CN115166382A - 一种多辐射源相参信号模拟装置及方法 - Google Patents

一种多辐射源相参信号模拟装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于信号模拟技术领域，具体涉及一种多辐射源相参信号模拟装置及方法，其中方法包括步骤：获取幅相控制数据；计算出幅相控制码并保存在数据缓存队列；信号源发出射频信号至射频通道控制单元，信号源发出同步触发信号与时钟同步信号至幅相捷变控制单元；提取幅相控制码，根据幅相控制码，输出电平信号至射频通道控制单元；对射频通道控制单元中各个射频通道的信号的幅度和相位同时进行调节，得到多个同步射频信号。本发明利用时钟同步信号和同步触发信号建立控制时间线，实现幅相捷变网络单元和信号源的同步控制；通过对信号源的射频信号进行功分处理，实现多通道射频信号同步处理和输出，实现多辐射源逐脉冲的信号模拟。

Description

一种多辐射源相参信号模拟装置及方法
技术领域
本发明涉及电磁信号模拟技术领域，具体而言，涉及一种多辐射源相参信号模拟装置及方法。
背景技术
电子系统需要具备在复杂电磁环境中工作的能力，因此需要模拟多辐射源环境检验电子系统的功能和性能，模拟空间各个方向到达被测电子系统各个端口的信号，除了发射信号本身的信号特性(频率、幅度和相位)外，信号的运动和被测电子系统端口的安装位置等因素将给AoA(Angle of Arriival，到达角)仿真增加多普勒频率和脉冲幅度的变化，以及带来相位和时间的偏移。
现有技术中，基于多个捷变频信号源，可以实现多辐射源相参信号模拟系统，配置一台捷变频信号源作为主信号源，其余捷变频信号源作为从信号源，确保全部信号源在同一时刻被触发，根据场景仿真设备定义的辐射源信号特征和信号源数量计算出相参信号文件，并下载到不同的捷变信号源进行播放，捷变信号源产生不同辐射源的频率捷变信号，每台捷变频信号源产生的信号分别注入到不同的被测物端口，从而实现多辐射源相参信号的模拟。
现有技术需要多台捷变频信号源，结构复杂；主信号源与从信号源之间存在延迟，同步性能较差；射频信号幅度精确性低且不可调节，无法实时模拟辐射源的捷变特性，无法实现宽带范围内大动态范围的信号模拟。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多辐射源相参信号模拟装置及方法。
第一方面，本公开提供了一种多辐射源相参信号模拟装置，包括信号源与幅相捷变网络单元；
所述幅相捷变网络单元包括时钟同步输入接口、信号同步触发接口、幅相捷变控制单元与射频通道控制单元；
所述射频通道控制单元包括功分单元、混频单元与衰减单元；
所述信号源分别通过所述时钟同步输入接口、所述信号同步触发接口与所述幅相捷变控制单元的输入端电信号连接；
所述幅相捷变控制单元用于获取幅相控制数据，根据所述幅相控制数据确定幅相控制码，并根据所述幅相控制码输出电平信号至所述射频通道控制单元；
所述信号源与所述功分单元的输入端电信号连接；所述幅相捷变控制单元的第一输出端、所述功分单元的输出端与所述混频单元的输入端电信号连接；所述幅相捷变控制单元的第二输出端、所述混频单元的输出端与所述衰减单元的输入端电信号连接；所述衰减单元的输出端与被测设备电信号连接。
第二方面，本公开提供了一种多辐射源相参信号模拟方法，包括步骤：
幅相捷变控制单元获取幅相控制数据；
所述幅相捷变控制单元根据所述幅相控制数据，计算出幅相控制码，并将所述幅相控制码保存在数据缓存队列；
信号源发出射频信号至射频通道控制单元，所述信号源发出同步触发信号与时钟同步信号至所述幅相捷变控制单元；
所述幅相捷变控制单元从所述数据缓存队列提取所述幅相控制码，根据所述幅相控制码，输出电平信号至所述射频通道控制单元；
所述射频通道控制单元根据所述电平信号对所述射频通道控制单元中各个所述射频通道的信号的幅度和相位同时进行调节，在所述射频通道中得到多个与所述信号源发射的波形信号的相位、幅度值相同的同步射频信号。
