CN113539028A - 雷达信号演示设备、演示方法 - Google Patents
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Abstract
一种雷达信号演示设备，包括主控上位机、中频实验仪和示波器，中频实验仪包括FPGA器件、DSP器件、模拟信号采样电路、模拟信号生成电路和操作面板，上位机与FPGA器件总线通信连接，示波器与FPGA器件电连接。一种雷达信号演示方法，包括以下步骤：主控上位机发送实验仪控制参数；中频实验仪接收实验仪控制参数，输出处理节拍CPI和模拟发射信号；回波变换模拟发射信号为中频回波信号，衰减中频回波信号；中频实验仪高速采样衰减后的中频回波信号，进行快速傅立叶变换和数据运算，输出目标位置数据；主控上位机接收并输出目标位置数据。可以低辐射的实现雷达信号演示，并测量系统固有条件下的切线灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及雷达实验教学用具领域，具体涉及一种雷达信号演示设备、演示方法。
背景技术
雷达(Radar)是用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置的设备。雷达设备价格昂贵，维护费用高，工作时存在辐射危险，难以直接大批量、长时间、规模化运用于教学实践。为此，需要设计一种雷达信号演示设备，以辅助雷达工作机理教学工作。
2014年2月的《实验室研究与探索》刊文了《一种基于中频信号的雷达原理实验仪》(作者甘轶、邓有为、张智军)，其使用回波与干扰信号产生电路、采样处理电路、信号处理与检测电路和数据处理电路构造出雷达实验仪，并与上位机通信形成雷达原理实验仪。其仅能实现雷达原理的模拟，不能实现切线灵敏度的观察。
发明内容
本发明的目的是提供一种雷达信号演示设备、演示方法，以解决如何低辐射的实现雷达信号演示的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种雷达信号演示设备，包括主控上位机、中频实验仪和示波器，所述中频实验仪包括FPGA器件、DSP器件、模拟信号采样电路、模拟信号生成电路和操作面板，所述FPGA器件分别与所述操作面板、DSP器件、模拟信号采样电路、模拟信号生成电路对应电连接，所述上位机与所述FPGA器件总线通信连接，所述示波器与所述FPGA器件对应电连接。
优选的，所述FPGA器件为ZYNQ7000系列芯片中的一种。
优选的，所述FPGA器件为XC7Z100-2FFG900芯片。
一种雷达信号演示方法，包括以下步骤：
主控上位机发送实验仪控制参数；
中频实验仪接收实验仪控制参数，输出处理节拍CPI和模拟发射信号；
回波变换模拟发射信号为中频回波信号，衰减所述中频回波信号；
中频实验仪高速采样衰减后的所述中频回波信号，进行快速傅立叶变换和数据运算，输出目标位置数据；
主控上位机接收并输出所述目标位置数据。
进一步的，所述实验仪控制参数包括脉冲参数、天线扫描跟踪参数和中频回波信号参数。
进一步的，使用示波器显示所述模拟发射信号、所述中频回波信号。
本发明的有益效果是：
1.主控上位机和中频实验仪配合，通过主控上位机模拟中频回波信号，在不需要实际发射信号和接收中频回波信号的条件下，就可以模拟雷达工作原理，这样就可以低辐射的实现雷达信号演示，以辅助教学。示波器可以时域展示模拟发射信号和中频回波信号，便于理解雷达信号变化，并观察噪音水平，标定噪声系数，以测量系统固有条件下的切线灵敏度。
2.ZYNQ7000系列芯片性能好，软硬件适配难度低。
3.通过实验仪控制参数控制中频实验仪，实现对模拟发射信号和中频回波信号的模拟，从而实现对雷达信号及原理的演示，直观地了解雷达测量过程，体验感好，辅助教学效果好。
4.中频试验仪调配脉冲参数和天线扫描跟踪参数为模拟发射信号，调配中频回波信号参数参与回波变换，获得中频回波信号，这样，可以实现对模拟发射信号和中频回波信号的模拟。
5.通过示波器显示模拟发射信号、中频回波信号，便于直观地了解雷达发射信号、中频回波信号的波形。
具体实施方式
下面以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
一种雷达信号演示设备，包括主控上位机、中频实验仪和示波器。
其中，中频实验仪包括FPGA器件、DSP器件、模拟信号采样电路、模拟信号生成电路和操作面板，FPGA器件的输入端与操作面板电连接，FPGA器件与DSP器件对应连接，FPGA器件的输入端与模拟信号采样电路电连接，FPGA器件的输出端与模拟信号生成电路电连接。模拟信号电路包括模数转换器，模拟信号生成电路包括数模转换器。操作面板为输入设备的一种。DSP器件为数字信号处理器件。
上位机与FPGA器件通过RS232总线通信连接，示波器与FPGA器件通过同轴电缆电连接。
本实施例中，FPGA器件为XC7Z100-2FFG900芯片，它是ZYNQ7000系列芯片中的一种。
一种雷达信号演示方法，包括以下步骤：
主控上位机发送实验仪控制参数；实验仪控制参数包括脉冲参数、天线扫描跟踪参数和中频回波信号参数。
中频实验仪接收实验仪控制参数，输出处理节拍CPI和模拟发射信号；其中，模拟发射信号为中频实验仪根据脉冲参数和天线扫描跟踪参数变换而成。
中频实验仪根据中频回波信号参数回波变换模拟发射信号为中频回波信号，衰减中频回波信号；
中频实验仪高速采样衰减后的中频回波信号，进行快速傅立叶变换和数据运算，输出目标位置数据；
主控上位机接收并输出所述目标位置数据。
根据需要，可以使用示波器显示模拟发射信号、中频回波信号。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽地说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本发明隐含公开的内容。
Claims (6)
1.一种雷达信号演示设备，包括主控上位机、中频实验仪和示波器，其特征在于，所述中频实验仪包括FPGA器件、DSP器件、模拟信号采样电路、模拟信号生成电路和操作面板，所述FPGA器件分别与所述操作面板、DSP器件、模拟信号采样电路、模拟信号生成电路对应电连接，所述上位机与所述FPGA器件总线通信连接，所述示波器与所述FPGA器件对应电连接。
2.如权利要求1所述的雷达信号演示设备，其特征在于，所述FPGA器件为ZYNQ7000系列芯片中的一种。
3.如权利要求1所述的雷达信号演示设备，其特征在于，所述FPGA器件为XC7Z100-2FFG900芯片。
4.一种雷达信号演示方法，其特征在于，包括以下步骤：
主控上位机发送实验仪控制参数；
中频实验仪接收实验仪控制参数，输出处理节拍CPI和模拟发射信号；
回波变换模拟发射信号为中频回波信号，衰减所述中频回波信号；
中频实验仪高速采样衰减后的所述中频回波信号，进行快速傅立叶变换和数据运算，输出目标位置数据；
主控上位机接收并输出所述目标位置数据。
5.如权利要求4所述的雷达信号演示方法，其特征在于，所述实验仪控制参数包括脉冲参数、天线扫描跟踪参数和回波信号参数。
6.如权利要求4所述的雷达信号演示方法，其特征在于，使用示波器显示所述模拟发射信号、所述中频回波信号。
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| CN206179324U (zh) * | 2016-04-26 | 2017-05-17 | 陈运涛 | 固态雷达发射机教学演示系统 |
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