CN114252858A - 一种雷达目标激励系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种雷达目标激励系统,包括多路独立的收发通道、频率引导单元、系统控制单元、频率综合单元、目标生成单元和系统计算机单元;系统控制单元接收战场态势仿真工作站发来的态势信息、目标的信息;同时雷达也接收此态势信息,系统计算机单元经实时仿真和解析,获取载机与目标之间的速度及位置参数,同时通过频率引导单元和目标生成单元实时采集被测雷达系统的发射激励和雷达工作参数,系统控制单元根据雷达照射波束参数、载机和目标的相对位置态势信息,计算战场目标被照射所应形成的回波参数,并通过目标生成单元和发射通道实时生成与态势仿真参数匹配的目标回波信号,通过喇叭天线阵面辐射的方式输入至被测雷达。发明将目标回波实时在指定方向以空间反馈的方式向雷达天线发射,形成接近实战使用的雷达回波输入,构成完整的雷达协同探测反射检测回路,从而构成覆盖雷达协同探测试验验证激励条件。

Description

一种雷达目标激励系统
技术领域
本发明属于微波雷达技术领域,具体涉及一种雷达目标激励系统。
背景技术
现有的雷达目标激励设备能够对目标特性进行回波模拟,模拟特定速度、距离和RCS的目标信号,在一定程度上能够验证雷达的作战功能性能指标。但是,目前的雷达目标激励设备在雷达装备的实战验证方面,还存在着不可忽视的问题。当前国内处于和平时期,缺乏真实的敌对目标环境,某些特殊的目标环境只有在突发情况下才会出现,雷达缺少在不同复杂环境条件及各类突发情况下对目标跟踪和截获功能的功能和性能验证。
为此,需要研制一种雷达目标激励设备,来适应未来信息化条件下的战场目标环境,提高雷达稳定性和可靠性,具有重要的现实意义。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足,提供一种雷达目标激励系统,通过本发明能够更加贴近实战环境,模拟近实战状态的雷达目标信号,本发明能够接入战场态势环境,与战场态势仿真工作站进行态势数据交互和数据融合,在各类虚拟战场环境、各种天气现象模拟、各类突发情况模拟及各类复杂环境条件下进行搜索和跟踪目标的验证。并且不受季节和天气的影响,任何时候均可在逼真的目标环境下及各种杂波条件下模拟目标的目标回波特性,对雷达的跟踪和截获功能进行全面验证。
技术方案:本发明的一种雷达目标激励系统,包括多路独立的接收通道和发射通道、频率引导单元、系统控制单元、频率综合单元、目标生成单元和系统计算机单元;
所述多路接收通道通过两次变频将接收到的雷达激励信号下变频为中频信号,并输出给目标生成单元;发射通道和接收通道相对应,然后采用二次变频将中频目标信号上变频为X波段射频信号,然后通过阵列天线,辐射给雷达;
所述频率引导单元采用瞬时测频技术,利用微波信号的干涉现象,采用自相关技术进行测频;
所述频率综合单元产生接收通道和发射通道所需的本振信号,包含两路固定中频本振信号和两路快速跳频的10MHz步进的高本振信号,同时为目标生成单元和系统控制单元提供所需的时钟信号;
所述目标生成单元接收接收通道输入的中频信号,经过A/D采样和数字处理,输出加载有目标速度和距离信息的中频目标信号给对应发射通道;
所述系统控制单元接收战场态势仿真工作站发来的态势信息、目标的信息;同时雷达也接收此态势信息,系统计算机单元经实时仿真和解析,获取载机与目标之间的速度及位置参数,同时通过频率引导单元和目标生成单元实时采集被测雷达系统的发射激励和雷达工作参数,系统控制单元根据雷达照射波束参数、载机和目标的相对位置态势信息,计算目标被照射所应形成的回波参数,并通过目标生成单元和发射通道实时生成与态势仿真参数匹配的目标回波信号,通过喇叭天线阵面辐射的方式输入至被测雷达。