本发明的有益效果是：本发明利用时钟同步信号和同步触发信号建立控制时间线，实现幅相捷变网络单元和信号源的同步控制；通过对信号源的射频信号进行功分处理，实现多通道射频信号同步处理和输出，实现多辐射源逐脉冲的信号模拟，实时模拟辐射源的捷变特性；本发明的装置能够保障系统可产生高质量宽带信号并且幅度精确可调。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，该装置还包括场景仿真设备；所述场景仿真设备用于发送幅相控制数据至所述幅相捷变控制单元；所述场景仿真设备与所述幅相捷变控制单元的控制输入端电信号连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过场景仿真设备预设幅相控制数据，
进一步，所述混频单元为IQ混频器；所述衰减单元为数控衰减器。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过IQ混频器实现宽带范围内相参相位精确模拟；通过IQ混频器实现宽带移相，可实现0ˉ360°连续可调的相位；通过数控衰减器实现宽带范围内动态信号模拟。
进一步，所述幅相捷变控制单元的输入端还连接有网络通信接口。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过网络通信接口能够实时从外部设备获取幅相控制数据。
进一步，所述功分单元为八功分器。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过八功分器实现八路射频信号输出。
进一步，所述幅相控制码包括各个所述射频通道的I路和Q路控制数据以及所述射频通道控制模块的数控衰减器的衰减状态值。
采用上述进一步方案的有益效果是，幅相控制码记录了每个时刻点的相位和幅度调节数据，实现射频信号的相位和幅度的调节。
进一步，所述幅相捷变控制单元获取所述幅相控制数据的方式为：所述场景仿真设备生成所述幅相控制数据并发送至所述幅相捷变控制单元，或者所述幅相捷变控制单元通过网络通信模块接收外部设备输入的所述幅相控制数据。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过场景仿真设备生成所述幅相控制数据同时对每个通道的幅度和相位进行调节，实现多通道相参信号产生；通过网络通信模块接收外部设备输入的幅相控制数据，能够在每个时刻点每个射频通道都输出一个脉冲信号，实现多辐射源逐脉冲的信号模拟。
进一步，所述电平信号包括DAC电平和TTL电平，所述幅相捷变控制单元根据所述DAC电平对所述射频信号的相位进行调节，所述幅相捷变控制单元根据所述TTL电平对所述射频信号的幅度值进行调节。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过DAC电平实现射频信号的相位的调节，通过多路TTL电平实现数控衰减器的状态快速切换控制，实现射频信号的幅度值的调节，通过DAC电平实现幅相快速精确控制。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种多辐射源相参信号模拟装置的原理图；
图2为本发明实施例1提供的一种多辐射源相参信号模拟装置与矢网连接的示意图；
图3为本发明实施例2提供的一种多辐射源相参信号模拟方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
作为一个实施例，如附图1所示，为解决上述技术问题，本实施例提供一种多辐射源相参信号模拟装置，包括信号源与幅相捷变网络单元；
幅相捷变网络单元包括时钟同步输入接口、信号同步触发接口、幅相捷变控制单元与射频通道控制单元；
射频通道控制单元包括功分单元、混频单元与衰减单元；
信号源分别通过时钟同步输入接口、信号同步触发接口与幅相捷变控制单元的输入端电信号连接；
幅相捷变控制单元用于获取幅相控制数据，根据幅相控制数据确定幅相控制码，并根据幅相控制码输出电平信号至射频通道控制单元；
信号源与功分单元的输入端电信号连接；幅相捷变控制单元的第一输出端、功分单元的输出端与混频单元的输入端电信号连接；幅相捷变控制单元的第二输出端、混频单元的输出端与衰减单元的输入端电信号连接；衰减单元的输出端与被测设备电信号连接。
本发明的有益效果是：本发明利用时钟同步信号和同步触发信号建立控制时间线，实现幅相捷变网络单元和外部信号源的同步控制；通过对信号源的射频信号进行功分处理，实现多通道射频信号同步处理和输出，实现多辐射源逐脉冲的信号模拟，实时模拟辐射源的捷变特性；本发明的装置能够保障系统可产生高质量宽带信号并且幅度精确可调。
