CN116087896A - 一种功能可重构的通用射频微波模拟器 - Google Patents

一种功能可重构的通用射频微波模拟器 Download PDF

Info

Publication number
CN116087896A
CN116087896A CN202211733532.7A CN202211733532A CN116087896A CN 116087896 A CN116087896 A CN 116087896A CN 202211733532 A CN202211733532 A CN 202211733532A CN 116087896 A CN116087896 A CN 116087896A
Authority
CN
China
Prior art keywords
simulator
signal
unit
conversion
intermediate frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211733532.7A
Other languages
English (en)
Inventor
闵昆龙
郑永丰
张少帅
刘治超
张洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Aerospace Measurement and Control Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Aerospace Measurement and Control Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Aerospace Measurement and Control Technology Co Ltd filed Critical Beijing Aerospace Measurement and Control Technology Co Ltd
Priority to CN202211733532.7A priority Critical patent/CN116087896A/zh
Publication of CN116087896A publication Critical patent/CN116087896A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G01S19/18—Military applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/396—Determining accuracy or reliability of position or pseudorange measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/027—Constructional details of housings, e.g. form, type, material or ruggedness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明提出了一种功能可重构的通用射频微波模拟器，能够完成高动态目标场景下多体制雷达目标回波信号模拟、高动态多模卫星定位导航信号模拟、连续可变无线电测高高度距离模拟功能，并通过功能可重构技术实现上述功能灵活可配置，提升模拟器硬件资源利用率。本发明能够辅助完成雷达制导、卫星导航接收机、无线电高度表等装置的功能、性能测试、性能验证、故障诊断等全寿命周期测试保障；可完成高动态目标场景下多体制雷达目标回波信号模拟、高动态多模卫星定位导航信号模拟、连续可变无线电测高高度距离模拟功能，并通过功能可重构技术实现上述功能灵活可配置，提升模拟器硬件资源利用率。