进一步地,所述系统控制单元包括显控模块、底层通讯模块和业务功能模块;显控模块进行人机交互,从UI显示界面获取相应设置信息传递到业务功能模块,并将业务功能模块执行结果反馈到UI显示界面;显控模块在UI显示界面进行系统参数设置,并下发设置参数;通过底层通讯模块与其他模块之间进行数据通信、并将设置的参数下发给系统控制单元;系统控制单元根据接收的参数控制其余模块输出所需信号,并上报各自检结果;UI显示界面接收到自检结果并将结果处理后,在UI显示界面进行显示;所述业务功能模块包括用户管理子模块、目标控制子模块、系统校准子模块和系统自检功能子模块;用户管理子模块进行用户的添加、删除、修改及登录验证;目标控制子模块包括对目标速度、距离、运动方式、最大距离、最小距离、中频输入衰减、中频输出衰减、射频输入衰减及射频输出衰减等的控制;系统校准子模块进行功率校准,使接收通道输出的中频信号功率为0dBm;系统自检子模块在无需外部信号输入的情况下进行自检;所述底层通讯模块包括PCI通讯模块和以太网通讯模块,通过PCI通讯模块控制系统控制单元、目标生成单元以及信标生成单元,完成相应信号的模拟;通过以太网通讯模块接收外部的数据。
进一步地,所述接收通道通过两次变频,将接收到的雷达激励信号下变频为中频信号,并输出给目标生成单元,具体流程如下:
(1)、接收8GHz~12GHz射频信号的输入,通过单刀双掷开关进行选择,如果是自检模式,则闭环自检信号通道为开启状态,如果是工作模式,则射频输入通道为开启状态;
(2)、接收到的射频信号通过开关、衰减、放大后,与来自频率综合单元的6GHz~10GHz一本振信号进行混频,生成频率为2GHz的一中频信号;
(3)、一中频信号通过滤波、衰减、放大后与二本振进行混频,生成频率为600MHz的中频信号,该中频信号输出至目标生成单元;
还设有组件自检功能模块,该组件自检功能模块自动检测和识别接收通道中的接收中频门限、接收中频故障、接收射频输入故障、接收射频门限、射频直出故障和接收闭环输入故障,一旦识别到上述故障则上报故障代码给系统控制单元。
进一步地,所述发射通道采用二次变频的方式将中频目标信号上变频为X波段射频信号,然后通过阵列天线,辐射给雷达,其具体工作流程如下:
(1)来自目标生成单元的600MHz中频目标信号输入至发射通道,通过滤波、衰减、放大后先与1.4GHz二本振信号进行混频,生成1路2GHz的一中频信号;
(2)一中频信号通过开关、衰减、放大后,与6GHz~10GHz一本振信号进行混频,生成频率为8GHz~12GHz的射频信号;
还设有组件自检功能模块,该组件自检功能模块自动检测和识别发射通道的中频门限、射频门限、中频故障和射频故障,一旦识别到上述故障则上报故障代码给系统控制单元。
进一步地,所述频率综合单元产生接收通道和发射通道所需的本振信号,包含两路固定中频本振信号和两路快速跳频的10MHz步进的高本振信号,同时为目标生成单元和系统控制单元提供所需的时钟信号,其具体工作流程如下:
(1)100MHz晶振信号首先通过功分、放大、衰减,输出2路100MHz时钟信号;
(2)100MHz晶振信号通过功分、放大,并通过锁相环1,输出6GHz~10GHz信号;再次经过功分,最终输出3路一本振信号;其中2路一本振信号分别输出给发射通道1和发射通道2,另外1路一本振信号作为监测;
(3)100MHz晶振信号通过功分、放大、并通过锁相环2,输出1.4GHz二本振信号;再次经过功分,最终输出3路二本振信号。其中2路二本振信号分别输出给发射通道1和发射通道2,另外1路二本振信号作为监测;