可选的，该装置还包括场景仿真设备；场景仿真设备用于发送幅相控制数据至幅相捷变控制单元；场景仿真设备与幅相捷变控制单元的控制输入端电信号连接。
在实际应用过程中，通过场景仿真设备预设幅相控制数据，
可选的，混频单元为IQ混频器；衰减单元为数控衰减器。
在实际应用过程中，通过IQ混频器实现宽带范围内相参相位精确模拟；通过IQ混频器实现宽带移相，可实现0ˉ360°连续可调的相位；通过数控衰减器实现宽带范围(60dB的幅度)内动态信号模拟。
可选的，幅相捷变控制单元的输入端还连接有网络通信接口。
在实际应用过程中，通过网络通信接口能够实时从外部设备获取幅相控制数据。
可选的，功分单元为八功分器。
在实际应用过程中，该装置通过将1路射频信号功分成多路射频信号，可对每路信号进行独立的幅度和相位调节，解决了常见相参信号产生系统必须使用多个信号源的问题，降低了系统的复杂性；
实施例2
基于与本发明的实施例1中所示的方法相同的原理，本发明的实施例中还提供了一种多辐射源相参信号模拟方法，包括步骤：
幅相捷变控制单元获取幅相控制数据；
幅相捷变控制单元根据幅相控制数据，计算出幅相控制码，并将幅相控制码保存在数据缓存队列；
信号源发出射频信号至射频通道控制单元，信号源发出同步触发信号与时钟同步信号至幅相捷变控制单元；
幅相捷变控制单元从数据缓存队列提取幅相控制码，根据幅相控制码，输出电平信号至射频通道控制单元；
射频通道控制单元根据电平信号对射频通道控制单元中各个射频通道的信号的幅度和相位同时进行调节，在射频通道中得到多个与信号源发射的波形信号的相位、幅度值相同的同步射频信号。
可选的，幅相控制码包括各个射频通道的I路和Q路控制数据以及射频通道控制模块的数控衰减器的衰减状态值。
在实际应用过程中，幅相控制码记录了每个时刻点的相位和幅度调节数据，实现射频信号的相位和幅度的调节。
可选的，幅相捷变控制单元获取幅相控制数据的方式为：场景仿真设备生成幅相控制数据并发送至幅相捷变控制单元，或者幅相捷变控制单元通过网络通信模块接收外部设备输入的幅相控制数据。可选的，幅相控制数据为幅相控制码流。
在实际应用过程中，通过场景仿真设备生成幅相控制数据同时对每个通道的幅度和相位进行调节，实现多通道相参信号产生；通过网络通信模块接收外部设备输入的幅相控制数据，能够在每个时刻点每个射频通道都输出一个脉冲信号，实现多辐射源逐脉冲的信号模拟。
可选的，幅相捷变控制单元包括FPGA逻辑控制器。
可选的，电平信号包括DAC电平和TTL电平，幅相捷变控制单元根据DAC电平对射频信号的相位进行调节，幅相捷变控制单元根据TTL电平对射频信号的幅度值进行调节。
在实际应用过程中，通过DAC电平实现射频信号的相位的调节，通过多路TTL电平实现数控衰减器的状态快速切换控制，实现射频信号的幅度值的调节，通过DAC电平实现幅相快速精确控制。
在实际应用过程中，该多辐射源相参信号模拟方法能够实现相参模式和流模式下逐脉冲信号相位和幅度控制与输出。
其中，相参模式包括以下步骤:
幅相捷变控制单元获取幅相控制数据：幅相捷变控制单元预先配置相参参数，包括每个通道的频率、信号开始时间、相位和幅度；
幅相捷变控制单元计算出幅相控制码，并将幅相控制码保存在数据缓存队列；幅相控制码记录了每个时刻点的相位和幅度控制信息，包括每个通道的I路(同相信号)及Q路(正交信号)相位调节数据，和每个通道的幅度衰减数据等；
信号源播放信号，幅相捷变控制单元收到信号源的同步触发信号后，进入逐脉冲信号播放状态，开始同步计时，起始时刻设为T0；
幅相捷变控制单元以T0为起始时间，从数据缓存队列头位置得到最新时刻点的幅相控制码数据，并利用幅相控制码的I路和Q路控制数据(如16位二进制数)、数控衰减器的衰减状态值(如0-63的值)，在TOA(脉冲到达时间)时刻控制FPGA并口或总线接口输出对应的DAC电平和TTL电平到射频通道控制模块，实现8个射频通道的相位/幅度值和信号源播放的波形信号同步,同时对每个通道的幅度和相位进行调节，实现多通道相参信号产生。
其中，流模式包括以下步骤:
