A7表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标7的位置需要A79天线辐射的功率；

P_A8表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标8的位置需要A79天线辐射的功率；

P_A9表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标9的位置需要A79天线辐射的功率；

P_A10表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标10的位置需要A79天线辐射的功率；

P_B7表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标7的位置需要B93天线辐射的功率；

P_B8表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标8的位置需要B93天线辐射的功率；

P_B9表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标9的位置需要B93天线辐射的功率；

P_B10表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标10的位置需要B93天线辐射的功率；

P_C7表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标7的位置需要C78天线辐射的功率；

P_C8表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标8的位置需要C78天线辐射的功率；

P_C9表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标9的位置需要C78天线辐射的功率；

P_C10表示A79、B93、C78组成的三元组合成目标10的位置需要C78天线辐射的功率；

将相同天线的功率进行合并得到：

以为例A92天线为例，利用功率计算模块对A92中的各个信号的功率进行分配，求解最小值PA，对PA＝min{(P_A1+A₁)、(P_A2+A₂)、(P_A3+A₃)、(P_A4+A₄)、(P_A5+A₅)、(P_A6+A₆)}，如PA＝(P_A1+A₁)，对E_A92的各项系数进行拆解，

E_A92＝E_IF+E_RF

E_IF表示中频处理功率，IF为中频的缩写。

E_RF表示射频处理功率，RF为射频的缩写。

将E_IF的各项系数{1，P_A2+A₂-PA，P_A3+A₃-PA，P_A4+A₄-PA，P_A5+A₅-PA，P_A6+A₆-PA}发送给基带功率处理单元，将E_RF的系数PA发送给射频功率分配单元。

例A92天线为例，将{(f₁,τ₁),(f₂,τ₂),(f₃,τ₃),(f₄,τ₄),(f₅,τ₅),(f₆,τ₆)}发送给基带功率处理单元，基带功率处理单元将收到的各个天线的幅度信息(E_IF的各项系数)打包发给A92天线对应的DRFM单元(DRAM_A92)，DRAM_A92接收主振耦合信号，并结合信号特征信息进行相应的信号处理(下变频、AD、延时调制、多普勒调制、功率调制、DA、上变频等)生成射频信号，最后再经过射频功率分配单元，生成最终A92号天线需要辐射的信号。

数字处理单元接收目标的多散射点信息(延时，多普勒等)结合三元组ID号，通过目标信息分配模块计算每个天线通道辐射信号的特征信息，例A92天线为例，将{(f₁,τ₁),(f₂,τ₂),(f₃,τ₃),(f₄,τ₄),(f₅,τ₅),(f₆,τ₆)}发送给基带功率处理单元，基带功率处理单元将收到的各个天线的幅度信息(E_IF的各项系数)打包发给A92天线对应的DRFM单元(DRAM_A92)，DRAM_A92接收主振耦合信号，并结合信号特征信息进行相应的信号处理(下变频、AD、延时调制、多普勒调制、功率调制、DA、上变频等)生成射频信号，最后再经过射频功率分配单元，生成最终A92号天线需要辐射的信号。

所涉及到的天线通道均采用A92号通道的信号处理方式生成各自需要的信号，最后在空间同时辐射信号，完成10个目标散射点的模拟。

通过数字前端调制的多目标模拟仅需要数字信号处理装置即可实现，实现的代价相对低廉，且系统复杂度较传统阵列系统的“粗控+精控”更为简易，构建成本低。传统阵列系统一般通道数较少，无法实现多散射点目标的模拟，且性能受制于器件带宽和功率的限制，而本系统利用数字信号处理装置同时实现多散射点雷达回波信号模拟与多散射点阵列系统控制功能，构建大功率超宽带的阵列目标模拟系统，便于后续在数字域实现对阵列系统全频段的误差补偿，系统的通用性更强。

通过数字前端调制实现射频阵列面体目标模拟的方法，计算机控制装置实时发送多目标位置信息和功率信息以及信号特征给数字信号处理装置。数字信号处理装置的功率处理单元根据多目标位置信息进行三元组映射处理，解算出多目标在阵面的上对应位置的三元组ID号以及三个天线序号，并发送给数字处理单元。数字信号处理装置的功率处理单元通过位置功率计算模块和信号功率模块，根据多目标位置信息以及功率信息进行位置功率计算以及信号功率计算，然后通过功率计算模块将计算得到的位置功率信息以及信号功率信息叠加，进行功率分配，得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并发送给数字处理单元和射频功率分配单元。数字信号处理装置的数字处理单元接收目标信号的特征信息，并对目标信息进行分配处理，计算出各个天线通道需要的辐射的信号的特征信息，并发送给基带功率处理单元。数字信号处理装置的数字处理单元中的基带功率处理单元将收到各个天线通道需要辐射的信号特征信息与收到的基带功率进行匹配，然后将匹配之后的信息发送给各个天线单元对应的DRFM功能模块。数字信号处理装置的DRFM功能模块接收雷达制导舱输出的射频主振耦合信号以及匹配之后的信号特征信息，并进行下变频、AD、基带调制、DA、上变频处理等之后，输出多路射频信号。射频功率处理单元接收到数字信号处理装置输出的多路射频信号，并结合收到的射频分别对每路信号进行射频功率调制。阵列天线中对应的天线辐射各路信号，在空间上同时模拟多个目标位置的回波信号。