(4)100MHz晶振信号通过功分、放大、并通过锁相环3和低通滤波器,最终输出600MHz中频自检信号;
还设有组件自检功能模块,该组件自检功能模块自动检测和识别频率综合单元的输出开关、调制开关、输出指示、内外基准指示和本振时钟指示,一旦识别到上述故障则上报故障代码给系统控制单元。
进一步地,所述目标生成单元包括FPGA以及由FPGA控制的基带信号处理板、A/D和D/A子卡, FPGA内包括若干逻辑单元和DSP模块,A/D子卡进行数据采集的模数转换,D/A子卡进行数据信号的数模转换,目标生成单元具体工作流程如下:
首先接收100MHz时钟信号并将输入的600MHz中频信号进行A/D处理,通过板载FPGA和DSP模块完成对中频信号的多普勒频移处理和距离延时处理,然后经过D/A处理,输出600MHz的目标信号。
进一步地,所述系统控制单元包括数据处理模块以及与数据处理模块控制相连的以太网接口电路及I/O接口电路,数据处理模块包括SOC/FPGA处理器、温度传感器、I/O驱动、时钟电路和以太网PHY,SOC/FPGA处理器通过以太网PHY接受上位机处理控制命令字及部分数学运算数字,其FPGA逻辑区域根据命令生产微波调制信号并与其他模块通信和电路控制,然后进行组件自检;具体工作流程如下:
(1)通过以太网PHY网口接收并解析系统主控单元发送的命令,根据指令控制频率源组件产生输出信号;
(2)接收到自检命令,发起自检流程,接收模块工作及自检结果,解析后通过网口上报给上位机;
(3)系统上电后,设备初始化、工作过程中监控各部分工作是否正常;
(4)为整个系统提供基准时钟,控制微波模块的工作时序,协调整机有序工作,输出脉冲调制信号,控制功率输出。
有益效果:本发明将目标回波实时在指定方向以空间反馈的方式向雷达天线发射,形成接近实战使用的雷达回波输入,构成完整的雷达协同探测反射检测回路,从而构成覆盖雷达协同探测试验验证激励条件。
雷达目标激励设备接收战场调试仿真工作站发来的态势信息、目标的信息;同时雷达也接收此态势信息,雷达目标激励设备经实时仿真软件根据预置的软件算法解析,获取载机与目标之间的速度及位置等参数,同时实时采集被测雷达系统的发射激励和雷达工作参数,根据雷达照射波束参数、载机和目标的相对位置等态势信息,计算战场目标被照射所应形成的回波参数,并实时生成与态势仿真参数匹配的目标回波信号,通过喇叭天线阵面辐射的方式输入至被测雷达,解决协同探测所需的雷达目标输入激励灵活定制的问题。
附图说明
图1为本发明的系统示意图;
图2为本发明的流程示意图;
图3为本发明中显控模块流程示意图;
图4为本发明中底层通讯模块流程示意图;
图5为本发明中的用户管理模块流程示意图;
图6为本发明中目标控制模块流程示意图;
图7为本发明中接收通道工作流程示意图;
图8为本发明中发射通道工作流程示意图;
图9为本发明中频率综合单元的工作流程图;
图10为本发明中系统控制单元的工作流程图;
图11为本发明中瞬时测频原理示意图;
图12为本发明中频率引导单元的流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1和图2所示,本实施例的一种雷达目标激励系统,包括多路独立的收发通道、频率引导单元、系统控制单元、频率综合单元及目标生成单元;所述各接收通道通过两次变频将接收到的雷达激励信号下变频为中频信号,并输出给目标生成单元;发射通道和接收通道相对应,然后采用二次变频将中频目标信号上变频为X波段射频信号,然后通过阵列天线,辐射给雷达;所述频率引导单元采用瞬时测频技术,利用微波信号的干涉现象,采用自相关技术进行测频;所述频率综合单元产生接收通道和发射通道所需的本振信号,包含两路固定中频本振信号和两路快速跳频的