CN114844577A - 一种宽频带多样式的信号模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽频带多样式的信号模拟器，由主控制软件控制输出相应样式和参数的模拟信号，信号模拟器包括信号生成分机、综合射频分机和天馈发射系统，信号生成分机连接主控制软件，信号生成分机用于参数解析、脉冲排队解算和信号调制生成，并产生相应样式和参数的第一模拟信号；综合射频分机连接信号生成分机，综合射频分机用于将信号生成分机发送的中频信号上变频和功放；天馈发射系统连接综合射频分机，天馈发射系统用于发射综合射频分机发送的中频信号和射频信号；本发明实施例通过信号生成分机和综合射频分机配合实现了任意波形产生，具有信号产生灵活便利，便于以后升级扩展；0.1GHz～2GHz和2GHz～26.5GHz两个频段可独立输出。
Description
技术领域
本发明涉及信号模拟生成技术领域，尤其涉及一种宽频带多样式的信号模拟器。
背景技术
目前随着电子对抗技术的不断发展，针对不同频段开发研制了多种信号模拟器，但大多数的信号模拟具有典型的频段针对性，且信号带宽、信号样式有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种宽频带多样式的信号模拟器，旨在解决现有技术中，信号模拟器具有典型的频段针对性，且信号带宽、信号样式有一定的局限性的问题。
本发明实施例提供了一种宽频带多样式的信号模拟器，由主控制软件控制输出相应样式和参数的模拟信号，所述信号模拟器包括：
信号生成分机，连接所述主控制软件，所述信号生成分机用于参数解析、脉冲排队解算和信号调制生成，并产生相应样式和参数的第一模拟信号；
综合射频分机，连接所述信号生成分机，所述综合射频分机用于将所述信号生成分机发送的中频信号上变频和功放；
天馈发射系统，连接所述综合射频分机，所述天馈发射系统用于发射所述综合射频分机发送的中频信号和射频信号。
进一步的，所述信号生成分机包括实时解算模块、基带信号产生子模块、脉冲调制子模块、中心频率产生子模块、数字上变频模块和数模转换模块；
所述基带信号产生子模块和脉冲调制子模块形成信号产生支路，以在所述实时解算模块下发的脉冲控制字信息的驱动下产生第一基带数字信号；
所述中心频率产生子模块和数字上变频模块形成信号数字合成模块，用于对第一基带数字信号进行第二次上变频处理产生第二基带数字信号并输入所述数模转换模块，所述数模转换模块对所述第二基带数字信号进行模数转换形成第一模拟信号；
其中，所述实时解算模块、信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块依次相连。
进一步的，所述信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块均包含有三组，且每一组所述信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块相连形成模拟信号产生通道，每一模拟信号产生通道用于产生对应频段模拟信号。
进一步的，一组所述模拟信号产生通道用于产生0.1GHz～2GHz频段模拟信号，进而生成射频信号，另两组所述模拟信号产生通道用于产生2GHz～26.5GHz频段模拟信号，进而生成中频信号。
进一步的，所述综合射频分机包括上变频通道及功放模块、时基模块、本振模块和逻辑控制单元；
所述逻辑控制单元分别连接上变频通道及功放模块、时基模块和本振模块，所述时基模块连接所述本振模块，所述本振模块连接所述上变频通道及功放模块；
所述上变频通道及功放模块用于对接收到的中频信号进行第二次上变频，完成中频信号到射频信号搬移并进行信号幅度的放大；
所述时基模块用于对所述本振部分所需的内置时基信号的放大、分配以及输出，并对有外置时基信号输入时进行内置时基信号和外置时基信号进行切换。
本振模块用于对上变频通道及功放模块输出所需点频本振和捷变频本振的频率，以及对本振信号幅度放大；
逻辑控制单元用于主控制软件发出的控制指令，并根据控制指令完成所述本振模块的频点切换、控制所述上变频通道及功放模块的输出功率以及功放关断。
进一步的，所述天馈发射系统包括对数周期天线和喇叭天线，所述对数周期天线用于发射0.1GHz～2GHz射频信号，所述喇叭天线用于发射2GHz～26.5GHz中频信号。