雷达系统的半实物仿真系统面/体目标模拟能实现空间多个位置的目标辐射。设计计算机控制装置，使其根据数学模型解算目标相对位置和功率以及雷达姿态，并开发远程实时控制软件并进行调试。数字信号处理装置的功率处理单元接收来自计算机控制装置发送的目标位置信息(需要通过阵面进行模拟的一组目标的位置信息)，根据每一个位置信息，设计三元组映射模块，使其能够计算出需要分配给三元组天线的功率(P_An、P_Bn、P_Cn)，以及对应目标位置的三元组ID号和天线号，三元组(A,B,C)三个天线合成目标第n个目标位置需要的功率分别为PAn、PBn、PCn。N表示天线号。

设计数字信号处理装置的功率处理单元，使其接收来自计算机实时控制模块发送的目标功率信息，并根据每一个功率信息计算出需要分配给各个天线的功率(A_n、A_n、A_n)。

设计数字信号处理装置的功率处理单元，使其能够根据计算出位置功率以及辐射功率计算出各个天线最终需要的功率E_N。

设计数字信号处理装置的功率处理单元，使其能够对功率E_N分配，并计算出各个天线对应的基带功率E_{IF_N}以及射频功率E_{RF_N}。

设计数字信号处理装置的数字处理单元，使其能够将收的目标信号特征(延时，多普勒等)与各个天线的基带功率结合，分别发送给各个天线对应的DRFM功能模块。

根据阵列天线的个数以及要模拟的回波信号的指标，设计数字信号处理装置的DRFM功能模块，使其能够接收雷达制导舱输出的射频主振耦合信号，并进行下变频、AD、基带调制、DA、上变频处理等之后，输出多路射频信号。

根据要模拟的回波信号的功率动态范围，设计射频功率分配单元，对各路射频信号做射频功率调制，将信号输出至对应的天线。

使用射频电缆连接各路射频信号至对应的天线，各路天线同时辐射信号，在空间上模拟多个目标位置的回波信号。

通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法实现了面/体目标模拟的半实物仿真，计算机控制装置通过光纤反射内存网络给数字前端调制系统的数字信号处理装置发送多目标位置信息和功率信息。数字信号处理装置对多目标的位置信息、功率信息以及信号特征信息进行解算，建立目标-天线映射模型，通过数字信号处理以及功率调制之后输出多路射频信号。射频信号通过阵列天线在空间上同时模拟多个目标位置的回波信号。本发明能解决现有射频阵列系统面/体目标模拟技术难题，而且系统简单、造价低廉。

本发明设计研发过程中，数字前端调制系统的数字信号处理装置设计较为复杂，但实际使用非常方便、高效，研发成本非常低，后期的维护也相对简单。本发明通过数字信号处理装置对多目标的位置信息、功率信息以及信号特征信息进行解算，建立目标-天线映射模型，经过数字信号处理以及功率调制之后在空间中完成多目标模拟。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，其特征在于，包括计算机控制装置、数字信号处理装置、飞行转台和阵列天线，该方法包括如下步骤：

步骤1：所述计算机控制装置发送多目标的位置信息、功率信息和目标信号的特征信息给数字信号处理装置和飞行转台；所述飞行转台上输出主耦振合信号传输至数字信号处理装置；

步骤2：所述数字信号处理装置对多目标的位置信息、功率信息、目标信号的信号特征和主耦振合信号进行处理，输出各路阵列天线需要的射频信号；

步骤3：将各路所述阵列天线需要的射频信号连接至对应的天线，各路天线同时辐射射频信号，在空间上模拟多个目标位置的回波信号。

2.根据权利要求1所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，其特征在于：所述步骤1包括：所述飞行转台固定在天线阵列的回转中心位置，指向需要测量的天线坐标；所述飞行转台上安装有雷达制导舱，雷达制导舱输出主耦振合信号经射频电缆传输至数字信号处理装置。