10MHz步进的高本振信号,同时为目标生成单元和系统控制单元提供所需的时钟信号;所述目标生成单元接收接收通道输入的中频信号,经过A/D采样和数字处理,输出加载有目标速度和距离信息的中频目标信号给对应发射通道;所述系统控制单元接收战场态势仿真工作站发来的态势信息、目标的信息;同时雷达也接收此态势信息,系统计算机单元经实时仿真和解析,获取载机与目标之间的速度及位置参数,同时通过频率引导单元和目标生成单元实时采集被测雷达系统的发射激励和雷达工作参数,系统控制单元根据雷达照射波束参数、载机和目标的相对位置态势信息,计算战场目标被照射所应形成的回波参数,并通过目标生成单元和发射通道实时生成与态势仿真参数匹配的目标回波信号,通过喇叭天线阵面辐射的方式输入至被测雷达。
如图2至图6所示,系统控制单元包括显控模块、底层通讯模块和业务功能模块;显控模块进行人机交互,从UI显示界面获取相应设置信息传递到业务功能模块,并将业务功能模块执行结果反馈到UI显示界面;显控模块在UI显示界面进行系统参数设置,并下发设置参数;通过底层通讯模块与其他模块之间进行数据通信、并将设置的参数下发给系统控制单元;系统控制单元根据接收的参数控制其余模块输出所需信号,并上报各自检结果;UI显示界面接收到自检结果并将结果处理后,在UI显示界面进行显示;所述业务功能模块包括用户管理子模块、目标控制子模块、系统校准子模块和系统自检功能子模块;用户管理子模块进行用户的添加、删除、修改及登录验证;目标控制子模块包括对目标速度、距离、运动方式、最大距离、最小距离、中频输入衰减、中频输出衰减、射频输入衰减及射频输出衰减等的控制;系统校准子模块进行功率校准,使接收通道输出的中频信号功率为0dBm;系统自检子模块在无需外部信号输入的情况下进行自检;所述底层通讯模块包括PCI通讯模块和以太网通讯模块,通过PCI通讯模块控制系统控制单元、目标生成单元以及信标生成单元,完成相应信号的模拟;通过以太网通讯模块接收外部的数据。
系统控制单元上还设有外部网络接口和内部CPCI接口,本实施例中系统控制单元通过控制其它模块从而控制整个激励系统,上位机软件通过向系统控制单元指定的寄存器读写数据来控制系统控制单元,进而控制整个激励系统。
如图7所,本实施例的接收通道通过两次变频,将接收到的雷达激励信号下变频为中频信号,并输出给目标生成单元,具体流程如下:
(1)、接收8GHz~12GHz射频信号的输入,通过单刀双掷开关进行选择,如果是自检模式,则闭环自检信号(来自频率综合单元)通道为开启状态,如果是工作模式,则射频输入通道为开启状态;
(2)、接收到的射频信号通过开关、衰减、放大后,与来自频率综合单元的6GHz~10GHz一本振信号进行混频,生成频率为2GHz的一中频信号;
(3)、一中频信号通过滤波、衰减、放大后与二本振(1.4GHz)进行混频,生成频率为600MHz的中频信号,该中频信号输出至目标生成单元;
还设有组件自检功能模块,若出现故障组件自检功能模块则自动识别问题并上报故障代码给系统控制单元。
如表1所示,此处自检功能模块检测如下:
表1
Figure 917231DEST_PATH_IMAGE001
其中,接收通道采取以下两项措施降低二次混频的带内杂散功率:
一是、第一次混频后的信号进入第二次混频时,在不影响其它性能指标的基础上适当降低功率;
二是、选取交调性能优异的HITTITE公司混频器HMC213MS8,其高阶交调杂散的参 数如图7所示,
Figure 815916DEST_PATH_IMAGE002
功率比IF功率低70dBc,满足指标要求。
本实施例中,当
Figure 526383DEST_PATH_IMAGE003
