CN113612570A - 一种机载多功能综合射频系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机载多功能综合射频系统，是通过分布式宽带多功能孔径取代目前机载平台上为数众多的天线孔径，采用模块化、开放式以及可重构的射频系统架构，并结合功能控制与资源管理调度算法同时可编程，同时或分时实现雷达、电子战与通信、导航、识别等多种射频功能，实现武器系统电子情报资源的共享。采用共用设计，可显著降低机载平台信息系统天线数目、体积重量和全寿命周期成本，提高系统可靠性，系统可动态分配资源，快速应对新的功能需求，从而提高飞行单元的整体信息处理能力。
Description
技术领域
本发明涉及机载雷达系统技术领域，特别涉及一种机载多功能综合射频系统。
背景技术
目前，在各种飞行平台导航监测等以往应用中，由于各个功能部件如雷达、通信等模块在设计之初，各自考虑应用场景而忽略了系统之间的干扰性及容错性。例：雷达系统考虑自身的发射、收信、天线、信息处理等需求特性，通信系统考虑有效性、保密性以及可靠性等；电子对抗系统着重于电子侦察、电子干扰系统具有完备的水准。这样的设计导致在一个飞行单元中存在着多个相互独立系统，独立信息系统的增加，导致飞行平台上天线数目急剧增多，带来一系列如遮挡、电磁兼容、雷达横截面积增大、维护困难等问题。同时，为了提高等效辐射功率，通过输出功率和天线增益，致使系统的尺寸、重量、功耗等方面急剧增加，严重限制了运动单元平台的机动性能，降低了其系统在复杂电磁环境下的生存能力。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明提供一种机载多功能综合射频系统，用以解决飞行平台上天线数多，带来一系列如遮挡、电磁兼容、雷达横截面积增大、维护困难等问题，以及为了提高等效辐射功率，通过输出功率和天线增益，致使系统的尺寸、重量、功耗等方面急剧增加，严重限制了运动单元平台的机动性能，降低了其系统在复杂电磁环境下的生存能力的问题中的任一种技术问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种机载多功能综合射频系统，是通过分布式宽带多功能孔径取代目前机载平台上为数众多的天线孔径，采用模块化、开放式以及可重构的射频系统架构，并结合功能控制与资源管理调度算法同时可编程，同时或分时实现雷达、电子战与通信、导航、识别等多种射频功能，实现武器系统电子情报资源的共享。采用共用设计，可显著降低机载平台信息系统天线数目、体积重量和全寿命周期成本，提高系统可靠性，系统可动态分配资源，快速应对新的功能需求，从而提高飞行单元的整体信息处理能力。
本发明提供了一种机载多功能综合射频系统，包括，设置在机身上的天线装置、接收处理装置、干扰发射装置及综合显控装置；
所述天线装置与所述接收处理装置、干扰发射装置均通信连接；
所述综合显控装置与所述接收处理装置、干扰发射装置均通信连接；
所述天线装置将探测到的信号发送至所述接收处理装置，所述接收处理装置将接收到的所述信号经进行处理得到所述的结果，所述接收处理装置将所述信号的结果传送至所述综合显控装置，所述综合显控装置从而获得所述信号的样本信号；
所述干扰发射装置从所述综合显控装置获取所述信号的样本信号并进行存储；根据存储所述信号的样本信号进行复制并产生相应的干扰信号。
进一步的，所述信号包括雷达信号或通信信号。
进一步的，所述天线装置设置包括天线孔径和天线接口单元，所述天线孔径接收所述信号或发送所述信号相应的干扰信号，所述天线孔径采用直接数字频率合成器合成所述所述信号或所述信号相应的干扰信号；
所述天线接口单元用于将信号进行预放大和增益均衡，所述天线接口单元将所述天线孔径与所述接收装置通讯连接；所述天线接口单元将所述天线孔径与所述干扰发射装置通讯连接。
进一步的，包括光端机，所述光端机用于所述信号的光信号与电信号进行的相互转化，所述光端机将所述综合显控装置与所述接收系统通讯连接；所述光端机将所述综合显控装置与所述干扰发射装置通讯连接。