Description

一种功能可重构的通用射频微波模拟器
技术领域
本发明涉及武器装备测试保障技术领域，具体涉及一种功能可重构的通用射频微波模拟器。
背景技术
先进的雷达制导、卫星导航接收、无线电测高等电子装备性能是衡量一个国家国防实力的重要指标；采用有效测试保障手段解决上述电子装备研制、服役后功能性能完好性测试、返修故障诊断等全寿命周期测试保障，确保上述电子装备战斗力快速生成体现国防实力尤为重要。
雷达制导工作过程与通信产品的工作过程不同，在信号发生初期并不含有有效探测目标信息；而是在雷达发射的电磁波辐射到目标后，电磁波经过目标的调制，主要体现在回波的时延、强度因素以及速度信息等。雷达通过对辐射出的电磁波反射回来的信号接收处理，来获取探索目标的关键信息。随着雷达制导技术的飞速发展，为了验证雷达信号处理功能、性能，通常见采用外场实验方式获取雷达目标信号，面临着试验代价大、事件周期长、复杂回波信号模拟难度大等问题。急需提供一套功能可重构的通用射频微波模拟器，解决验证与测试雷达制导过程中对复杂的可重构的目标回波信号模拟问题。为雷达制导装备全寿命周期测试保障提供高效的辅助测试手段，有效避免人力、物力和时间的浪费。
高动态导航接收机是高端武器装备定位的首选装置，其全寿命周期测试高动态环境搭建与模拟难度大、费用高，动态性能模拟提升存在一定瓶颈；采用射频微波模拟器模拟合成高动态卫星导航射频信号可为高动态导航接收机定位性能验证与测试提供费效比极高的测试保障手段，是高动态导航接收测试保障未来发展趋势。
无线电测高是武器装备位置感知的重要数据来源，其性能的完好性对装备作战效能实现极为重要，现有的射频固定高度延时线方式无线电测高性能测试无法满足连续高度测试功能要求，存在测试覆盖率不足等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种功能可重构的通用射频微波模拟器，能够完成高动态目标场景下多体制雷达目标回波信号模拟、高动态多模卫星定位导航信号模拟、连续可变无线电测高高度距离模拟功能，并通过功能可重构技术实现上述功能灵活可配置，提升模拟器硬件资源利用率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明的一种功能可重构的通用射频微波模拟器，包括射频信号接收单元、中频信号处理单元、控制单元、频综单元及上变频单元；
具体地，射频信号接收单元接收被试设备发射的信号，并对该信号进行下变频和功率变换后，输出到中频信号处理单元；
中频信号处理单元实现各种目标的数字调制；完成对目标、干扰、辐射源信号功率、频率以及延迟时间的控制，控制计算机传入当前目标平台和被试设备之间的相对位置关系以及运动特征矢量，进行解算，得到目标和干扰信号回波模型，在本单元中完成对发射信号的目标和干扰信号的调制；
控制单元实现模拟器中的变频本振和开关控制，以及目标模拟器的幅度控制以及高度表模拟器的高度模拟和动态模拟控制；
上变频单元实现上变频；
频率单元产生模拟器变频所需要的本振信号、参考信号以及时钟信号。
其中，中频信号处理单元是一个通用的软件无线电平台，包括1个带宽为1000MHz的通道，采用SDRM组件的形式，实现各种目标的数字调制。
其中，所述频率单元中，模拟器变频所需要的本振信号、参考信号以及时钟信号包括接收时的下变频本振信号、上变频时的各级本振信号和参考时钟信号。
其中，所述上变频单元中，所述上变频具体是将中频信号处理单元产生的中频信号上变频到与发射信号相同的频段，通过幅度电平控制单元实现需要幅度的信号输出，并进行脉冲调制。
其中，所述控制单元实现对所述模拟器控制，包括对目标、干扰运动参数以及对程控衰减量的控制；所述模拟器中配置1块单板计算机，与中频信号处理单元共用机箱和电源；该计算机采用Windows操作系统，与中频信号处理单元之间采用cPCI总线方式通信，同时通过单板计算机上的以太网口实现与远程计算机互联通讯。
其中，模拟器的所有单元放在定制的CPCI机箱中。
有益效果：
1、本发明能够辅助完成雷达制导、卫星导航接收机、无线电高度表等装置的功能、性能测试、性能验证、故障诊断等全寿命周期测试保障；可完成高动态目标场景下多体制雷达目标回波信号模拟、高动态多模卫星定位导航信号模拟、连续可变无线电测高高度距离模拟功能，并通过功能可重构技术实现上述功能灵活可配置，提升模拟器硬件资源利用率、提升卫星导航接收机、无线电高度表等电子装备的研制、测试效率和辅助测试系统的通用化、系列化、组合化。
2、本发明通过软件加载和功能重构的方式实现雷达测试过程中多种雷达目标动、静态回波信号模拟、卫星导航信号模拟、无线高度表回波信号可编程延时、多普勒、功率衰减模拟等功能；实现了多种复杂射频微波信号模拟的硬件平台通用化设计和多样化信号合成功能的可重构。可解决武器装备测试设备的通用化问题，压缩武器装备测试设备种类规模，提升武器装备测试设备保障效率。
3、本发明基于模块化与CPCI总线架构；可实现相参雷达需要模拟的目标静态特征(距离、功率)及动态特征(距离变化、多普勒频移)，动、静态北斗、GPS、GLONASS卫星导航信号模拟，无线电高度表回波信号延时、多普勒频移、功率衰减模块等功能；可以满足雷达、卫星导航接收、无线电高度表等装置研制、生产过程中功能、性能测试以及算法验证。
4、本发明模拟器的所有单元可以放在一个定制的CPCI机箱中，起到保护作用的同时方便移动。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种功能可重构的通用射频微波模拟器，包括射频信号接收单元、中频信号处理单元、控制单元、频综单元及上变频单元。
具体地，射频信号接收单元接收被试设备发射的信号，并对该信号进行下变频和功率变换，将射频信号下变频到中频信号处理单元的工作频率范围，变频后的信号通过功分，输出到中频信号处理单元；
中频信号处理单元是一个通用的软件无线电平台，包括1个带宽为1000MHz的通道，采用SDRM(软件无线电调制)组件的形式，实现各种目标的数字调制；此外，中频信号处理单元还需完成对目标、干扰、辐射源信号功率、频率、延迟时间等的控制，控制计算机传入当前目标平台和被试设备之间的相对位置关系以及运动特征矢量等数据，进行解算，得到目标、干扰信号回波模型，在本单元中完成对发射信号的目标、干扰信号等的调制；中频信号处理单元是模拟器产生各种目标、干扰及辐射源目标信号的核心部件。
控制单元实现模拟器中的变频本振和开关控制，以及目标模拟器的幅度控制以及高度表模拟器的高度模拟和动态模拟控制等；
上变频单元实现上变频，具体是将中频信号处理单元产生的中频信号上变频到与发射信号相同的频段，通过幅度电平控制单元实现需要幅度的信号输出，并进行脉冲调制等处理；
频率单元产生模拟器变频所需要的本振信号、参考信号以及时钟信号等，主要包括接收时的下变频本振信号、上变频时的各级本振信号和参考时钟信号等。
进一步地，模拟器的所有单元可以放在一个定制的CPCI机箱中，起到保护作用的同时方便移动。
本发明功能可重构的通用射频微波模拟器完成从被试对象接收发射信号，本实施例中，采用的中频信号处理单元中的DRFM组件工作带宽为1GHz，能满足1GHz捷变带宽需求。因此，直接对接收的信号进行下变频，变频到中频信号处理单元可接收的1800MHz±500MHz中频上；对于其它频段的信号变频要求，可以采用预设定工作频段的方式，实现变频本振信号的预引导，将信号变频为中频信号频率范围。
中频信号处理单元采用扩展SDRM组件的形式实现对信号的调制和处理。扩展SDRM单元的主要功能为对接收到的被试设备发射信号进行各种数字处理，完成输出目标信号的延迟调制、幅度调制和多普勒频率调制等。该单元主要是基于软件无线电数字接收机的模式，对输入的中频信号进行AD变换和数字下变频处理，得到零中频信号的参考数字序列，该数字序列信号将作为被试设备目标及干扰信号的参考。按照实验需求设置计算的回波距离以及距离时延控制参数，并根据中频测出的载频及被试设备与目标的径向速度计算出多普勒相位累加值，分别对目标的各个散射点进行多普勒相位累加值复数调制，此外，同时在扩展SDRM单元中进行幅度调制，从而完成对目标、干扰信号的延时调制、多普勒调制、幅度调制。经过调制后的数字信号输出到正交调制器以及DA变换器，变成模拟信号输出。正交调制器的中心频率与数字下变频器的中心频率一致。在本发明模拟器中，采用通用FPGA和高速AD、DA硬件构成整个硬件平台，数字下变频以及正交调制器的中心频率均为1800MHz。
控制单元实现对本发明模拟器的控制，包括对目标、干扰运动参数(距离、多普勒、幅度)以及对程控衰减量等的控制。在本发明模拟器中配置1块单板计算机，与中频信号处理单元共用机箱和电源。该计算机采用Windows操作系统，与中频信号处理单元之间采用cPCI总线方式通信，同时为实现与主控计算机的接口和连接，通过单板计算机上的以太网口实现与远程计算机互联通讯，可实现全系统的程控功能。
上变频单元接收中频信号处理单元输出的1800MHz±500MHz中频信号，将该信号上变频到与输入的雷达信号相同频率输出。上变频单元将中频信号进行多次混频，并在其中进行幅度电平控制，用于实现距离动态的模拟。在本发明模拟器中，上变频的本振信号与下变频接收的本振信号相一致。
频综单元产生本发明模拟器变频所需要的本振信号、相参时钟信号等信号(供信号接收单元、上变频单元以及中频信号处理单元使用)，频综单元可支持外部参考时钟信号。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (6)