Figure 535928DEST_PATH_IMAGE004
Figure 897508DEST_PATH_IMAGE005
Figure 701516DEST_PATH_IMAGE006
功率比IF功率低63dBc。
输出的中频信号经过衰减器、滤波器、放大器,最后一级放大器选择高线性度放大器ERA-2+。其中滤波器对LO2与RF端信号的抑制可达到60dBc。
本实施例,还可对接收通道进行接收动态分析,如预先知道输入信号的范围,只需预置输入信号的放大量即可,这样使第一次变频后的中频信号始终处于20dB动态内,然后使用检波后的脉宽展宽电路和控制保持程序即可将最终输出的中频信号保持在一定的动态范围内;如果无法预先知道输出信号的大致范围,则需将输入信号增益控制在最大状态,当检测出中频信号过大时控制输入信号增益。
如图8所示,本实施例的发射通道与发射通道相对应,采用二次变频的方式将中频目标信号上变频为X波段射频信号,然后通过阵列天线,辐射给雷达,其具体工作流程如下:
(1)来自目标生成单元的600MHz中频目标信号输入至发射通道,通过滤波、衰减、放大后先与1.4GHz二本振信号(来自频率综合单元)进行混频,生成1路2GHz的一中频信号;
(2)一中频信号通过开关、衰减、放大后,与6GHz~10GHz一本振信号(来自频率综合单元)进行混频,生成频率为8GHz~12GHz的射频信号;
还设有组件自检功能模块,在发射通道出现故障时,组件自检功能模块自动识别问题并上报故障代码给系统控制单元2所示。
表2
Figure 899279DEST_PATH_IMAGE007
本实施例中发射通道杂散信号分析如下:
第一级变频:第一级变频的中频为600MHz,本振为1400MHz,混频后输出信号为2000MHz。混频后的交调分量如所示,在射频信号附近最大的杂散为本振信号,但离得较远,直接使用一个常规带通滤波器就可将本振滤除;
第二级变频:第二级变频的中频为2000MHz,本振为6000MHz~10000MHz,射频为7950MHz~12050MHz。将射频分为7950MHz~10050MHz和9950MHz~12050MHz两段。
本实施例的发射通道其发射上变频输出动态较大,中频动态为30dB,射频动态为60dB,总动态为90dB。为此先在第一变频后的中频处加入数控衰减芯片HMC1122,该芯片为6位0.5dB步进的数控衰减器,能够实现0~31.5dB的动态衰减,然后在后端射频处加入两级数控衰减芯片HMC939,该芯片为5位1dB步进的数控衰减器,能够实现0~31dB的动态衰减,二级共能实现0~62dB的动态。
如图9所示,本实施例的频率综合单元产生接收通道和发射通道所需的本振信号,包含两路固定中频本振信号和两路快速跳频的10MHz步进的高本振信号,同时为目标生成单元和系统控制单元提供所需的时钟信号,其具体工作流程如下:
(1)100MHz晶振信号首先通过功分、放大、衰减,输出2路100MHz时钟信号;
(2)100MHz晶振信号通过功分、放大,并通过锁相环1,输出6GHz~10GHz信号;再次经过功分,最终输出3路一本振信号;其中2路一本振信号分别输出给发射通道1和发射通道2,另外1路一本振信号作为监测;
(3)100MHz晶振信号通过功分、放大、并通过锁相环2,输出1.4GHz二本振信号;再次经过功分,最终输出3路二本振信号。其中2路二本振信号分别输出给发射通道1和发射通道2,另外1路二本振信号作为监测;
(4)100MHz晶振信号通过功分、放大、并通过锁相环3和低通滤波器,最终输出600MHz中频自检信号;
还设有组件自检功能模块,在组件出现故障时,组件自检功能模块自动识别问题并上报故障代码给系统控制单元。
此处频率综合单元的自检如表3所示。