进一步的，所述天线装置为多面双极化天线阵列，每个阵列的波束扫描范围为90°，将全空域划分为4个象限，分别为前右Q1、前左Q2、后左Q3、后右Q4，覆盖360°空域范围。
进一步的，所述接收处理装置包括接收透镜、下变频、超宽带数字化接收机以及综合数据处理；
所述天线阵列将接收到的所述信号输出到所述接收透镜后形成波束射频信号；
所述波束射频信号经过所述下变频后进行A/D变换和数据采集；
所述数字化接收机对经过下变频后的行A/D变换和数据采集的所述波束射频信号进行频率测量、脉宽测量、到达时间测量、脉冲配对、测向、脉冲参数全时存储、信号分选、目标识别处理，然后将侦察结果通过综合数据处理实时上报至所述综合显控系统。
进一步的，所述数字化接收机瞬时工作带宽为2000MHz，所述数字化接收机通过所述天线阵列在6GHz～18GHz范围内搜索雷达或通信信号，所述数字化接收机采用一维透镜同时形成约36个波束。
进一步的，所述干扰发射装置包括综合数字化干扰源、滤波器组、上变频以及激励控制分机；
所述综合数字化干扰源对输入的所述信号的样本信号进行采集和存储，根据所述综合显控系统下发的干扰样式复制所存储的所述信号的样本信号并产生所述信号相应的干扰信号；
所述干扰信号经上变频后进入激励控制分机进行功率放大和分配，然后输入发射天线阵列，发射阵列完成发射信号的末级功率放大和辐射，实现对目标雷达的干扰。
进一步的，所述综合数字化干扰源瞬时工作带宽为1000MHz，在所述综合显控系统的侦察引导下对6GHz～18GHz范围内目标进行干扰；
所述综合数字化干扰源具有四个中频干扰通道，可独立工作于不同的干扰样式，分别产生所述干扰信号；
四个中频干扰通道组合为1个4000MHz的干扰源，对宽带目标实施干扰。
进一步的，每个中频干扰通道均具备独立的DRFM、DJS、DCJS干扰技术体制，能够根据干扰目标的类型、技术体制和信号参数灵活产生多种匹配的干扰样式，实现对各种雷达、通信终端的干扰。
(三)有益效果
本发明提供了一种机载多功能综合射频系统，包括，设置在机身上的天线装置、接收处理装置、干扰发射装置及综合显控装置；
所述天线装置与所述接收处理装置、干扰发射装置均通信连接；
所述综合显控装置与所述接收处理装置、干扰发射装置均通信连接；
所述天线装置将探测到的信号发送至所述接收处理装置，所述接收处理装置将接收到的所述信号经进行处理得到所述的结果，所述接收处理装置将所述信号的结果传送至所述综合显控装置，所述综合显控装置从而获得所述信号的样本信号；
所述干扰发射装置从所述综合显控装置获取所述信号的样本信号并进行存储；根据存储所述信号的样本信号进行复制并产生相应的干扰信号。
本发明提供了一种机载多功能综合射频系统，是通过分布式宽带多功能孔径取代目前机载平台上为数众多的天线孔径，采用模块化、开放式以及可重构的射频系统架构，并结合功能控制与资源管理调度算法同时可编程，同时或分时实现雷达、电子战与通信、导航、识别等多种射频功能，实现武器系统电子情报资源的共享。采用共用设计，可显著降低机载平台信息系统天线数目、体积重量和全寿命周期成本，提高系统可靠性，系统可动态分配资源，快速应对新的功能需求，从而提高飞行单元的整体信息处理能力。
本发明的其它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可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明实施例中一种机载多功能综合射频系统组成框图。
图2为本发明实施例中一种机载多功能综合射频系统的布局图。
图3为本发明实施例中一种机载多功能综合射频系统的接收处理装置的组成框图。
图4为本发明实施例中一种机载多功能综合射频系统的干扰发射装置的组成框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种机载多功能综合射频系统，包括，设置在机身上的天线装置、接收处理装置、干扰发射装置及综合显控装置；