3.根据权利要求1所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，其特征在于，所述数字信号处理装置包括功率处理单元、数字处理单元和射频功率处理单元；所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：所述功率处理单元根据多目标的位置信息解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及多个天线序号，并发送给数字处理单元；所述功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行计算处理得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并将基带功率发送给数字处理单元，将射频功率发送给射频功率分配单元；

步骤2.2：所述数字信号处理单元包括基带功率处理单元，所述数字处理单元接收目标信号的特征信息、三元组ID号以及多个天线序号，并对目标信号的特征信息进行分配处理，计算出各个天线通道需要的辐射的信号特征信息，并发送给基带功率处理单元；

步骤2.3：所述数字信号处理单元还包括DRFM功能模块，所述基带功率处理单元将收到各个天线通道需要的辐射的信号特征信息与收到的基带功率进行匹配，然后将匹配之后的信息发送给各个天线对应的DRFM功能模块；

步骤2.4：所述DRFM功能模块接收雷达制导舱输出的射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行处理，输出多路射频信号；

步骤2.5：射频功率处理单元接收到数字信号处理装置输出的多路射频信号，并结合收到的射频功率分别对每路信号进行射频功率调制。

4.根据权利要求3所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，其特征在于：所述步骤2.1包括：所述功率处理单元根据多目标的位置信息进行三元组映射处理，解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及多个天线序号，并发送给数字处理单元；所述功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行位置功率计算以及信号功率计算，然后将计算得到的位置功率信息以及信号功率信息叠加，进行功率分配，得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并发送给数字处理单元和射频功率分配单元。

5.根据权利要求3所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，其特征在于：所述步骤2.4包括：所述DRFM功能模块接收射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行下变频、AD、基带调制、DA、上变频处理之后，输出多路射频信号。

6.一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的系统，其特征在于，应用权利要求1-5任一所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的方法，该系统包括如下模块：

模块M1：所述计算机控制装置发送多目标的位置信息、功率信息和目标信号的特征信息给数字信号处理装置和飞行转台；所述飞行转台上输出主耦振合信号传输至数字信号处理装置；

模块M2：所述数字信号处理装置对多目标的位置信息、功率信息、目标信号的信号特征和主耦振合信号进行处理，输出各路阵列天线需要的射频信号；

模块M3：将各路所述阵列天线需要的射频信号连接至对应的天线，各路天线同时辐射射频信号，在空间上模拟多个目标位置的回波信号。

7.根据权利要求6所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的系统，其特征在于：所述模块M1包括：所述飞行转台固定在天线阵列的回转中心位置，指向需要测量的天线坐标；所述飞行转台上安装有雷达制导舱，雷达制导舱输出主耦振合信号经射频电缆传输至数字信号处理装置。

8.根据权利要求6所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的系统，其特征在于，所述数字信号处理装置包括功率处理单元、数字处理单元和射频功率处理单元；所述模块M2包括如下模块M：

模块M2.1：所述功率处理单元根据多目标的位置信息解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及多个天线序号，并发送给数字处理单元；所述功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行计算处理得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并将基带功率发送给数字处理单元，将射频功率发送给射频功率分配单元；

模块M2.2：所述数字信号处理单元包括基带功率处理单元，所述数字处理单元接收目标信号的特征信息、三元组ID号以及多个天线序号，并对目标信号的特征信息进行分配处理，计算出各个天线通道需要的辐射的信号特征信息，并发送给基带功率处理单元；

模块M2.3：所述数字信号处理单元还包括DRFM功能模块，所述基带功率处理单元将收到各个天线通道需要的辐射的信号特征信息与收到的基带功率进行匹配，然后将匹配之后的信息发送给各个天线对应的DRFM功能模块；

模块M2.4：所述DRFM功能模块接收雷达制导舱输出的射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行处理，输出多路射频信号；

模块M2.5：射频功率处理单元接收到数字信号处理装置输出的多路射频信号，并结合收到的射频功率分别对每路信号进行射频功率调制。

9.根据权利要求8所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的系统，其特征在于：所述模块M2.1包括：所述功率处理单元根据多目标的位置信息进行三元组映射处理，解算出多目标在阵面上对应位置的三元组ID号以及多个天线序号，并发送给数字处理单元；所述功率处理单元根据多目标的位置信息和功率信息进行位置功率计算以及信号功率计算，然后将计算得到的位置功率信息以及信号功率信息叠加，进行功率分配，得到每个天线对应的基带功率以及射频功率，并发送给数字处理单元和射频功率分配单元。

10.根据权利要求8所述的一种通过数字前端调制实现射频目标模拟的系统，其特征在于：所述模块M2.4包括：所述DRFM功能模块接收射频主振耦合信号以及匹配之后的信息，并进行下变频、AD、基带调制、DA、上变频处理之后，输出多路射频信号。

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