表3
Figure 446935DEST_PATH_IMAGE008
本发明中频率综合单元基于直接频率合成的方式实现,其响应时间为开关的延迟加数据转换处理延时,射频开关的延迟一般为10ns级,预计共有100ns延时;数据转换处理使用实时高速FPGA实现,时延在200ns以内,总延时预计为300ns。以直接频率合成方式产生的射频信号需要大量的滤波器来处理多余杂散及混频带来的多次交调分量。本方案用到了三次变频,将100MHz的时钟信号倍频为6000MHz~10000MHz的信号,需考虑变频时引起的较大交调分量进入带内。通过软件分析,最终的信号杂散能达到60dBc以上。
本实施例的目标生成单元包括FPGA、基带信号处理板、A/D和D/A子卡,其具体工作流程如下:首先接收100MHz时钟信号并将输入的600MHz中频信号进行A/D处理,通过板载的XC7VX690T高性能FPGA和TMS320C6678高性能DSP完成对中频信号的多普勒频移处理和距离延时处理,然后经过D/A处理,输出600MHz的目标信号。
如图10所示,系统控制单元包括数据处理模块、以太网接口电路及I/O接口电路。本实施例的数据处理模块采用以下设计:数据处理模块由扩展式Xilinx公司生产的Zynq(SOC/FPGA)平台、千兆以太网PHY、时钟电路、温度传感器、I/O驱动BUFFER和看门狗等组成。Zynq平台的CPU部分通过千兆以太网PHY接受上位机处理控制命令字及部分数学运算数字,Zynq平台的PL区域(FPGA逻辑区域)根据命令生产微波调制信号及与各个模块的通信、频率源组件、合路组件、毫米波输出组件的逻辑电路进行控制等,并检查各个组件的自检及工作状态上报。
具体工作流程如下:
(1)通过网口接收并解析系统主控单元发送的命令,根据指令控制频率源组件产生输出信号;
(2)接收到自检命令,发起自检流程,接收模块工作及自检结果,解析后通过网口上报给上位机;
(3)系统上电后,设备初始化、工作过程中监控各部分工作是否正常;
(4)为整个系统提供基准时钟,控制微波模块的工作时序,协调整机有序工作,输出脉冲调制信号,控制功率输出。
如图11和图12所示,本实施例中的频率引导单元采用瞬时测频技术,利用微波信 号的干涉现象,采用自相关技术进行测频,其关键部件是微波鉴相器。兵器为达到较高的测 频精度,采用多个相关器并型将工作频段分得足够细,将各路相关器的输出,进行相检和量 化,得到的数据经过去模糊后合成,最终得到测频数据。同时测频精度
Figure 660092DEST_PATH_IMAGE009
较高。
Figure 166160DEST_PATH_IMAGE010
按最小脉宽T=100ns,最小信噪比13dB计算,求得
Figure 851219DEST_PATH_IMAGE011
按最小脉宽T=200ns,最小信噪比13dB计算,求得
Figure 202566DEST_PATH_IMAGE012
按最小脉宽T=500ns,最小信噪比13dB计算,求得
Figure DEST_PATH_IMAGE013
T为观察时间,S/N为信噪比。
本实施例中,频率引导单元的信号采集ADC采用12位以上ADC,有效位ENOB为8~9位,根据ADC采样的动态计算公式:动态范围=1.76+6.02×ENOB,有效量化线性动态范围可达50dB以上,输入功率范围为-50~0dBm,整个单元幅度测量在此范围内均呈线性增加。
本实施例中系统计算机单元采用人工控制的方式,设定信号参数,并将参数转化为指令下发给系统控制单,例如可采用6U标准CPCI架构,使用基于高性能CPCI刀片式计算机、集成Intel HD Graphics 4000显卡、支持DVI双显;同时,可实现双通道内存、PCI-E、USB3.0、GbE和SATA3.0等,最大限度地保障系统计算机单元在车载、舰载、机载等多种恶劣环境下的可靠性运行。

Claims (7)

1.一种雷达目标激励系统,其特征在于:包括多路独立的接收通道和发射通道、频率引导单元、系统控制单元、频率综合单元、目标生成单元和系统计算机单元;
所述多路接收通道通过两次变频将接收到的雷达激励信号下变频为中频信号,并输出给目标生成单元;发射通道和接收通道相对应,然后采用二次变频将中频目标信号上变频为X波段射频信号,然后通过阵列天线,辐射给雷达;
所述频率引导单元采用瞬时测频技术,利用微波信号的干涉现象,采用自相关技术进行测频;
所述频率综合单元产生接收通道和发射通道所需的本振信号,包含两路固定中频本振信号和两路快速跳频的10MHz步进的高本振信号,同时为目标生成单元和系统控制单元提供所需的时钟信号;
所述目标生成单元接收接收通道输入的中频信号,经过A/D采样和数字处理,输出加载有目标速度和距离信息的中频目标信号给对应发射通道;
所述系统控制单元接收战场态势仿真工作站发来的态势信息、目标的信息;同时雷达也接收此态势信息,系统计算机单元经实时仿真和解析,获取载机与目标之间的速度及位置参数,同时通过频率引导单元和目标生成单元实时采集被测雷达系统的发射激励和雷达工作参数,系统控制单元根据雷达照射波束参数、载机和目标的相对位置态势信息,计算目标被照射所应形成的回波参数,并通过目标生成单元和发射通道实时生成与态势仿真参数匹配的目标回波信号,通过喇叭天线阵面辐射的方式输入至被测雷达。
2.根据权利要求1所述的雷达目标激励系统,其特征在于:所述系统控制单元包括显控模块、底层通讯模块和业务功能模块;显控模块进行人机交互,从UI显示界面获取相应设置信息传递到业务功能模块,并将业务功能模块执行结果反馈到UI显示界面;显控模块在UI显示界面进行系统参数设置,并下发设置参数;通过底层通讯模块与其他模块之间进行数据通信、并将设置的参数下发给系统控制单元;系统控制单元根据接收的参数控制其余模块输出所需信号,并上报各自检结果;UI显示界面接收到自检结果并将结果处理后,在UI显示界面进行显示;
所述业务功能模块包括用户管理子模块、目标控制子模块、系统校准子模块和系统自检功能子模块;用户管理子模块进行用户的添加、删除、修改及登录验证;目标控制子模块包括对目标速度、距离、运动方式、最大距离、最小距离、中频输入衰减、中频输出衰减、射频输入衰减及射频输出衰减等的控制;系统校准子模块进行功率校准,使接收通道输出的中频信号功率为0dBm;系统自检子模块在无需外部信号输入的情况下进行自检;
所述底层通讯模块包括PCI通讯模块和以太网通讯模块,通过PCI通讯模块控制系统控制单元、目标生成单元以及信标生成单元,完成相应信号的模拟;通过以太网通讯模块接收外部的数据。
3.根据权利要求1所述的雷达目标激励系统,其特征在于:所述接收通道通过两次变频,将接收到的雷达激励信号下变频为中频信号,并输出给目标生成单元,具体流程如下:
步骤(1)、接收8GHz~12GHz射频信号的输入,通过单刀双掷开关进行选择,如果是自检模式,则闭环自检信号通道为开启状态,如果是工作模式,则射频输入通道为开启状态;
步骤(2)、接收到的射频信号通过开关、衰减、放大后,与来自频率综合单元的6GHz~10GHz一本振信号进行混频,生成频率为2GHz的一中频信号;
步骤(3)、一中频信号通过滤波、衰减、放大后与二本振进行混频,生成频率为600MHz的中频信号,该中频信号输出至目标生成单元;
还设有组件自检功能模块,该组件自检功能模块自动检测和识别接收通道中的接收中频门限、接收中频故障、接收射频输入故障、接收射频门限、射频直出故障和接收闭环输入故障,一旦识别到上述故障则上报故障代码给系统控制单元。
4.根据权利要求1所述的雷达目标激励系统,其特征在于:所述发射通道采用二次变频的方式将中频目标信号上变频为X波段射频信号,然后通过阵列天线,辐射给雷达,其具体工作流程如下:
(1)来自目标生成单元的600MHz中频目标信号输入至发射通道,通过滤波、衰减、放大后先与1.4GHz二本振信号进行混频,生成1路2GHz的一中频信号;
(2)一中频信号通过开关、衰减、放大后,与6GHz~10GHz一本振信号进行混频,生成频率为8GHz~12GHz的射频信号;
还设有组件自检功能模块,该组件自检功能模块自动检测和识别发射通道的中频门限、射频门限、中频故障和射频故障,一旦识别到上述故障则上报故障代码给系统控制单元。
5.根据权利要求1所述的雷达目标激励系统,其特征在于:所述频率综合单元产生接收通道和发射通道所需的本振信号,包含两路固定中频本振信号和两路快速跳频的10MHz步进的高本振信号,同时为目标生成单元和系统控制单元提供所需的时钟信号,其具体工作流程如下:
步骤(1)100MHz晶振信号首先通过功分、放大、衰减,输出2路100MHz时钟信号;
步骤(2)100MHz晶振信号通过功分、放大,并通过锁相环1,输出6GHz~10GHz信号;再次经过功分,最终输出3路一本振信号;其中2路一本振信号分别输出给发射通道1和发射通道2,另外1路一本振信号作为监测;
步骤(3)100MHz晶振信号通过功分、放大、并通过锁相环2,输出1.4GHz二本振信号;再次经过功分,最终输出3路二本振信号。其中2路二本振信号分别输出给发射通道1和发射通道2,另外1路二本振信号作为监测;
步骤(4)100MHz晶振信号通过功分、放大、并通过锁相环3和低通滤波器,最终输出600MHz中频自检信号;
还设有组件自检功能模块,该组件自检功能模块自动检测和识别频率综合单元的输出开关、调制开关、输出指示、内外基准指示和本振时钟指示,一旦识别到上述故障则上报故障代码给系统控制单元。
6.根据权利要求1所述的雷达目标激励系统,其特征在于:所述目标生成单元包括FPGA以及由FPGA控制的基带信号处理板、A/D和D/A子卡, FPGA内包括若干逻辑单元和DSP模块,A/D子卡进行数据采集的模数转换,D/A子卡进行数据信号的数模转换,目标生成单元具体工作流程如下:
首先接收100MHz时钟信号并将输入的600MHz中频信号进行A/D处理,通过板载FPGA和DSP模块完成对中频信号的多普勒频移处理和距离延时处理,然后经过D/A处理,输出600MHz的目标信号。
7.根据权利要求1所述的雷达目标激励系统,其特征在于:所述系统控制单元包括数据处理模块以及与数据处理模块控制相连的以太网接口电路及I/O接口电路,数据处理模块包括SOC/FPGA处理器、温度传感器、I/O驱动、时钟电路和以太网PHY,SOC/FPGA处理器通过以太网PHY接受上位机处理控制命令字及部分数学运算数字,其FPGA逻辑区域根据命令生产微波调制信号并与其他模块通信和电路控制,然后进行组件自检;具体工作流程如下:
步骤(1)通过以太网PHY网口接收并解析系统主控单元发送的命令,根据指令控制频率源组件产生输出信号;
步骤(2)接收到自检命令,发起自检流程,接收模块工作及自检结果,解析后通过网口上报给上位机;
步骤(3)系统上电后,设备初始化、工作过程中监控各部分工作是否正常;
步骤(4)为整个系统提供基准时钟,控制微波模块的工作时序,协调整机有序工作,输出脉冲调制信号,控制功率输出。
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