播放准备阶段，幅相捷变控制单元收到仿真场景设备的播放准备指令，进入播放准备状态，并通过网络通信模块接收外部多通道幅相控制码并存入本地缓存队列，幅相控制码记录了每个时刻点的相位和幅度控制信息，包括每个通道的I路及Q路相位调节数据，和每个通道的幅度衰减数据等；
播放开始阶段，场景仿真设备发出播放开始指令，信号源播放信号，幅相捷变网络单元收到信号源的同步触发信号后，逐脉冲播放射频信号，开始同步计时，系统播放起始时刻为T0；
幅相捷变网络单元从数据接收缓存队列头位置得到最靠前的相位/幅度控制码数据，根据控制码中的TOA(脉冲到达时间)，在TOA＝T1时刻利用控制码中的I路和Q路控制数据，以及数控衰减器的衰减状态值，控制FPGA并口或总线接口输出该脉冲对应的DAC电平和TTL电平到射频通道控制模块，实现射频通道的相位、幅度值和信号源播放的波形信号在T1时刻同步,实现每个射频通道输出一个脉冲的信号模拟；
幅相捷变网络单元持续输出Tn时刻的DAC电平和TTL电平，实现射频通道的相位/幅度值和信号源播放的波形信号在Tn时刻同步并完成相位和幅度调节，即每个Tn时刻点每个通道都输出一个脉冲信号，实现多辐射源逐脉冲的信号模拟。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多辐射源相参信号模拟装置，其特征在于，包括信号源与幅相捷变网络单元；
所述幅相捷变网络单元包括时钟同步输入接口、信号同步触发接口、幅相捷变控制单元与射频通道控制单元；
所述射频通道控制单元包括功分单元、混频单元与衰减单元；
所述信号源分别通过所述时钟同步输入接口、所述信号同步触发接口与所述幅相捷变控制单元的输入端电信号连接；
所述幅相捷变控制单元用于获取幅相控制数据，根据所述幅相控制数据确定幅相控制码，并根据所述幅相控制码输出电平信号至所述射频通道控制单元；
所述信号源与所述功分单元的输入端电信号连接；所述幅相捷变控制单元的第一输出端、所述功分单元的输出端与所述混频单元的输入端电信号连接；所述幅相捷变控制单元的第二输出端、所述混频单元的输出端与所述衰减单元的输入端电信号连接；所述衰减单元的输出端与被测设备电信号连接。
2.根据权利要求1所述一种多辐射源相参信号模拟装置，其特征在于，还包括场景仿真设备；所述场景仿真设备用于发送幅相控制数据至所述幅相捷变控制单元；所述场景仿真设备与所述幅相捷变控制单元的控制输入端电信号连接。
3.根据权利要求1所述一种多辐射源相参信号模拟装置，其特征在于，所述混频单元为IQ混频器；所述衰减单元为数控衰减器。
4.根据权利要求1所述一种多辐射源相参信号模拟装置，其特征在于，所述幅相捷变控制单元的输入端还连接有网络通信接口。
5.根据权利要求1所述一种多辐射源相参信号模拟装置，其特征在于，所述功分单元为八功分器。
6.一种多辐射源相参信号模拟方法，其特征在于，包括步骤：
幅相捷变控制单元获取幅相控制数据；
所述幅相捷变控制单元根据所述幅相控制数据，计算出幅相控制码，并将所述幅相控制码保存在数据缓存队列；
信号源发出射频信号至射频通道控制单元，所述信号源发出同步触发信号与时钟同步信号至所述幅相捷变控制单元；
所述幅相捷变控制单元从所述数据缓存队列提取所述幅相控制码，根据所述幅相控制码，输出电平信号至所述射频通道控制单元；
所述射频通道控制单元根据所述电平信号对所述射频通道控制单元中各个所述射频通道的信号的幅度和相位同时进行调节，在所述射频通道中得到多个与所述信号源发射的波形信号的相位、幅度值相同的同步射频信号。
7.根据权利要求6所述一种多辐射源相参信号模拟方法，其特征在于，所述幅相控制码包括各个所述射频通道的I路和Q路控制数据以及所述射频通道控制模块的数控衰减器的衰减状态值。
8.根据权利要求6所述一种多辐射源相参信号模拟方法，其特征在于，所述幅相捷变控制单元获取所述幅相控制数据的方式为：所述场景仿真设备生成所述幅相控制数据并发送至所述幅相捷变控制单元，或者所述幅相捷变控制单元通过网络通信模块接收外部设备输入的所述幅相控制数据。
9.根据权利要求6所述一种多辐射源相参信号模拟方法，其特征在于，所述电平信号包括DAC电平和TTL电平，所述幅相捷变控制单元根据所述DAC电平对所述射频信号的相位进行调节，所述幅相捷变控制单元根据所述TTL电平对所述射频信号的幅度值进行调节。
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