本发明实施例通过信号生成分机和综合射频分机配合实现了任意波形产生，具有信号产生灵活便利，便于以后升级扩展；
0.1GHz～2GHz和2GHz～26.5GHz两个频段可独立输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的宽频带多样式的信号模拟器的结构框图；
图2为本发明实施例提供的综合射频分机的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1-2，一种宽频带多样式的信号模拟器，由主控制软件控制输出相应样式和参数的模拟信号，所述信号模拟器包括：
信号生成分机，连接所述主控制软件，所述信号生成分机用于参数解析、脉冲排队解算和信号调制生成，并产生相应样式和参数的第一模拟信号；
综合射频分机，连接所述信号生成分机，所述综合射频分机用于将所述信号生成分机发送的中频信号上变频和功放；
天馈发射系统，连接所述综合射频分机，所述天馈发射系统用于发射所述综合射频分机发送的中频信号和射频信号。
在本实施例中，信号模拟器主要由信号生成分机、综合射频分机和天馈发射系统。
主控制软件完成参数设置或想定编辑，下发战场情况想定数据给信号模拟器，完成模拟器参数装定；主控制软件接收控制分系统(上位机)发送的平台位置和脉冲控制字等，并通过实时网发送给相应的信号模拟器(主控制软件可控制多组信号模拟器)。
信号模拟器接收主控制软件的每帧内信号的幅度、时延、多普勒等信息，根据辐射源信号样式等，形成频率、幅度、时延等调制和控制参数；通过信号产生支路调制生成雷达、通信、干扰、数据链等数字基带发射信号，并进行脉冲排序和通道分配；根据信号数字合成模块解算的各信号功率大小，生成各数字信号并将其直接数字域合成(信号数字合成)，通过数模转换模块实现任意波形产生，完成发射中频信号波形产生，分别实现中频信号(2GHz～26.5GHz)和射频信号(0.1GHz～2GHz)输出给综合射频分机。
综合射频分机根据每个脉冲对应的工作频率，将信号生成分机产生的中频信号上变频到与输入信号(实时解算模块发送至信号产生支路)匹配的频率上，并实现相应幅度和脉冲调制，最后通过幅度放大和幅度控制后输出给天馈系统。
本模拟器实现了任意波形产生，具有信号产生灵活便利，便于以后升级扩展；且0.1GHz～2GHz和2GHz～26.5GHz两个频段可独立输出。
其中，主控制软件(RMCS)主要实现人机交互，完成模拟信号样式、参数的设置，实现对信号模拟器的操作和运行控制，以及对相关数据库的操作管理。
主控制软件包括系统设置、信号源控制和数据库管理等功能，主要由系统设置模块、状态监控模块、辐射功率计算模块、战情管理模块、仿真控制模块、通信传输模块、数据库管理模块、方案输出模块等软件模块组成。
1)系统设置模块主要依据任务开展需求，根据控制分系统(上位机)下发的控制命令，完成对单个或多个信号模拟器进行资源调配、配置，以及功放和天线方向等设置。
2)状态监控模块用于电源模块、信号生成分机和综合射频分机的工作状态、发射信号幅度等监测和显示。
3)辐射功率计算模块用于计算辐射源到达被试系统填写的信号空间分布。
4)战情管理模块实现战情编辑和战情加载。
5)仿真控制模块完成仿真开始、结束、暂停、恢复等功能；还可以通过勾选任意信号模拟器对其的开关机状态进行控制。
6)通信传输模块采用网络传输的方式，实现主控制软件与信号模拟器之间的控制命令、电子设备工作参数、脉冲控制字和硬件工作状态等信息传输；
7)数据库管理模块可调用或设置电子设备特征信息情况或者战情库中所有战情文件的管理，依据控制分系统(上位机)的控制命令，实现战情数据库和背景/威胁源数据库的查询、保存、导入、导出等综合管理功能。
8)方案输出模块实现任务试验方案或脚本、系统设置数据等输出。
其中，电源模块主要是完成外部市电的AC-DC转换功能，同时提供信号模拟器中各分机模块工作的直流电压。
电源模块拥有各级的输入保护电路，避免外部电源变化引起的信号模拟器损坏；在内部各级同样设计了输出保护电路，杜绝电源自身损坏引起的信号模拟器损坏。
电源模块的交流输入端设计有AC滤波电路滤波外部供应的杂波杂讯，以及设计有FPC电路，可以适应宽压的工作状态，过压、失压带来的电压突变情况等。
在一实施例中，所述信号生成分机包括实时解算模块、基带信号产生子模块、脉冲调制子模块、中心频率产生子模块、数字上变频模块和数模转换模块；
所述基带信号产生子模块和脉冲调制子模块形成信号产生支路，以在所述实时解算模块下发的脉冲控制字信息的驱动下产生第一基带数字信号；
所述中心频率产生子模块和数字上变频模块形成信号数字合成模块，用于对第一基带数字信号进行第二次上变频处理产生第二基带数字信号并输入所述数模转换模块，所述数模转换模块对所述第二基带数字信号进行模数转换形成第一模拟信号；
其中，所述实时解算模块、信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块依次相连。
在本实施例中，信号生成分机用于与主控制软件(RMCS)之间的通信、参数解析、脉冲排队解算、信号调制生成，最终产生各种雷达、通信、干扰等信号。信号生成分机包括FPGA、DAC、DDR、CLK等芯片，并集成了定时接口、高速控制接口等。
信号生成分机主要与显控计算机通信、脉冲控制字实时解算、信号调制生成，用于模拟生成复杂、动态、多体制、高密度的雷达、通信及干扰等模拟器发射信号。
具体的，FPGA作为控制核心，多路高速DAC由高速并行接口直接互联，用于产生中频或射频信号；定时接口用于响应外部定时信号；辐射源的数字基带信号在FPGA的控制下存储在DDR芯片；高速控制信号接口用于将控制字发送至综合射频分机。
在FPGA内实现辐射源模拟时，实时解算模块下发的脉冲控制字信息驱动基带信号产生子模块、脉冲调制子模块产生发射的基带数字信号，并经中心频率产生子模块和数字上变频模块处理产生基带数字信号，最后送入数模转换模块转为模拟信号。
具体的，对于输入信号为脉冲信号，需计算各个脉冲的发射时刻，然后按各发射机发射脉冲信号时刻的先后进行时序排队，形成脉冲信号队列；
对于输入信号为连续波信号，则按照频率不同形成数字域合成。
在一实施例中，所述信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块均包含有三组，且每一组所述信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块相连形成模拟信号产生通道，每一模拟信号产生通道用于产生对应频段模拟信号。
在本实施例中，信号生成分机具有3个通道。
其中，每个通道具有一组所述信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块，每组信号产生支路包括12条支路，其中第1-4条支路属于一个通道，第5-12条属于另两个通道，一个通道对应4条支路。
在一实施例中，一组所述模拟信号产生通道用于产生0.1GHz～2GHz频段模拟信号，进而生成射频信号，另两组所述模拟信号产生通道用于产生2GHz～26.5GHz频段模拟信号，进而生成中频信号。
在本实施例中，其中一通道能够产生0.1GHz～2GHz频段内的通信、导航及数据链等信号，根据解算的各信号功率大小，生成各辐射源数字信号，并将其直接数字域合成，产生射频信号；另两个通道用于产生中频信号，最终生成2GHz～26.5GHz频段内的雷达信号、干扰信号，可最多产生8部雷达辐射源中频信号。
在一实施例中，所述综合射频分机包括上变频通道及功放模块、时基模块、本振模块和逻辑控制单元；
所述逻辑控制单元分别连接上变频通道及功放模块、时基模块和本振模块，所述时基模块连接所述本振模块，所述本振模块连接所述上变频通道及功放模块；
所述上变频通道及功放模块用于对接收到的中频信号进行第二次上变频，完成中频信号到射频信号搬移并进行信号幅度的放大；
所述时基模块用于对所述本振部分所需的内置时基信号的放大、分配以及输出，并对有外置时基信号输入时进行内置时基信号和外置时基信号进行切换。
本振模块用于对上变频通道及功放模块输出所需点频本振和捷变频本振的频率，以及对本振信号幅度放大；
逻辑控制单元用于主控制软件发出的控制指令，并根据控制指令完成所述本振模块的频点切换、控制所述上变频通道及功放模块的输出功率以及功放关断。
在本实施例中，综合射频分机根据接收到的每个脉冲对应的工作频率，将信号生成分机产生的中频信号第二次上变频，调整到与输入信号匹配的频率上，并实现需要幅度和脉冲调制的信号输出，然后通过信号幅度放大和幅度控制后输出给天馈系统。
综合射频分机主要包括上变频通道及功放模块、时基模块、本振模块、逻辑控制单元。
上变频通道及功放模块完成中频到射频的信号搬移以及信号幅度的放大，和对输出功率幅度的控制功能。
时基模块完成本振模块所需的内置时基信号的放大、分配以及输出功能，和在外置时基信号输入时的内外时基信号切换功能。
本振模块完成上变频通道及功放模块所需点频本振和捷变频本振的频率输出以及本振信号幅度放大功能。
逻辑控制单元负责响应主控制软件发出的控制指令，并执行控制指令完成对应功能，例如频点切换、控制输出功率以及功放关断等功能。
在一实施例中，所述天馈发射系统包括对数周期天线和喇叭天线，所述对数周期天线用于发射0.1GHz～2GHz射频信号，所述喇叭天线用于发射2GHz～26.5GHz中频信号。
在本实施例中，天馈发射系统主要包括低频段的对数周期天线、高频段的宽带喇叭天线和天线支架。
对数周期天线和喇叭天线用于向外辐射信号，频率分别为0.1GHz～2GHz和2GHz～26.5GHz。两个天线同时安装在同一个天线支架杆上，天线支架为便携式升降支架，便于在使用时架设撤收。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种宽频带多样式的信号模拟器，由主控制软件控制输出相应样式和参数的模拟信号，其特征在于，所述信号模拟器包括：
信号生成分机，连接所述主控制软件，所述信号生成分机用于参数解析、脉冲排队解算和信号调制生成，并产生相应样式和参数的第一模拟信号；
综合射频分机，连接所述信号生成分机，所述综合射频分机用于将所述信号生成分机发送的中频信号上变频和功放；
天馈发射系统，连接所述综合射频分机，所述天馈发射系统用于发射所述综合射频分机发送的中频信号和射频信号。
2.根据权利要求1所述的宽频带多样式的信号模拟器，其特征在于：
所述信号生成分机包括实时解算模块、基带信号产生子模块、脉冲调制子模块、中心频率产生子模块、数字上变频模块和数模转换模块；
所述基带信号产生子模块和脉冲调制子模块形成信号产生支路，以在所述实时解算模块下发的脉冲控制字信息的驱动下产生第一基带数字信号；
所述中心频率产生子模块和数字上变频模块形成信号数字合成模块，用于对第一基带数字信号进行第二次上变频处理产生第二基带数字信号并输入所述数模转换模块，所述数模转换模块对所述第二基带数字信号进行模数转换形成第一模拟信号；
其中，所述实时解算模块、信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块依次相连。
3.根据权利要求2所述的宽频带多样式的信号模拟器，其特征在于：
所述信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块均包含有三组，且每一组所述信号产生支路、信号数字合成模块和数模转换模块相连形成模拟信号产生通道，每一模拟信号产生通道用于产生对应频段模拟信号。
4.根据权利要求3所述的宽频带多样式的信号模拟器，其特征在于：
一组所述模拟信号产生通道用于产生0.1GHz～2GHz频段模拟信号，进而生成射频信号，另两组所述模拟信号产生通道用于产生2GHz～26.5GHz频段模拟信号，进而生成中频信号。
5.根据权利要求1所述的宽频带多样式的信号模拟器，其特征在于：
所述综合射频分机包括上变频通道及功放模块、时基模块、本振模块和逻辑控制单元；
所述逻辑控制单元分别连接上变频通道及功放模块、时基模块和本振模块，所述时基模块连接所述本振模块，所述本振模块连接所述上变频通道及功放模块；
所述上变频通道及功放模块用于对接收到的中频信号进行第二次上变频，完成中频信号到射频信号搬移并进行信号幅度的放大；
所述时基模块用于对所述本振部分所需的内置时基信号的放大、分配以及输出，并对有外置时基信号输入时进行内置时基信号和外置时基信号进行切换。
本振模块用于对上变频通道及功放模块输出所需点频本振和捷变频本振的频率，以及对本振信号幅度放大；
逻辑控制单元用于主控制软件发出的控制指令，并根据控制指令完成所述本振模块的频点切换、控制所述上变频通道及功放模块的输出功率以及功放关断。
6.根据权利要求1所述的宽频带多样式的信号模拟器，其特征在于：
所述天馈发射系统包括对数周期天线和喇叭天线，所述对数周期天线用于发射0.1GHz～2GHz射频信号，所述喇叭天线用于发射2GHz～26.5GHz中频信号。
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