1.一种功能可重构的通用射频微波模拟器，其特征在于，包括射频信号接收单元、中频信号处理单元、控制单元、频综单元及上变频单元；
具体地，射频信号接收单元接收被试设备发射的信号，并对该信号进行下变频和功率变换后，输出到中频信号处理单元；
中频信号处理单元实现各种目标的数字调制；完成对目标、干扰、辐射源信号功率、频率以及延迟时间的控制，控制计算机传入当前目标平台和被试设备之间的相对位置关系以及运动特征矢量，进行解算，得到目标和干扰信号回波模型，在本单元中完成对发射信号的目标和干扰信号的调制；
控制单元实现模拟器中的变频本振和开关控制，以及目标模拟器的幅度控制以及高度表模拟器的高度模拟和动态模拟控制；
上变频单元实现上变频；
频率单元产生模拟器变频所需要的本振信号、参考信号以及时钟信号。
2.如权利要求1所述的模拟器，其特征在于，中频信号处理单元是一个通用的软件无线电平台，包括1个带宽为1000MHz的通道，采用SDRM组件的形式，实现各种目标的数字调制。
3.如权利要求1或2所述的模拟器，其特征在于，所述频率单元中，模拟器变频所需要的本振信号、参考信号以及时钟信号包括接收时的下变频本振信号、上变频时的各级本振信号和参考时钟信号。
4.如权利要求1或2所述的模拟器，其特征在于，所述上变频单元中，所述上变频具体是将中频信号处理单元产生的中频信号上变频到与发射信号相同的频段，通过幅度电平控制单元实现需要幅度的信号输出，并进行脉冲调制。
5.如权利要求1或2所述的模拟器，其特征在于，所述控制单元实现对所述模拟器控制，包括对目标、干扰运动参数以及对程控衰减量的控制；所述模拟器中配置1块单板计算机，与中频信号处理单元共用机箱和电源；该计算机采用Windows操作系统，与中频信号处理单元之间采用cPCI总线方式通信，同时通过单板计算机上的以太网口实现与远程计算机互联通讯。
6.如权利要求1或2所述的模拟器，其特征在于，模拟器的所有单元放在定制的CPCI机箱中。
CN202211733532.7A 2022-12-30 2022-12-30 一种功能可重构的通用射频微波模拟器 Pending CN116087896A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211733532.7A CN116087896A (zh) 2022-12-30 2022-12-30 一种功能可重构的通用射频微波模拟器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211733532.7A CN116087896A (zh) 2022-12-30 2022-12-30 一种功能可重构的通用射频微波模拟器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116087896A true CN116087896A (zh) 2023-05-09