所述天线装置与所述接收处理装置、干扰发射装置均通信连接；
所述综合显控装置与所述接收处理装置、干扰发射装置均通信连接；
所述天线装置将探测到的信号发送至所述接收处理装置，所述接收处理装置将接收到的所述信号经进行处理得到所述的结果，所述接收处理装置将所述信号的结果传送至所述综合显控装置，所述综合显控装置从而获得所述信号的样本信号；
所述干扰发射装置从所述综合显控装置获取所述信号的样本信号并进行存储；根据存储所述信号的样本信号进行复制并产生相应的干扰信号。
其中，所述信号包括雷达信号或通信信号。
其中，所述天线装置设置包括天线孔径和天线接口单元，所述天线孔径接收所述信号或发送所述信号相应的干扰信号，所述天线孔径采用直接数字频率合成器合成所述所述信号或所述信号相应的干扰信号；
所述天线接口单元用于将信号进行预放大和增益均衡，所述天线接口单元将所述天线孔径与所述接收装置通讯连接；所述天线接口单元将所述天线孔径与所述干扰发射装置通讯连接。
天线接口单元对所在象限的信号进行预放大和增益均衡；对本机自身工作需要的信号频率进行陷波，避免接收通道功率饱和；根据主机配置选择极化方式，对信号进行极化适应并切换。
天线接口单元响应系统的工作状态指令，能在正常工作和自检模式下切换。天线接口单元将天线获得的信号送入接收处理装置。
综合射频装置应具备对威胁目标(包括电磁静默目标)预警探测、侦察识别、敌我判断以及电子干扰等多种作战能力，通过统一的资源管理和调度，实现各种功能的协调工作。
综合射频装置通过光端机还用于接收很和控制伺服控制器控制飞机的飞行姿态，以及传动座等，还可以控制冷却系统。
综合系统射频装置的通道统一架构、统一标准和设计规范，处理资源共享，多源信息融合处理，综合信息目标识别及对抗干扰。同时集成侦察和干扰等功能。
在一个实施例中，包括光端机，所述光端机用于所述信号的光信号与电信号进行的相互转化，所述光端机将所述综合显控装置与所述接收系统通讯连接；所述光端机将所述综合显控装置与所述干扰发射装置通讯连接。
在一个实施例中，所述天线装置为多面双极化天线阵列，每个阵列的波束扫描范围为90°，将全空域划分为4个象限，分别为前右Q1、前左Q2、后左Q3、后右Q4，覆盖360°空域范围。
在一个实施例中，所述接收处理装置包括接收透镜、下变频、超宽带数字化接收机以及综合数据处理；
所述天线阵列将接收到的所述信号输出到所述接收透镜后形成波束射频信号；
所述波束射频信号经过所述下变频后进行A/D变换和数据采集；
所述数字化接收机对经过下变频后的行A/D变换和数据采集的所述波束射频信号进行频率测量、脉宽测量、到达时间测量、脉冲配对、测向、脉冲参数全时存储、信号分选、目标识别处理，然后将侦察结果通过综合数据处理实时上报至所述综合显控系统。
其中，所述数字化接收机瞬时工作带宽为2000MHz，所述数字化接收机通过所述天线阵列在6GHz～18GHz范围内搜索雷达或通信信号，所述数字化接收机采用一维透镜同时形成约36个波束。
在一个实施例中，所述干扰发射装置包括综合数字化干扰源、滤波器组、上变频以及激励控制分机；
干扰发射装置装置采用有源相控阵体制，对目标实施大功率干扰。
所述综合数字化干扰源对输入的所述信号的样本信号进行采集和存储，根据所述综合显控系统下发的干扰样式复制所存储的所述信号的样本信号并产生所述信号相应的干扰信号；
所述干扰信号经上变频后进入激励控制分机进行功率放大和分配，然后输入发射天线阵列，发射阵列完成发射信号的末级功率放大和辐射，实现对目标雷达的干扰。
其中，所述综合数字化干扰源瞬时工作带宽为1000MHz，在所述综合显控系统的侦察引导下对6GHz～18GHz范围内目标进行干扰；
所述综合数字化干扰源具有四个中频干扰通道，可独立工作于不同的干扰样式，分别产生所述干扰信号；
四个中频干扰通道组合为1个4000MHz的干扰源，对宽带目标实施干扰。
其中，每个中频干扰通道均具备独立的DRFM、DJS、DCJS干扰技术体制，能够根据干扰目标的类型、技术体制和信号参数灵活产生多种匹配的干扰样式，实现对各种雷达、通信终端的干扰。
本发明是将微电子技术、宽带无线电技术、信号发射/接收处理、超宽带网络信号传输、信号分析处理以及软件智能化管理等高度融合的复杂系统。
采用综合孔径技术以数字方式产生各种波束，采用直接数字频率合成器提供比模拟合成器更高的相位，使波束控制与合成功能结合，更加准确的控制信号的频率与相位。排除机械扫描方式及相控阵方式，多波束天线都不能同时实现多个功能的弊端；排除相控阵移相器在单个频率上控制波束时会导致波束移动。
采用共用信号的设计，在接收时对宽带信号进行时间压缩，避免雷达距离分辨力的降低，使雷达信号隐藏于通信或其他信号之中。然后通过软件和信号处理的方法来实现多功能综合射频系统的所有功能。即提高发射信号的隐蔽性，同时增强电子对抗能力。
采用高性能计算和可重构软件体系架构。数字化靠近射频最前端，系统功能通过软件实现，雷达、通信以及电子战多功能一体化；计算资源模块化设计，可灵活实现计算能力扩展；系统功能软件化，远程加载，可灵活实现系统功能升级。系统功能主要由软件来定义，软件方案应具有系统实现各种功能所需的存储、输入/输出、信号处理以及数据处理能力，系统在需要完成新任务或者需要增加新功能时，在当前硬件资源足以完成这项工作的情况下，那么只需要加装新的软件组件即可，在资源升级或增加新资源时，不需要重新设计整个系统或改写大量软件。
在波形设计方面，叠加合成的综合波形设计方法通常是采用两种相互正交的波形来分别执行探测和干扰等功能。两种波形独立产生，然后叠加合成综合波形。
在探测波形方面，项目选择线性调频信号作为探测信号样板，在此基础上，利用新型梳状谱信号对线性调频信号进行频域上的梳状滤波，得到梳状谱型线性调频信号。
在干扰波形方面，采用噪声调相干扰技术设计干扰信号波形，该波形可使进入雷达接收机的干扰信号获得与真实目标回波相同的相干处理增益，从而达到精确模仿雷达发射信号波形的目的，实现对对方雷达系统的有效干扰。
辐射源识别问题可分为辐射源建模和识别算法两个方面。
辐射源建模就是用数学语言对过程或概念进行表示，主要的目的是增强对给定系统的理解，以便对模型所描述的概念做出正确的决策。
项目主要从对辐射和模板辐射源的特征参数描述等方面着手，通过对各参数特征进行联合建模来描述特征参数的时序信息及其联合变化规律。
识别算法方面采用基于证据理论的方法，证据理论对不确定性信息的描述采用的是区间估计，而不是点估计，能够很好区分不知道与不精确的信息，通过证据理论对多源信息进行融合处理，能够为辐射源威胁等级判断提供支持。
本发明特点是将雷达、电子战、通信、导航、识别、态势感知、目标探测、跟踪、攻击能力等众多功能一体化、高度集成综合化，降低电子信息系统的成本、重量、体积和功耗，而武器系统的作战效能得到了显著提高。
综上所述，本发明提供了一种机载多功能综合射频系统，是通过分布式宽带多功能孔径取代目前机载平台上为数众多的天线孔径，采用模块化、开放式以及可重构的射频系统架构，并结合功能控制与资源管理调度算法同时可编程，同时或分时实现雷达、电子战与通信、导航、识别等多种射频功能，实现武器系统电子情报资源的共享。采用共用设计，可显著降低机载平台信息系统天线数目、体积重量和全寿命周期成本，提高系统可靠性，系统可动态分配资源，快速应对新的功能需求，从而提高飞行单元的整体信息处理能力。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，包括，设置在机身上的天线装置、接收处理装置、干扰发射装置及综合显控装置；
所述天线装置与所述接收处理装置、干扰发射装置均通信连接；
所述综合显控装置与所述接收处理装置、干扰发射装置均通信连接；
所述天线装置将探测到的信号发送至所述接收处理装置，所述接收处理装置将接收到的所述信号经进行处理得到所述的结果，所述接收处理装置将所述信号的结果传送至所述综合显控装置，所述综合显控装置从而获得所述信号的样本信号；
所述干扰发射装置从所述综合显控装置获取所述信号的样本信号并进行存储；根据存储所述信号的样本信号进行复制并产生相应的干扰信号。
2.根据权利要求1所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，所述信号包括雷达信号或通信信号。
3.根据权利要求1所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，所述天线装置设置包括天线孔径和天线接口单元，所述天线孔径接收所述信号或发送所述信号相应的干扰信号，所述天线孔径采用直接数字频率合成器合成所述信号或所述信号相应的干扰信号；
所述天线接口单元用于将信号进行预放大和增益均衡，所述天线接口单元将所述天线孔径与所述接收装置通讯连接；所述天线接口单元将所述天线孔径与所述干扰发射装置通讯连接。
4.根据权利要求1所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，包括光端机，所述光端机用于所述信号的光信号与电信号进行的相互转化，所述光端机将所述综合显控装置与所述接收系统通讯连接；所述光端机将所述综合显控装置与所述干扰发射装置通讯连接。
5.根据权利要求1所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，所述天线装置为多面双极化天线阵列，每个阵列的波束扫描范围为90°，将全空域划分为4个象限，分别为前右Q1、前左Q2、后左Q3、后右Q4，覆盖360°空域范围。
6.根据权利要求1所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，所述接收处理装置包括接收透镜、下变频、超宽带数字化接收机以及综合数据处理；
所述天线阵列将接收到的所述信号输出到所述接收透镜后形成波束射频信号；
所述波束射频信号经过所述下变频后进行A/D变换和数据采集；
所述数字化接收机对经过下变频后的行A/D变换和数据采集的所述波束射频信号进行频率测量、脉宽测量、到达时间测量、脉冲配对、测向、脉冲参数全时存储、信号分选、目标识别处理，然后将侦察结果通过综合数据处理实时上报至所述综合显控系统。
7.根据权利要求1所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，所述数字化接收机瞬时工作带宽为2000MHz，所述数字化接收机通过所述天线阵列在6GHz～18GHz范围内搜索雷达或通信信号，所述数字化接收机采用一维透镜同时形成约36个波束。
8.根据权利要求1所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，所述干扰发射装置包括综合数字化干扰源、滤波器组、上变频以及激励控制分机；
所述综合数字化干扰源对输入的所述信号的样本信号进行采集和存储，根据所述综合显控系统下发的干扰样式复制所存储的所述信号的样本信号并产生所述信号相应的干扰信号；
所述干扰信号经上变频后进入激励控制分机进行功率放大和分配，然后输入发射天线阵列，发射阵列完成发射信号的末级功率放大和辐射，实现对目标雷达的干扰。
9.根据权利要求1所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，所述综合数字化干扰源瞬时工作带宽为1000MHz，在所述综合显控系统的侦察引导下对6GHz～18GHz范围内目标进行干扰；
所述综合数字化干扰源具有四个中频干扰通道，可独立工作于不同的干扰样式，分别产生所述干扰信号；
四个中频干扰通道组合为1个4000MHz的干扰源，对宽带目标实施干扰。
10.根据权利要求9所述的一种机载多功能综合射频系统，其特征在于，每个中频干扰通道均具备独立的DRFM、DJS、DCJS干扰技术体制，能够根据干扰目标的类型、技术体制和信号参数灵活产生多种匹配的干扰样式，实现对各种雷达、通信终端的干扰。
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