CN114384482A - 一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统 - Google Patents

一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统 Download PDF

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Abstract

一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统，涉及雷达目标回波模拟系统技术领域，包括射频下变频模块、模数转换器、现场可编程门阵列、数模转换器及射频上变频模块，利用高采样频率的AD和16路多相操作，FPGA采样频率为375M，16路信号合并即有6G的总采样率，瞬时带宽可提高到2GHz。兼顾了高瞬时带宽、高分辨率、多散射点与集成化等特点。

Description

一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统
技术领域
本发明涉及雷达目标回波模拟系统技术领域，特别涉及一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统。
背景技术
雷达目标回波模拟是一种将雷达信号储存、添加相应延时、改变多普勒频率与幅度等信息并转发的技术。它因雷达调试及测试需求而产生，随着现场可编程门阵列(FPGA)、数字射频存储(DRFM)、直接频率生成(DDS)等技术的出现得到长足的发展。
雷达目标回波模拟系统的瞬时带宽决定了它可以模拟的雷达发射信号带宽，更大的瞬时带宽既增加了可以模拟的雷达信号形式，又提高了雷达目标回波模拟系统的分辨率参数。设备的瞬时带宽受制于硬件设备如模数转换器和FPGA的采样频率，为了提高瞬时带宽，可以采用更高采样频率的硬件设备，也可以采用多相操作技术。多相操作以牺牲FPGA计算能力为代价进行多路的信号处理，再通过模数转换器合并成一路，使瞬时带宽得到了提升。
发明内容
本发明的意义在于提供了一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统的实现方式，利用高采样频率的模数转换模块和16路多相操作，通过模数转换器合并成一路，使瞬时带宽得到了提升。兼顾了高瞬时带宽、高分辨率、多散射点与集成化等特点。
一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统，包括射频下变频模块、模数转换器、现场可编程门阵列、数模转换器及射频上变频模块，射频下变频模块将输入的射频模拟信号转换为可供数模转换器处理的中频信号，模数转换器使用16路输出将模拟中频信号转换成数字中频信号，现场可编程门阵列将信号储存，更改延时、功率和多普勒频率并将信号发出，数模转换器使用16路输入将中频数字信号转换成中频模拟信号，射频上变频模块将中频模拟信号转换为待输出的射频模拟信号。
作为优选的，所述的现场可编程门阵列包括数字下变频模块、调制模块和数字上变频模块，数字下变频模块将中频信号变为基带信号，调制模块将基带信号存储，更改信号的幅度、相位以及多普勒频率经延时后发出，数字上变频模块将调制后的基带信号变为中频信号。
作为优选的，所述的数字下变频模块包括下变频DDS模块、下变频16相乘法模块、下变频低通滤波器，下变频DDS模块生成16路混频信号，下变频16相乘法模块将16路混频信号与16路数字中频信号分别相乘，得到16路已混频信号，下变频低通滤波器滤除高频非目标信号，得到基带目标信号。
作为优选的，所述的调制模块包括大延时控制模块、调制DDS模块、多散射点控制模块，调制低通滤波器模块，大延时控制模块将基带目标信号存储在RAM中，再根据大延时控制字对16相目标信号进行延时输出，调制DDS模块根据多普勒频率控制字生成多普勒频率点频信号，多散射点控制模块将来自调制DDS模块和大延时控制模块的16路信号分别相乘，进行幅度、相位的变化，调制低通滤波器模块滤除非目标分量。
作为优选的，所述的数字上变频模块包括上变频DDS模块、上变频16相乘法器模块、上变频低通滤波器，上变频DDS模块生成16路混频信号，上变频16相乘法器模块将16路混频信号与16路基带信号分别相乘，得到16路已混频信号，上变频低通滤波器滤除高频非目标信号，得到中频目标信号。
本发明有益效果：本发明在基本雷达目标回波模拟设备的基础上，利用了16路多相操作的方式，将瞬时带宽提高到了2GHz,兼顾了高瞬时带宽、高分辨率、多散射点与集成化等特点，可应用于SAR雷达、超宽带信号等高瞬时带宽要求的目标回波模拟项目中，提高了信号的分辨率。
附图说明
图1 2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟设备原理框图；
图2 2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟设备现场可编程门阵列原理框图；
图3 2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟设备数字下变频模块原理框图；
图4 2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟设备调制模块原理框图；
图5 2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟设备数字上变频模块原理框图；
图中，1-射频下变频模块、2-模数转换器、3-现场可编程门阵列、4-数模转换器、5-射频上变频模块、6-数字下变频模块、7-调制模块、8-数字上变频模块、9下变频-DDS模块、10-下变频16相乘法器模块、11-下变频低通滤波器模块、12-大延时控制模块、13-多散射点控制模块、14-调制低通滤波器模块、15-调制DDS模块、16-上变频16相乘法器模块、17-上变频低通滤波器模块、18-上变频DDS模块。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统，包括射频下变频模块、模数转换器、现场可编程门阵列、数模转换器及射频上变频模块，射频下变频模块将输入的射频模拟信号转换为可供模数转换器处理的中频信号，模数转换器将模拟中频信号转换成数字中频信号，现场可编程门阵列将信号存储下来，更改延时、功率和多普勒频率并将信号发出，数模转换器将中频数字信号转换成中频模拟信号，射频上变频模块将中频模拟信号转换为待输出的射频模拟信号。值得注意的是模数转换器使用16路输出，数模转换器使用16路输入，以保证现场可编程门阵列的16路多相操作的实现。
如图2所示，作为优选的，所述的现场可编程门阵列包括数字下变频模块、调制模块和数字上变频模块，数字下变频模块将中频信号变为基带信号，调制模块将基带信号存储，更改信号的幅度、相位以及多普勒频率经延时后发出，数字上变频模块将调制后的基带信号变为中频信号。本实施例中，现场可编程门阵列采样频率为375M，16路信号合并即有6G的总采样率，瞬时带宽可提高到2GHz。
如图3所示，所述的数字下变频模块包括下变频DDS模块、下变频16相乘法模块、下变频低通滤波器。下变频DDS模块生成16路中心频率的混频信号(这里中心频率为1.5GHz,每路信号各有I、Q两个分量)。下变频16相乘法模块将16路混频信号与16路数字中频信号分别相乘，得到16路已混频信号，每路已混频信号的频率范围为-1GHz-+2GHz。下变频低通滤波器截止频率为1GHz，并对IQ两分量进行抽取，可滤除高频非目标信号，得到16路基带目标信号，每路的频率为-1GHz-+1GHz。
如图4所示，所述的调制模块包括大延时控制模块、调制DDS模块、多散射点控制模块，调制低通滤波器模块。大延时控制模块将基带目标信号存储在RAM中，再根据大延时控制字对16相目标信号进行延时输出。调制DDS模块根据多普勒频率控制字生成多普勒频率点频信号。多散射点控制模块将来自DDS模块和大延时控制模块的16路信号分别相乘，根据多散射点的个数和小延时控制字控制输出信号的个数和相应延时，幅度控制字控制输出信号的幅度，相位控制字控制输出信号的相位变化。调制低通滤波器模块滤除非目标分量。
如图5所示，所述的数字上变频模块包括上变频DDS模块、上变频16相乘法器模块、上变频低通滤波器。上变频DDS模块生成16路可拼成中心频率的混频信号(这里中心频率为1.5GHz,每路信号各有I、Q两个分量)。上变频16相乘法器模块首先对16路基带信号进行内插，得到的结果再与16路混频信号分别相乘，得到16路已混频信号。上变频低通滤波器的截止频率为2.5G,以滤除高频非目标信号，得到中频目标信号。

Claims (5)

1.一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统，其特征在于，包括射频下变频模块、模数转换器、现场可编程门阵列、数模转换器及射频上变频模块，射频下变频模块将输入的射频模拟信号转换为可供数模转换器处理的中频信号，模数转换器使用16路输出将模拟中频信号转换成数字中频信号，现场可编程门阵列将信号储存，更改延时、功率和多普勒频率并将信号发出，数模转换器使用16路输入将中频数字信号转换成中频模拟信号，射频上变频模块将中频模拟信号转换为待输出的射频模拟信号。
2.根据权利要求1所述的一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统，其特征在于，所述的现场可编程门阵列包括数字下变频模块、调制模块和数字上变频模块，数字下变频模块将中频信号变为基带信号，调制模块将基带信号存储，更改信号的幅度、相位以及多普勒频率经延时后发出，数字上变频模块将调制后的基带信号变为中频信号。
3.根据权利要求2所述的一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统，其特征在于，所述的数字下变频模块包括下变频DDS模块、下变频16相乘法模块、下变频低通滤波器，下变频DDS模块生成16路混频信号，下变频16相乘法模块将16路混频信号与16路数字中频信号分别相乘，得到16路已混频信号，下变频低通滤波器滤除高频非目标信号，得到基带目标信号。
4.根据权利要求2所述的一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统，其特征在于，所述的调制模块包括大延时控制模块、调制DDS模块、多散射点控制模块，调制低通滤波器模块，大延时控制模块将基带目标信号存储在RAM中，再根据大延时控制字对16相目标信号进行延时输出，调制DDS模块根据多普勒频率控制字生成多普勒频率点频信号，多散射点控制模块将来自调制DDS模块和大延时控制模块的16路信号分别相乘，进行幅度、相位的变化，调制低通滤波器模块滤除非目标分量。
5.根据权利要求2所述的一种2GHz瞬时带宽雷达目标回波模拟系统，其特征在于，所述的数字上变频模块包括上变频DDS模块、上变频16相乘法器模块、上变频低通滤波器，上变频DDS模块生成16路混频信号，上变频16相乘法器模块将16路混频信号与16路基带信号分别相乘，得到16路已混频信号，上变频低通滤波器滤除高频非目标信号，得到中频目标信号。
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