Family

ID=86205728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211733532.7A Pending CN116087896A (zh) 2022-12-30 2022-12-30 一种功能可重构的通用射频微波模拟器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116087896A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117805752A (zh) * 2024-01-31 2024-04-02 南京雷电信息技术股份有限公司 一种集成一体化雷达信号模拟器
CN117890865A (zh) * 2023-11-24 2024-04-16 南京雷电信息技术股份有限公司 一种手持式便携信号模拟器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117890865A (zh) * 2023-11-24 2024-04-16 南京雷电信息技术股份有限公司 一种手持式便携信号模拟器
CN117805752A (zh) * 2024-01-31 2024-04-02 南京雷电信息技术股份有限公司 一种集成一体化雷达信号模拟器
CN117805752B (zh) * 2024-01-31 2024-08-13 南京雷电信息技术股份有限公司 一种集成一体化雷达信号模拟器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116087896A (zh) 一种功能可重构的通用射频微波模拟器
CN111505595A (zh) 雷达动目标模拟系统
CN102508215B (zh) 双通道主被动雷达综合模拟器
CN108872955B (zh) 雷达回波信号模拟方法及系统
CN102435984B (zh) 一种多普勒雷达回波模拟装置及其实现方法
CN109459733B (zh) 基于调相方式的防撞雷达目标速度模拟装置、系统及方法
CN101033974B (zh) 基于软件的导航卫星信号生成系统
US3982244A (en) Radar antenna, monopulse comparator network and mixer simulator
CN110988830A (zh) 多频段雷达目标模拟器
CN108333958B (zh) 一种复用形通用航空模拟器
CN113655456B (zh) 一种雷达主动信号源
CN103675772A (zh) 一种多功能sar复杂电磁环境模拟装置
CN208270756U (zh) 机载火控雷达目标信号模拟系统
CN107168098B (zh) 一种电子对抗仿真系统
CN110554618A (zh) 一种基于雷达暗室的通信系统仿真方法
CN112152730B (zh) 一种基于三通道的体目标实现系统及方法
CN105891791B (zh) 多目标信号生成方法及射频多目标信号源
CN113835070A (zh) 一种雷达战术性能检测及抗干扰能力评估模拟器
CN111624559A (zh) 电子对抗原位测试设备
CN114252858B (zh) 一种雷达目标激励系统
CN104849704A (zh) 一种雷达目标、干扰、杂波一体化仿真系统
US12000956B2 (en) Method for operating a testing device for testing a distance sensor operating with electromagnetic waves, and corresponding testing device
CN109444833A (zh) 非接触式多普勒雷达仿真系统
CN113608183B (zh) 一种高超声速宽频带射频目标模拟系统
CN109343016B (zh) W波段数字和差注入式动态目标模拟方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination